FANUC系统

日本FANUC简介

　　日本发那科公司(FANUC)是当今世界上数控系统科研、设计、制造、销售实力最强大的企业，总人数4549人年9月数字)，科研设计人员1500人。2005年9月销售额1827．8亿日元(约合15．6亿美元)，9月每人平均销售额9万美元。FANUC目前数控系统月生产能力超过7000套，大量出口，销售额在世界市场上占50％，在日本国内占70％。2005年数控系统在中国销售约1.6万台套，主要为中档产品。
掌握数控机床发展核心技术的FANUC，不仅加快了日本本国数控机床的快速发展，而且加快了全世界数控机床技术水平的提高。FANUC能够在今天具有世界首位的实力与先进性，占领广大市场，决非偶然。
远见卓识，引进技术、自主创新
早在1956年，日本技术专家预见到未来3c(Communication、Computer、Contr01)时代即将到来，一方面集聚有关人才，另一方面即着手开展这方面的发展工作。当时富士通信制造株式会社(即现在的富士通公司)立即挑选出稻叶右卫门(1946年东京大学机械系毕业)负责控制科研组的工作。
1972年，数控富士通公司独立出来，成为富士通FANUC，1982年7月改名为FANUC株式会社，稻叶一生领导FANUC公司，直至1995年退休。在稻叶领导下，控制研究组从1957年的几个人不断壮大。
稻叶回忆，1959年研制成功电液脉冲马达，1 960年完成连续切削用开环数控的1号机床。但是，1973年世界石油危机背景下，电液脉冲马达的液压阀效率低，加上随动性能较差，FANUC组织人力研究开发新的电液脉冲马达不成，稻叶当机立断，做出引进美国盖迪(Gette)直流伺服电机来代替的决定，三天内飞往美国签订了合同，全力投入制造，2个月完成。稻叶认为，石油危机给FANUC一个发展的好机会，其关键在于远见卓识，当机立断，在引进此技术时不断消化创新。
加强科研、坚持商品开发三原则
稻叶认为：加强科研，是公司成功的秘诀。FANUC很早就成立两个研究所，一为基础研究所，一为商品开发研究所。在基础研究所，进行的是5年、10以后商品开发所需之技术基础研究，并希望缩短到3年拿出技术成果。
商品化目标一旦决定，立即转到商品开发研究所，这是战场上的精锐部队，在一年内拿出成果。商品开发研究所是FANUC的“头脑”，管理异常严格，非研究人员不能地去，对外绝对保密。商品开发三原则贴在入口大门上,人人皆知，依照执行。这三原则为：①提高商品的可靠性（Reliability up）;②比同类商品降低成本（Cost cut）;③用最少零件制出商品（Weniger Teile,德文）。
在FANUC，商品开发研究所是一支精锐部队，天天都在展开激烈决战的战场上战斗。基础研究所要的是有理论与经验的专家人才，三不问：不问国别；不问年龄；不问性别，但要求必须是学识渊博，专业精通，教授以上水平。
FANUC所指商品，是具有超群竞争力，能开发商品有严格步骤：①调查世界市场，作彻底了解；②充分看清商品市场性的基础上，决定销售价格，在与对手竞争中，能战胜他们；③价格必须考虑利润，研究人员发源按照规定成本进行设计，同时必须考虑制造工艺；④设计完了，开发负责人进入工厂去当“临时制造部长”，按预定要求抽出商品，然后才能回研究所。
成套的人才培养制度
稻叶认为，FANUC之产生、成长、发展，有今天的辉煌成绩，最根本的是人才。稻叶本人是研究开发数控系统一辈子的专家，多次荣获世界奖章荣誉。在FANUC有一整套先进的培养人才方法制度。
公司规定，从事技术工作的技术人员，必须从事过销售工作，有经营的经验和体会——技术工作比较死板，搞销售工作深入用户，与各种人接触，了解用户市场需求，思想方法不同。
FANUC在任命干部之前，必须从事销售工作，稻叶本人就是搞过经营，由前社长培训3年后才当社长。
管理人员必须参加研究工作，这是铁的原则，也是管理者的基本功，惟有这样，才能胜任管理工作，对各种新技术进行综合与管理。
稻叶认为：数控技术是21世纪最新的综合性技术，只有各专业结合，才能开花结果。机电液气各种专业人才，为开发具有竞争力的商品集合成科研小组，全心全意投入商品的科研开发中去，既发挥各人专长，又融为一个战斗整体。
构筑全球性体制
FANUC不仅有公司本身发展壮大的完整战略战术，且有完整的占领世界市场的国际战略。
FANUC目前在欧美亚，已先后成立许多合作公司、服务中心、各种事务所。
例如，1986年12月就在美国弗吉尼亚成立了GE-FANUC自动化股份公司，持50％股份，占领了美国数控系统的市场。在韩国、中国、中国台湾、法国、意大利、瑞典、新加坡、香港、泰国及许多地方、城市建立了众多的公司网络，到处都有发那科的商品销售。
用FANUC的零部件，雇本地技术人员进行装配，在当地销售，形成FANUC本地供应服务机构。在中国的北京FANUC机电有限公司，约有160人左右，2005年在中国销售6万台套左右的数控系统，在中国市场上占居于首位。据FANUC调查，在2005年CIMT上，共计615台NC机床展品，装发那科系统的284台，占46．5％，其他德国SIEMENS系统有141台，占22．9％，MITSUBISHI电机系统有45台，占7．3％。

