數(shù)控專業(yè)畢業(yè)論文---數(shù)控系統(tǒng)可靠性及常用數(shù)控系統(tǒng)對(duì)比

1、<p>　　數(shù)控系統(tǒng)可靠性及常用數(shù)控系統(tǒng)對(duì)比</p><p>　　摘要：可靠性對(duì)數(shù)控系統(tǒng)及數(shù)控裝置非常重要，如何評(píng)估數(shù)控系統(tǒng)的可靠性，如何提高數(shù)控系統(tǒng)的可靠性對(duì)其發(fā)展具有長(zhǎng)遠(yuǎn)意義。FANUC系統(tǒng)和SIEMENS系統(tǒng)是我國(guó)常用的數(shù)控系統(tǒng)，他們二者既有相同的地方，也有許多差異。了解其異同可以提高我們對(duì)二者的認(rèn)識(shí)，更好的利用他們。</p><p>　　關(guān)鍵字：數(shù)控系統(tǒng) 評(píng)估 提高

2、 FANUC系統(tǒng) SIEMENS系統(tǒng) 異同</p><p>　　Abstract：Reliability of the CNC system and CNC equipment is badly important，it has a long-term views that how to assess the reliability of numerical control system and how t

3、o improve the reliability of numerical control system for their development . FANUC system and the SIEMENS system is commonly used in numerical control system in China，there are qualities of same places between them，on t

4、he other hand ，there are many different places. Understanding of their similarities and differences can imp</p><p>　　Keywords: CNC system FANUC system SIEMENS system evaluation improvement similaritie

5、s and differences</p><p><b>　　一、前言</b></p><p>　　可靠性是指系統(tǒng)、機(jī)械設(shè)備或零部件在規(guī)定的工作條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)保持與完成規(guī)定功能的能力。一個(gè)系統(tǒng)、一臺(tái)設(shè)備，無(wú)論其如何先進(jìn)，功能如何全面，精度如何高級(jí)，如果故障頻繁、可靠程度差，不能在規(guī)定時(shí)間內(nèi)可靠地工作，那么它的使用價(jià)值就不高，經(jīng)濟(jì)效果就不佳。從設(shè)計(jì)規(guī)劃、制造安裝

6、、使用維護(hù)、更新改造到修復(fù)報(bào)廢，可靠性始終是系統(tǒng)和設(shè)備的靈魂。可靠性是評(píng)定系統(tǒng)和設(shè)備好壞的主要指標(biāo)之一，它體現(xiàn)了產(chǎn)品的耐用和可靠程度。數(shù)控機(jī)床是現(xiàn)代制造技術(shù)的基礎(chǔ)裝備，其技術(shù)水平高低是衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志，而數(shù)控機(jī)床的可靠性是機(jī)床質(zhì)量的關(guān)鍵。我國(guó)和世界上常用的數(shù)控系統(tǒng)，即德國(guó)的SIEMENS和日本的FANUC數(shù)控系統(tǒng)，它們發(fā)展水平代表了數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展水平，研究二者的可靠性和差異，對(duì)我們提高我國(guó)的數(shù)控系統(tǒng)有重要意義。<

7、;/p><p>　　二、數(shù)控系統(tǒng)的可靠性</p><p>　　1、數(shù)控機(jī)床可靠性的評(píng)定指標(biāo)</p><p>　　可靠性只是一個(gè)定性的概念，在研究可靠性問(wèn)題時(shí)，還需要有定量的指標(biāo)。一臺(tái)設(shè)備的可靠性不能停留在“好”或“不好”或“可靠”或“不可靠”這樣籠統(tǒng)的評(píng)價(jià)上，而必須具體確定可靠性的數(shù)量。由于可靠性不能用儀表測(cè)定，所以衡量可靠性必須進(jìn)行研究、試驗(yàn)和分析，從而做出正確的估計(jì)

8、和評(píng)定。目前可靠性已從一個(gè)模糊的定性概念發(fā)展為以概率論及數(shù)理統(tǒng)計(jì)為基礎(chǔ)的定量概念。表示產(chǎn)品總體可靠性水平高低的各種可靠性數(shù)量指標(biāo)稱為可靠性特征量。其真值是理論上的數(shù)值，實(shí)際上是未知的。根據(jù)樣本觀測(cè)值，經(jīng)一定的統(tǒng)計(jì)分析可得到特征量的真值估計(jì)值?？煽啃允敲總€(gè)產(chǎn)品都有的客觀屬性，是產(chǎn)品到了用戶手中隨著時(shí)間的推移，穩(wěn)定保持原有功能的能力，也就是對(duì)一個(gè)產(chǎn)品投入生產(chǎn)使用后無(wú)故障工作能力的量度。</p><p>　　對(duì)于機(jī)械設(shè)