不断创新产品线
FANUC以其正确的战略战术，发展世界广大市场急需的数控系统，在规格系列上是当今世界上最完整的，并基于其强大的科研实力和严密步骤，努力不断开发高端商品。
透彻了解用户、世界市场需求，不断开发新商品，占领市场，也是发那科成功的重要经验。
例如，FANUC1990年开始出新的“系列16”在1990年9月美国芝加哥IMTS（美国国际机床展）上展出，一时造成沸腾。“系列16”新NC系统的出现，在世界市场上掌握了主动权。又如：针对中国市场需求量大、中档、价廉物美的数控机床，需要量大面广之数控系统配套，发那科于1985年开发出O系列，后又不断改进，占领了中国的广大市场，并通过北京FANUC机电有限公司，在中国大量推销，获取了巨大利润。

《2》FANUC系统介绍

　　FANUC系统是日本富士通公司的产品，通常其中文译名为发那科。FANUC系统进入中国市场有非常悠久的历史，有多种型号的产品在使用，使用较为广泛的产品有FANUC 0、FANUC16、FANUC18、FANUC21等。在这些型号中，使用最为广泛的是FANUC0系列。
系统在设计中大量采用模块化结构。这种结构易于拆装、各个控制板高度集成，使可靠性有很大提高，而且便于维修、更换。FANUC系统设计了比较健全的自我保护电路。
PMC信号和PMC功能指令极为丰富，便于工具机厂商编制PMC控制程序，而且增加了编程的灵活性。系统提供串行RS232C接口，以太网接口，能够完成PC和机床之间的数据传输。
FANUC系统性能稳定，操作界面友好，系统各系列总体结构非常的类似，具有基本统一的操作界面。FANUC系统可以在较为宽泛的环境中使用，对于电压、温度等外界条件的要求不是特别高，因此适应性很强。
鉴于前述的特点，FANUC系统拥有广泛的客户。使用该系统的操作员队伍十分庞大，因此有必要了解该系统的一些软、硬件上的特点。
我们可以通过常见的FANUC 0系列了解整个FANUC系统的特点。
1. 刚性攻丝
主轴控制回路为位置闭环控制，主轴电机的旋转与攻丝轴（Z轴）进给完全同步，从而实现高速高精度攻丝。
2. 复合加工循环
复合加工循环可用简单指令生成一系列的切削路径。比如定义了工件的最终轮廓，可以自动生成多次粗车的刀具路径，简化了车床编程。
3. 圆柱插补
适用于切削圆柱上的槽,能够按照圆柱表面的展开图进行编程。
4. 直接尺寸编程
可直接指定诸如直线的倾角、倒角值、转角半径值等尺寸，这些尺寸在零件图上指定，这样能简化部件加工程序的编程。
5. 记忆型螺距误差补偿 可对丝杠螺距误差等机械系统中的误差进行补偿，补偿数据以参数的形式存储在CNC的存储器中。
6. CNC内装PMC编程功能
PMC对机床和外部设备进行程序控制
7. 随机存储模块
MTB(机床厂)可在CNC上直接改变PMC程序和宏执行器程序。由于使用的是闪存芯片，故无需专用的RAM写入器或PMC的调试RAM。
8. 显示装置 二、FANUC 0系列硬件框架
1. 系统构成
从总体上描述了系统板上应该连接的硬件和应具有的功能。
FANUC0i控制单元及其所要连接的部件，每一个文字方框中表示的部件，都按照所列的位置（插座、插槽）与系统相连接。具体的连接方式、方法请参照FANUC连接说明书（硬件）的各章节。
2. 系统连线
系统的综合连接中标示了系统板上的插槽名以及每一个插槽所连接的部件。
3. 系统构成
主轴电动机的控制有两种接口；模拟和数字(串行传送)输出。模拟接口需用其他公司的变频器及电动机。
（1） 模拟主轴接口
（2） 串行主轴接口
4. 数字伺服
伺服的连接分A型和B型，由伺服放大器上的一个短接棒控制。A型连接是将位置反馈线接到cNc系统,B型连接是将其接到伺服放大器。0i和近期开发的系统用B型。o系统大多数用A型。两种接法不能任意使用，与伺服软件有关。连接时最后的放大器JxlB需插上FANUC (提供的短接插头，如果遗忘会出现#401报警.另外，荐选用一个伺服放大器控制两个电动机，应将大电动机电抠接在M端子上，小电动机接在L端子上．否则电动机运行时会听到不正常的嗡声。

《3》北京FANUC简介

　　北京发那科机电有限公司是由北京机床研究所与日本FANUC公司于1992年共同组建的合资公司，专门从事机床数控装置的生产、销售与维修。注册资金1130万美元，美国GE-Fanuc和北京实创开发总公司各参股10%，中外双方股比各占50%。
日本FANUC公司是世界上最大的专业生产数控装置和机器人、智能化设备的著名厂商。该公司技术领先，实力雄厚，为当今世界工业自动化事业做出了重要贡献。FANUC为日本合资公司提供了全方位技术支持。
北京机床研究所是中国机床工业最大的研究开发基地，国内第一台数控机床在该所诞生，1980年引进FANUC技术，成立了国内第一家数控装置生产厂，为中国数控机床的发展奠定了基础，并在数控技术及其应用方面具有领先的优势。

北京发那科成立以来，本着“用户至上、服务为本、品质第一”的理念，定位于“您身边的数控专家”，致力于为中国的数控机床提供品质卓越，服务贴心的产品和服务。公司经过近三个五年的发展，陪同中国数控机床行业一起走过起步、发展的阶段。中国数控机床行业的发展潜力仍然很巨大，中国数控机床的发展必将经历腾飞的过程，而北京发那科是否还能保持在中国数控行业中的领先地位？北京发那科已逐渐认识到光依靠FANUC的技术优势是不能长久保持北京发那科的增长势头的，只有形成北京发那科自己的独特的产品和服务才能拥有长久的竞争力。