9、備，可靠性的特征量主要有：可靠度、失效率、故障率、平均無(wú)故障間隔時(shí)間、平均壽命、有效度等。任何一個(gè)特征量只能表示可靠性的某一個(gè)特征方面，所以對(duì)不同的設(shè)備要使用不同的特征量描述。對(duì)于可維修的復(fù)雜系統(tǒng)，常用可靠度、平均無(wú)故障間隔時(shí)間MTBF（Mean Time Between Failures）等指標(biāo)來(lái)衡量。</p><p>　　對(duì)于數(shù)控機(jī)床來(lái)說(shuō)，如何客觀、正確地評(píng)價(jià)其狀態(tài)，目前尚無(wú)一致性規(guī)定，尤其對(duì)那些使用年限較長(zhǎng)

10、、工作性能不穩(wěn)定的數(shù)控機(jī)床，只有真正了解其狀態(tài)，才能為更新、改造提供決策的依據(jù)。因此，確定評(píng)定指標(biāo)尤為重要。數(shù)控機(jī)床集機(jī)、電、光、液、氣、計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制等技術(shù)于一體，同時(shí)受諸多因素（如操作水平、使用環(huán)境、保養(yǎng)維護(hù)等）的影響較大，在評(píng)估指標(biāo)確定方面，既不完全等于純電子產(chǎn)品，又有別于純機(jī)械產(chǎn)品，因此科學(xué)地制定評(píng)估指標(biāo)是十分重要的。筆者認(rèn)為，數(shù)控機(jī)床可靠性的評(píng)定可用平均無(wú)故障工作時(shí)間、平均修復(fù)時(shí)間、固有可用度、精度保持時(shí)間4項(xiàng)指標(biāo)來(lái)評(píng)定。&l

11、t;/p><p>　　1.1 平均無(wú)故障工作時(shí)間</p><p>　　平均無(wú)故障工作時(shí)間（Mean Time Between Failures）是指對(duì)可修復(fù)產(chǎn)品，相鄰兩故障間工作時(shí)間的平均值，簡(jiǎn)稱MTBF，是衡量可靠性的重要指標(biāo)，具體數(shù)值在產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中給出。數(shù)控系統(tǒng)最低可接受的MTBF 不應(yīng)低于3 000 h。統(tǒng)計(jì)資料表明，國(guó)外數(shù)控系統(tǒng)的MTBF 為5 000 h～22 000 h。對(duì)可靠性的評(píng)

12、估，主要是考核無(wú)故障性參數(shù)。數(shù)控系統(tǒng)喪失規(guī)定的功能稱為故障。平均無(wú)故障工作時(shí)間能夠準(zhǔn)確反映數(shù)控設(shè)備正常工作的時(shí)間。它是指一次故障發(fā)生后，到下次故障發(fā)生前無(wú)故障間隙工作時(shí)間的平均值。MTBF 的觀測(cè)值可用如下公式計(jì)算：</p><p>　　式中：N0 為在評(píng)定周期內(nèi)機(jī)床累計(jì)故障頻數(shù)；N 為機(jī)床抽樣臺(tái)數(shù)；ti 為在評(píng)定周期內(nèi)第i 臺(tái)機(jī)床實(shí)際工作時(shí)間，h；ri 為在評(píng)定周期內(nèi)第i 臺(tái)機(jī)床出現(xiàn)故障的頻數(shù)。</p&g

13、t;<p>　　數(shù)控機(jī)床經(jīng)過(guò)早期磨損期后，消除了早期故障，進(jìn)入正常工作階段，其工作基本控制在偶然失效階段，可以認(rèn)為其故障間隔時(shí)間服從指數(shù)分布。數(shù)控機(jī)床故障間隔時(shí)間的區(qū)間估計(jì)一般取置信水平為1-α＝90%，即真值落在估計(jì)區(qū)間的概率為90％。</p><p>　　其雙側(cè)置信區(qū)間按下式估計(jì)：</p><p>　　其單側(cè)置信區(qū)間按下式估計(jì)：</p><p>　

14、　式中：r 為發(fā)生故障的次數(shù)；T 為定時(shí)截尾試驗(yàn)總試驗(yàn)時(shí)間，為參數(shù)為0.05， 0.95， 0.10 的分布數(shù)。</p><p>　　評(píng)定時(shí)，根據(jù)《設(shè)備維修記錄》統(tǒng)計(jì)出數(shù)控機(jī)床發(fā)生故障的次數(shù)及相關(guān)發(fā)生的時(shí)間，然后按上述公式進(jìn)行計(jì)算即可。MTBF越長(zhǎng)表示可靠性越高，正確工作能力越強(qiáng)。</p><p>　　1.2 平均修復(fù)時(shí)間</p><p>　　平均修復(fù)時(shí)間（Mean

15、 Time To Repair）又稱平均事后維修時(shí)間，是從發(fā)現(xiàn)故障到機(jī)床恢復(fù)規(guī)定性能所需修復(fù)時(shí)間的平均值，簡(jiǎn)稱MTTR。它包括確認(rèn)失效發(fā)生所必需的時(shí)間、維護(hù)所需要的時(shí)間、獲得配件的時(shí)間、維修團(tuán)隊(duì)的響應(yīng)時(shí)間、記錄所有任務(wù)的時(shí)間以及將設(shè)備重新投入使用的時(shí)間。MTTR 不僅和產(chǎn)品本身設(shè)計(jì)相關(guān)，而且和使用方法、維修水平、備件策略也密切相關(guān)。</p><p>　　MTTR 的觀測(cè)值可用如下公式計(jì)算：</p>

16、<p>　　式中：N0 為在評(píng)定周期內(nèi)的故障總次數(shù)；tmi 為在評(píng)定周期內(nèi)第i 臺(tái)數(shù)控機(jī)床的實(shí)際修復(fù)時(shí)間。</p><p><b>　　1.3 固有可用度</b></p><p>　　固有可用度又稱有效度（Availability），是指在規(guī)定的使用條件下，機(jī)械設(shè)備及零部件保持其規(guī)定功能的概率，簡(jiǎn)稱A。有效度是評(píng)價(jià)設(shè)備利用率的一項(xiàng)重要指標(biāo)，也是直接制約設(shè)備生

17、產(chǎn)能力的重要因素。有效度是時(shí)間的函數(shù)，一般提到的有效度是指是時(shí)間t 趨于∞ 時(shí)的瞬時(shí)有效度，它是數(shù)控機(jī)床平均無(wú)故障工作時(shí)間相對(duì)于平均無(wú)故障時(shí)間與平均修復(fù)時(shí)間之和的比率，即在某個(gè)觀察時(shí)間內(nèi)，產(chǎn)品可工作時(shí)間對(duì)不可工作時(shí)間與可工作時(shí)間之和的比，因此有效度的觀測(cè)值可用如下公式計(jì)算：</p><p>　　1.4 精度保持時(shí)間</p><p>　　精度保持時(shí)間（Tk）是數(shù)控機(jī)床在兩班工作制和遵守使用規(guī)

18、則的條件下，其精度保持在機(jī)床精度標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范圍內(nèi)的時(shí)間。其觀測(cè)值以抽取的樣機(jī)中精度保持時(shí)間最短的一臺(tái)機(jī)床的精度保持時(shí)間為準(zhǔn)。以上4 個(gè)評(píng)定指標(biāo)中，MTBF 側(cè)重于數(shù)控機(jī)床的無(wú)故障性，是最常用的評(píng)定指標(biāo)；MTTR 反映了數(shù)控機(jī)床的維修性，即進(jìn)行維修的難易程度；固有可用度A 綜合了反映無(wú)故障性和維修性，即有效性；精度保持時(shí)間反映了數(shù)控機(jī)床的耐久性和可靠壽命。</p><p>　　2、數(shù)控機(jī)床可靠性評(píng)定時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題&

19、lt;/p><p>　　產(chǎn)品的可靠性不是計(jì)算出來(lái)的，是產(chǎn)品本身固有的。即使數(shù)控機(jī)床具有龐大的零部件、元器件的故障率數(shù)據(jù)庫(kù)，可以進(jìn)行可靠性評(píng)定，但也僅僅是理論計(jì)算。而可靠性評(píng)定值要通過(guò)后續(xù)的各個(gè)零部件的制造、裝配以及外協(xié)件、外購(gòu)件的可靠性保證來(lái)實(shí)現(xiàn)，大量的制造、裝配過(guò)程將會(huì)使產(chǎn)品遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離可靠性設(shè)計(jì)值，而且目前可靠性理論評(píng)定值本身還缺乏數(shù)量繁多的零部件故障率數(shù)據(jù)的支撐。再加之可靠性不能用儀表測(cè)定，所以衡量可靠性必須進(jìn)行研

20、究、試驗(yàn)和分析，才能做出正確的估計(jì)和評(píng)定。因此，評(píng)定可靠性時(shí)應(yīng)注意以下一些問(wèn)題。</p><p>　　2.1 可靠性與數(shù)控機(jī)床的規(guī)定條件分不開(kāi)</p><p>　　規(guī)定條件是指設(shè)備在使用時(shí)的環(huán)境條件、使用條件、維護(hù)保養(yǎng)條件等，如載荷、速度、溫度、沖擊、振動(dòng)、潤(rùn)滑、濕度、連續(xù)或間斷工作等。同樣的設(shè)備在各種使用條件下，其可靠性是不同的。通常是條件愈惡劣，可靠性愈低。數(shù)控機(jī)床集機(jī)、電、光、液、氣

21、、計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制等技術(shù)于一體，其規(guī)定的條件比一般設(shè)備多而復(fù)雜，要求也高，所以在評(píng)定數(shù)控機(jī)床的可靠性時(shí)應(yīng)特別注意其規(guī)定的條件，嚴(yán)格遵守其規(guī)定的各項(xiàng)條件，保證其估計(jì)和評(píng)定的可靠性接近真值。</p><p>　　2.2 可靠性與數(shù)控機(jī)床規(guī)定的時(shí)間密切相關(guān)</p><p>　　規(guī)定的時(shí)間是指點(diǎn)設(shè)備工作的期限，用時(shí)間或相應(yīng)指標(biāo)表示。規(guī)定時(shí)間的長(zhǎng)短決定著可靠性的高低，通常工作時(shí)間愈長(zhǎng)，可靠性越低。&l