《4》数控车床

　　数控车床编程如何确定加工方案
（一）确定加工方案的原则
加工方案又称工艺方案，数控机床的加工方案包括制定工序、工步及走刀路线等内容。
在数控机床加工过程中，由于加工对象复杂多样，特别是轮廓曲线的形状及位置千变万化，加上材料不同、批量不同等多方面因素的影响，在对具体零件制定加工方案时，应该进行具体分析和区别对待，灵活处理。只有这样，才能使所制定的加工方案合理，从而达到质量优、效率高和成本低的目的。
制定加工方案的一般原则为：先粗后精，先近后远，先内后外，程序段最少，走刀路线最短以及特殊情况特殊处理。
（1）先粗后精
为了提高生产效率并保证零件的精加工质量，在切削加工时，应先安排粗加工工序，在较短的时间内，将精加工前大量的加工余量(如图3-4中的虚线内所示部分)去掉，同时尽量满足精加工的余量均匀性要求。
当粗加工工序安排完后，应接着安排换刀后进行的半精加工和精加工。其中，安排半精加工的目的是，当粗加工后所留余量的均匀性满足不了精加工要求时，则可安排半精加工作为过渡性工序，以便使精加工余量小而均匀。
在安排可以一刀或多刀进行的精加工工序时，其零件的最终轮廓应由最后一刀连续加工而成。这时，加工刀具的进退刀位置要考虑妥当，尽量不要在连续的轮廓中安排切人和切出或换刀及停顿，以免因切削力突然变化而造成弹性变形，致使光滑连接轮廓上产生表面划伤、形状突变或滞留刀痕等疵病。
（2）先近后远
这里所说的远与近，是按加工部位相对于对刀点的距离大小而言的。在一般情况下，特别是在粗加工时，通常安排离对刀点近的部位先加工，离对刀点远的部位后加工，以便缩短刀具移动距离，减少空行程时间。对于车削加工，先近后远有利于保持毛坯件或半成品件的刚性，改善其切削条件。
（3）先内后外
对既要加工内表面(内型、腔)，又要加工外表面的零件，在制定其加工方案时，通常应安排先加工内型和内腔，后加工外表面。这是因为控制内表面的尺寸和形状较困难，刀具刚性相应较差，刀尖(刃)的耐用度易受切削热影响而降低，以及在加工中清除切屑较困难等。
（4）走刀路线最短
确定走刀路线的工作重点，主要用于确定粗加工及空行程的走刀路线，因精加工切削过程的走刀路线基本上都是沿其零件轮廓顺序进行的。
走刀路线泛指刀具从对刀点(或机床固定原点)开始运动起，直至返回该点并结束加工程序所经过的路径，包括切削加工的路径及刀具引入、切出等非切削空行程。
在保证加工质量的前提下，使加工程序具有最短的走刀路线，不仅可以节省整个加工过程的执行时间，还能减少一些不必要的刀具消耗及机床进给机构滑动部件的磨损等。
优化工艺方案除了依靠大量的实践经验外，还应善于分析，必要时可辅以一些简单计算。
上述原则并不是一成不变的，对于某些特殊情况，则需要采取灵活可变的方案。如有的工件就必须先精加工后粗加工，才能保证其加工精度与质量。这些都有赖于编程者实际加工经验的不断积累与学习。
（二）加工路线与加工余量的关系
在数控车床还未达到普及使用的条件下，一般应把毛坯件上过多的余量，特别是含有锻、铸硬皮层的余量安排在普通车床上加工。如必须用数控车床加工时，则要注意程序的灵活安排。安排一些子程序对余量过多的部位先作一定的切削加工。
（1）对大余量毛坯进行阶梯切削时的加工路线
（2）分层切削时刀具的终止位置（三）车螺纹时的主轴转速
数控车床加工螺纹时，因其传动链的改变，原则上其转速只要能保证主轴每转一周时，刀具沿主进给轴(多为Z轴)方向位移一个螺距即可，不应受到限制。但数控车床加工螺纹时，会受到以下几方面的影响：
（1）螺纹加工程序段中指令的螺距(导程)值，相当于以进给量（mm/r）表示的进给速度F，如果将机床的主轴转速选择过高，其换算后的进给速度(mm/min)则必定大大超过正常值；
（2）刀具在其位移的始/终，都将受到伺服驱动系统升/降频率和数控装置插补运算速度的约束，由于升/降频特性满足不了加工需要等原因，则可能因主进给运动产生出的“超前”和“滞后”而导致部分螺牙的螺距不符合要求；
（3）车削螺纹必须通过主轴的同步运行功能而实现，即车削螺纹需要有主轴脉冲发生器(编码器)。当其主轴转速选择过高，通过编码器发出的定位脉冲(即主轴每转一周时所发出的一个基准脉冲信号)将可能因“过冲”(特别是当编码器的质量不稳定时)而导致工件螺纹产生乱扣。
因此，车螺纹时，主轴转速的确定应遵循以下几个原则：
（1）在保证生产效率和正常切削的情况下，宜选择较低的主轴转速；
（2）当螺纹加工程序段中的导入长度δ1和切出长度δ2考虑比较充裕，即螺纹进给距离超过图样上规定螺纹的长度较大时，可选择适当高一些的主轴转速；
（3）当编码器所规定的允许工作转速超过机床所规定主轴的最大转速时，则可选择尽量高一些的主轴转速；
（4）通常情况下，车螺纹时的主轴转速(n螺)应按其机床或数控系统说明书中规定的计算式进行确定，其计算式多为：
n螺≤n允／L(r／min) 式中n允—编码器允许的最高工作转速(r／min)；
L—工件螺纹的螺距(或导程，mm)。