22、t;/p><p>　　2.3 可靠性與數(shù)控機(jī)床規(guī)定的功能有關(guān)</p><p>　　規(guī)定的功能是指數(shù)控機(jī)床應(yīng)具有的主要技術(shù)指標(biāo)，如機(jī)械特性、運(yùn)動(dòng)特性、承載能力、主軸轉(zhuǎn)速、工作壽命、工作精度、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等。在采集相關(guān)數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)充分考慮是否在達(dá)到其規(guī)定的功能的條件下獲得的，以保證可靠性評(píng)定的準(zhǔn)確性。</p><p>　　2.4 可靠性與數(shù)控機(jī)床的各組成部分有關(guān)</p&g

23、t;<p>　　評(píng)定可靠性時(shí)，上述4 項(xiàng)指標(biāo)是針對(duì)整個(gè)設(shè)備而言的，但數(shù)控機(jī)床各部分對(duì)機(jī)床可靠性的影響程度并不是完全等同的。因此，可根據(jù)數(shù)控機(jī)床的組成將其可靠性的評(píng)定進(jìn)行細(xì)分，并根據(jù)各部分的功能和作用，設(shè)定相應(yīng)的權(quán)重。如在進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析時(shí)對(duì)數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)、CNC 系統(tǒng)、機(jī)械本體、附屬裝置分別進(jìn)行故障統(tǒng)計(jì)，并施以相應(yīng)的權(quán)重，然后再進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算，使其可靠性的評(píng)定更接近真值。</p><p>　　3、

24、提高數(shù)控機(jī)床可靠性的對(duì)策</p><p>　　3.1 高可靠性設(shè)計(jì)</p><p>　　數(shù)控機(jī)床主要由信息載體、數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、機(jī)床本體四部分組成。數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)可靠性，取決上述四個(gè)部分的設(shè)計(jì)可靠性，特別是數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可靠性。</p><p>　　3.2 功能模塊化設(shè)計(jì)</p><p>　　數(shù)控系統(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì)。根據(jù)系統(tǒng)各部分的功能不同

25、，將數(shù)控系統(tǒng)分成不同的模塊：CPU模塊、位置控制模塊、存儲(chǔ)器模塊、PLC模塊、接口模塊、電源模塊、圖形顯示模塊等。根據(jù)不同機(jī)床的數(shù)控功能需要，可選擇不同功能的模塊進(jìn)行組合。在優(yōu)化、通用化、標(biāo)準(zhǔn)化的原則指導(dǎo)下，進(jìn)行功能模塊的設(shè)計(jì)與制造，能大大地提高數(shù)控系統(tǒng)的可靠性。</p><p>　　3.3 元器件最少化設(shè)計(jì)</p><p>　　減少元器件的數(shù)量，也就減少了故障發(fā)生的機(jī)率。如FANUC公司

26、提出了“減少零件數(shù)量”作為每種產(chǎn)品的設(shè)計(jì)目標(biāo)以保證產(chǎn)品的可靠性。在FANUC研究所的入口處，掛著一條標(biāo)語(yǔ)" Weniger Teile”，就是要求開(kāi)發(fā)人員在設(shè)計(jì)商品時(shí)要運(yùn)用“較少的零件”。盡量以軟件代替硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)所需的功能。軟件的成本相對(duì)較低，而可靠性相對(duì)較高，在運(yùn)行速度要求不是很高的時(shí)候，應(yīng)充分發(fā)揮軟件的功能，以減少元器件的數(shù)目，提高系統(tǒng)的可靠性。</p><p><b>　　3.4 縮小

27、化設(shè)計(jì)</b></p><p>　　整體包裝的縮小化，也反映系統(tǒng)綜合技術(shù)的進(jìn)步。目前國(guó)外推出的新型數(shù)控系統(tǒng)體積明顯減小，功能有較大提高。主要措施是采用低功耗的元器件，表面貼焊技術(shù)(SMT)，采用專用芯片對(duì)邏輯進(jìn)行壓縮、一維安裝、超薄平板液晶顯示器、先進(jìn)的開(kāi)關(guān)電源等。由于元器件種類和數(shù)量的減少，對(duì)元器件采購(gòu)以及生產(chǎn)調(diào)試等工作量都相應(yīng)減少很多。縮小化后，模塊一致性和可靠性有明顯提高。</p>

28、<p>　　3.5 抗干擾性設(shè)計(jì)</p><p>　　據(jù)國(guó)外統(tǒng)計(jì)，計(jì)算機(jī)的故障90%來(lái)自電源干擾的傳導(dǎo)和電源自身的故障。往往強(qiáng)電設(shè)備對(duì)電源系統(tǒng)有“污染”，它產(chǎn)生很強(qiáng)的脈沖噪聲，通過(guò)傳導(dǎo)影響數(shù)控機(jī)床的安全運(yùn)行。利用電磁兼容性( EMC)原理，把電源搞好，從電源系統(tǒng)抑制干擾更有效。因?yàn)殡娫聪到y(tǒng)往往是噪聲的“媒體”通過(guò)反饋線傳播干擾。</p><p>　　3.5.1 減少供電線路的干

29、擾</p><p>　　數(shù)控機(jī)床的安置要遠(yuǎn)離中頻、高頻的電氣設(shè)備;要采用獨(dú)立的動(dòng)力線供電，避免大功率起動(dòng)、停止頻繁的設(shè)備和電火花設(shè)備同數(shù)控機(jī)床位于同一供電干線上。在電網(wǎng)電壓變化較大的地區(qū)，供電電網(wǎng)與數(shù)控機(jī)床之間應(yīng)加自動(dòng)調(diào)壓器或電子穩(wěn)壓器，以減少電壓的波動(dòng)。動(dòng)力線和信號(hào)線要分離，信號(hào)線采用絞合線，以減少和防止磁場(chǎng)耦合和電場(chǎng)耦合的干擾。 如變頻器中的控制電路接線要距離電源線至100mm以上，兩者絕對(duì)不能放在同一導(dǎo)線槽

30、內(nèi)。另外，控制電路配線與主電路配線相交時(shí)要成直角相交,控制電路的配線應(yīng)采用屏蔽雙絞線。</p><p>　　3.5.2 減少機(jī)床控制中的干擾</p><p>　　在數(shù)控機(jī)床伺服驅(qū)動(dòng)裝置電源中引入壓敏電阻保護(hù)（如圖1所示）。在電路中加入壓敏電阻（又稱浪涌吸收器）可對(duì)線路中的瞬變、尖峰等噪音起一定的抑制作用。 交流接觸器和交流電動(dòng)機(jī)頻繁起動(dòng)、停止時(shí)，其電磁感應(yīng)現(xiàn)象會(huì)在機(jī)床的電路中產(chǎn)生浪涌和合峰

31、等噪音，干擾數(shù)控系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)的正常工作。在這些電器上加入阻容吸收回路（如圖2所示），會(huì)改變對(duì)電器元件的線路阻擾，使交流接觸器線圈兩端和交流電動(dòng)機(jī)各相的電壓在起停時(shí)平穩(wěn)，抑制電器產(chǎn)生的噪音。直流電感元件在斷電時(shí)線圈中將產(chǎn)生較大的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，在電感元件兩端反向并聯(lián)一續(xù)流二極管（如圖3所示），釋放線圈斷電時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，可減小線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)對(duì)控制電路的干擾噪音?！?lt;/p><p>　　圖1 壓敏電阻保護(hù)

32、 圖2 交流負(fù)載的阻容保護(hù) 圖3 續(xù)流二極管保護(hù)電路</p><p>　　3.5.3 采用屏蔽技術(shù)</p><p>　　屏蔽技術(shù)用來(lái)抑制電磁噪音沿著空間的傳播，通常用金屬材料將需要防護(hù)的的電路或線路包在其中，防止電場(chǎng)或磁場(chǎng)的耦合干擾，屏蔽可分為靜電屏蔽、電磁屏蔽和低頻屏蔽。信號(hào)線采用屏蔽線(銅質(zhì)網(wǎng)狀)穿在鐵質(zhì)蛇皮管或鐵管中，關(guān)鍵元件或組件采用金屬容器屏蔽。</p>

33、<p>　　3.5.4 保證“接地”良好</p><p>　　“接地”是數(shù)控機(jī)床安裝中的一項(xiàng)關(guān)鍵的抗干擾技術(shù)。電網(wǎng)的許多干擾都是通過(guò)“接地”對(duì)機(jī)床起保護(hù)作用的。數(shù)控機(jī)床的地線系統(tǒng)有3種：信號(hào)地、框架地和系統(tǒng)地.，圖4所示為數(shù)控機(jī)床的地線系統(tǒng)。 信號(hào)地用來(lái)提供電信號(hào)的基準(zhǔn)電壓（0V），框架地是以安全性及防止外來(lái)噪聲和內(nèi)部噪聲為目的的地線系統(tǒng),它是裝置的面板、單元的外殼、操作板及各裝置間接口的屏蔽線。系

34、統(tǒng)接地電阻應(yīng)低于100歐姆，連接的電纜必須具有足夠的截面積，一般應(yīng)等于或大于電源電纜的截面積，以保證在發(fā)生短路等事故時(shí)，能安全的將短路電流傳輸?shù)较到y(tǒng)地線中。為了保證電控柜的電磁一致性，電控柜應(yīng)采用一體結(jié)構(gòu)或焊接而成，材料選擇冷軋鋼板，安裝板采用鍍鋅鋼板，以提高系統(tǒng)的接地性能。 控制柜內(nèi)各個(gè)部件按照強(qiáng)弱電分開(kāi)安裝、布線。在各屏蔽電纜進(jìn)入控制柜處屏蔽層接地。</p><p>　　圖4 數(shù)控機(jī)床的地線系統(tǒng)</p&

35、gt;<p>　　3.5.5防止信號(hào)傳輸干擾</p><p>　　防止信號(hào)傳輸干擾有多種方式,如:強(qiáng)弱電分開(kāi)走線、選擇合適的接地方式等均是常見(jiàn)和有效的防止信號(hào)傳輸被干擾的方法。為了提高數(shù)控系統(tǒng)的可靠性，除了在設(shè)計(jì)上采用一定措施之外，其次，還應(yīng)考慮使用和維護(hù)方面因素的影響。</p><p><b>　　3.6 耐環(huán)境設(shè)計(jì)</b></p>&l

36、t;p>　　數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)首先要考慮的是環(huán)境，通過(guò)持續(xù)的可靠性運(yùn)轉(zhuǎn)讓產(chǎn)品在嚴(yán)酷的環(huán)境里(如經(jīng)受溫度、濕度、振動(dòng)和含有油霧的環(huán)境)安全地使用是非常重要的。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，關(guān)于產(chǎn)品的可靠性著重要對(duì)元件和產(chǎn)品本身進(jìn)行環(huán)境耐受力的評(píng)估。主要的可靠性評(píng)估項(xiàng)目為對(duì)熱、冷、潮濕、振動(dòng)、耐久性、噪聲、塵埃、切削油和靜電的耐受性，也評(píng)估電子元件的材料和結(jié)構(gòu)耐受高溫切削液浸漬的能力，以確認(rèn)在加工時(shí)腐蝕對(duì)暴露在切削液中元件的影響。</p>

37、<p>　　4、高可靠性制造和檢驗(yàn)</p><p>　　4.1 關(guān)鍵配套件、外購(gòu)件的質(zhì)量?jī)?yōu)選和可靠性保證技術(shù)</p><p>　　許多故障起因?yàn)榕涮准屯赓?gòu)件，根據(jù)各廠具體情況，制定配套件、外購(gòu)件的優(yōu)選原則、采購(gòu)方針、入庫(kù)和裝配前檢驗(yàn)和篩選等。根據(jù)不同的需求者在關(guān)鍵工序和裝配過(guò)程方面的不可靠因素，采取相應(yīng)的可靠性保證措施，尤其是關(guān)鍵工序的設(shè)置與控制，特殊加工工序的設(shè)置與控制，部件

38、裝配、總裝工序控制。如主軸部件裝配技術(shù)、機(jī)床導(dǎo)軌磨削和鏟刮技術(shù)等。</p><p>　　4.2 零部件及整機(jī)性能的檢驗(yàn)</p><p>　　如在制造過(guò)程中進(jìn)行元器件的老化和性能的檢驗(yàn)，消除次品；在性能檢驗(yàn)前以高溫對(duì)印刷板進(jìn)行老化;對(duì)裝配完的CNC進(jìn)行高溫運(yùn)轉(zhuǎn)測(cè)試；對(duì)整臺(tái)數(shù)控機(jī)床在出廠前進(jìn)行外觀、噪聲、振動(dòng)、沖擊、高低溫儲(chǔ)存、高溫通電運(yùn)行、耐電壓強(qiáng)、電壓拉偏、抗干擾、泄漏電流、48h連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)

39、等一系列測(cè)試等。如圖5所示。所有測(cè)試和老化的記錄都存儲(chǔ)在可靠性的數(shù)據(jù)庫(kù)里，利用這些數(shù)據(jù)，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行改進(jìn)，提高產(chǎn)品的可靠性。</p><p>　　圖5　CNC的制造及檢驗(yàn)過(guò)程</p><p>　　5、建立嚴(yán)格健全的維修體系</p><p>　　數(shù)控機(jī)床盡管要求較高的可靠性,但也不是完全不允許出故障，所以，不能只談機(jī)床的狹義可靠性，還要考慮其廣義可靠性。廣義可靠性也稱有

40、效性。對(duì)可修復(fù)產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，它是將可靠性和維修性綜合起來(lái)評(píng)價(jià)產(chǎn)品的。數(shù)控機(jī)床的廣義可靠性增長(zhǎng)，不單單是可靠性增長(zhǎng)，也包括維修性提高。</p><p>　　5.1 提高數(shù)控機(jī)床的可維修性設(shè)計(jì)水平</p><p>　　在設(shè)計(jì)過(guò)程中要盡可能考慮數(shù)控機(jī)床的可維修性，簡(jiǎn)化維修，降低維修的難度和復(fù)雜性，減少維修的次數(shù)和時(shí)間。如使用具有良好互換性的元器件，采用可快速裝拆的元器件或組件，進(jìn)行恰當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使

41、某一部位進(jìn)行維修時(shí)，不需或極少拆卸其它元器件或組件。減少維修的時(shí)間；設(shè)計(jì)較為集中的不需解體的檢測(cè)點(diǎn)，以方便檢測(cè)和故障定位；維修時(shí)保證有充分的維修空間,有足夠的亮度，對(duì)可能不安全部位加明顯的警示，保證維修操作安全;對(duì)軟件進(jìn)行可維修性設(shè)計(jì)。要方便恢復(fù)、修改丟失的程序和數(shù)據(jù);加強(qiáng)系統(tǒng)的自我監(jiān)控功能，對(duì)數(shù)控機(jī)床的異常情況能及時(shí)報(bào)警，以提供故障診斷的信息；設(shè)置各種診斷程序，防止故障的發(fā)生和擴(kuò)大。在故障發(fā)生后，能迅速查明故障類型及部位。</p

42、><p>　　5.2 采用人工智能（AI） 故障診斷系統(tǒng)</p><p>　　隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，人工智能的研究也突飛猛進(jìn)，人們把專家們所掌握的對(duì)于各種故障原因及其處置方法作為知識(shí)庫(kù)儲(chǔ)存到計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器中，以知識(shí)庫(kù)為依據(jù)來(lái)開(kāi)發(fā)軟件，分析查找故障原因，這樣可大大提高數(shù)控系統(tǒng)的可靠性。</p><p>　　6、正確使用數(shù)控系統(tǒng)的功能</p><p&

43、gt;　　6.1 高性能的數(shù)控系統(tǒng)在應(yīng)用中，由于不正確的參數(shù)設(shè)置、不合理的邏輯控制程序往往使數(shù)控機(jī)床帶著問(wèn)題，在用戶使用時(shí)才發(fā)現(xiàn)存在問(wèn)題，影響了產(chǎn)品的聲譽(yù)。如在應(yīng)用系統(tǒng)的螺距誤差補(bǔ)償功能對(duì)數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的定位精度進(jìn)行修正時(shí)，不正確的參數(shù)設(shè)置會(huì)使轉(zhuǎn)臺(tái)向同一方向旋轉(zhuǎn)定位，反而帶來(lái)越來(lái)越大的誤差；不正確的加減速時(shí)間常數(shù)設(shè)置會(huì)造成對(duì)機(jī)床傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的沖擊等。</p><p>　　6.2 應(yīng)用系統(tǒng)的宏功能實(shí)現(xiàn)參數(shù)化編程，簡(jiǎn)化操作。根

44、據(jù)深小孔加工的工藝特征，應(yīng)用系統(tǒng)的宏功能，實(shí)現(xiàn)參數(shù)化編程，使用戶在使用時(shí)，只需在相應(yīng)的屏幕上修改相應(yīng)的工藝參數(shù)(總加工長(zhǎng)度、分級(jí)占用的次數(shù)、進(jìn)給速度、進(jìn)給長(zhǎng)度等) ，使不了解數(shù)控編程的操作者也能操作機(jī)床。此外，應(yīng)用系統(tǒng)的工件號(hào)檢索功能使機(jī)床在加工不同零件時(shí)，通過(guò)選擇開(kāi)關(guān)即可選擇相應(yīng)的加工程序。</p><p>　　日本FANUC和德國(guó)SIEMENS數(shù)控系統(tǒng)是當(dāng)今世界上使用范圍最廣的兩大數(shù)控加工系統(tǒng)。其系統(tǒng)的穩(wěn)定性

45、和結(jié)構(gòu)的合理性也代表了當(dāng)今數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的前沿，但這兩種系統(tǒng)在內(nèi)部組成和指令方面存在一定的差異。</p><p>　　三、FANUC與SIEMENS數(shù)控系統(tǒng)的公共組成部分</p><p><b>　　1、數(shù)控控制器</b></p><p>　　FANUC OiC系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)控控制器稱為FANUCOiC(NC)，SIEMENS 802D系統(tǒng)內(nèi)部稱為P

46、UC，F(xiàn)ANUC OiC(NC)和PUC均安裝與系統(tǒng)面板的背面，為整個(gè)數(shù)控系統(tǒng)的核心部件。</p><p><b>　　2、伺服放大器</b></p><p>　　在數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部伺服放大器用來(lái)完成電機(jī)的速度環(huán)和電流環(huán)控制，最終達(dá)到對(duì)伺服電機(jī)的控制。在SIEMENS 802D系統(tǒng)內(nèi)部，伺服放大器稱為611UE，伺服放大器通過(guò)各自的總線與數(shù)控控制器相連，同時(shí)接受伺服電機(jī)的

47、反饋信息。</p><p><b>　　3、I/O單元</b></p><p>　　數(shù)控系統(tǒng)中的輔助信號(hào)通過(guò)I/O單元來(lái)進(jìn)行輸入與輸出。</p><p><b>　　4、電機(jī)</b></p><p>　　數(shù)控機(jī)床中的電機(jī)分為控制各個(gè)坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)的伺服電機(jī)和主軸運(yùn)動(dòng)的變頻電機(jī)，分別以不同的連接方式，連接

48、在各自的數(shù)控控制器上。</p><p>　　四、FANUC OiC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析</p><p>　　FANUC OiC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與部件的連接如圖1所示，圖中左端最大的單元FANUC OiC為系統(tǒng)的數(shù)控控制器，本控制器與顯示器一體化，又稱為顯示器一體化數(shù)控系統(tǒng)，它是目前數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展方向之一。從數(shù)控控制器COP10A， 和JD1A，兩個(gè)端口處傳出主運(yùn)動(dòng)和輔助運(yùn)動(dòng)信息。</p>&

49、lt;p><b>　　1、主運(yùn)動(dòng)信息傳遞</b></p><p>　　數(shù)控控制器與伺服放大器之間通過(guò)串行伺服總線FSSB（FANUC serial servo bus）進(jìn)行主運(yùn)動(dòng)信號(hào)傳送，如圖1所示，圖中兩個(gè)伺服放大器，它們之間通過(guò)FSSB相連，如果系統(tǒng)需要再增加一個(gè)伺服放大器，可以在第二個(gè)伺服放大器的串行端口COP10A, 上通過(guò)FSSB 繼續(xù)串聯(lián)，可見(jiàn)，F(xiàn)ANUC OiC系統(tǒng)的串行

50、連接方式方便了系統(tǒng)的安裝。</p><p>　　一臺(tái)伺服放大器帶動(dòng)一臺(tái)伺服電機(jī)，數(shù)控機(jī)床各個(gè)坐標(biāo)軸的滾珠絲杠在各個(gè)伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下完成指定運(yùn)動(dòng)軌跡，同時(shí)通過(guò)光電編碼器進(jìn)行電機(jī)的位置反饋，并將反饋信息送回伺服放大器。</p><p>　　2、輔助運(yùn)動(dòng)信息傳遞</p><p>　　數(shù)控控制器與I/O 單元之間通過(guò)I/O LINK連接，I/O LINK是不同與FSSB的另

51、一根系統(tǒng)總線，它所完成的是輔助信號(hào)的傳送，如工件的夾緊與放松、冷卻液的開(kāi)關(guān)等等，如圖1所示的兩個(gè)I/O 單元與數(shù)控控制器通過(guò)I/O LINK相連接。與伺服放大器增加方式相同I/O單元也可以通過(guò)I/O LINK以串聯(lián)的方式對(duì)增加的I/O單元進(jìn)行連接。</p><p>　　3、主軸控制單元信息傳遞</p><p>　　FANUC OiC系統(tǒng)中主軸控制單元直接與數(shù)控控制器相連接，如圖6所示，在數(shù)

52、控控制器FANUC OiC的下端通過(guò)放大器連接有數(shù)控機(jī)床的主軸電機(jī)，并通過(guò)主軸編碼器將電機(jī)實(shí)際信息反饋給控制器，可見(jiàn)，F(xiàn)ANUC OiC系統(tǒng)中的主軸控制單元直接由數(shù)控控制器控制。通過(guò)以上三點(diǎn)可以得出，F(xiàn)ANUC OiC系統(tǒng)的信息傳遞分為主運(yùn)動(dòng)和輔助運(yùn)動(dòng)兩條路線，分別通過(guò)FSSB和, I/O LINK與數(shù)控控制器相連，主軸控制單元信息直接由數(shù)控控制器控制。</p><p>　　在每個(gè)I/O單元下方有四根50芯的變頻

53、電纜，分別為CB104、CB105、CB106、CB107，其中每根變頻電纜都有50路的輸入輸出信號(hào)，每個(gè)I/O單元總共有包括24V電源輸入的200個(gè)輸入輸出信號(hào)，因此，對(duì)于一臺(tái)普通的數(shù)控系統(tǒng)而言，一個(gè)I/O單元就可以滿足數(shù)控系統(tǒng)的運(yùn)行需求。

54、</p><p>　　圖6 FANUC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)</p><p>　　五、SIEMENS 802D系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析</p><p>　　SIEMENS 802D系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與部件由數(shù)控控制器PUC，伺服放大器611UE，I/O單元PP72/48和電機(jī)構(gòu)成。</p><p>　　1、主輔運(yùn)動(dòng)信息傳遞</p><p>　　在SIE

55、MENS 802D系統(tǒng)內(nèi)部，各個(gè)組成部件的連接方式如圖7所示，在FANUC OiC系統(tǒng)內(nèi)，信息的傳遞方式分為主運(yùn)動(dòng)信息傳遞和輔助運(yùn)動(dòng)信息傳遞，并且分別通過(guò)FSSB和,I/O LINK與控制器相連，而在SIEMENS 802D系統(tǒng)內(nèi)主運(yùn)動(dòng)和輔助運(yùn)動(dòng)信息沒(méi)有明顯的區(qū)分，所有運(yùn)動(dòng)方式全部通過(guò)紫羅蘭顏色的系統(tǒng)總線Profil bus與數(shù)控控制器PUC相連，這是FANUC與SIEMENS系統(tǒng)在主、輔運(yùn)動(dòng)信息傳遞方式上最明顯的區(qū)別。作為SIEMEN

56、S 802D系統(tǒng)內(nèi)的611UE與FANUC OiC系統(tǒng)的伺服放大器功能相同，都是用來(lái)進(jìn)行電機(jī)的速度環(huán)和電流環(huán)控制，將放大了的信號(hào)傳給伺服電機(jī)，再將速度的反饋信號(hào)送回611UE。</p><p>　　PP72/48相當(dāng)與FANUC OiC系統(tǒng)內(nèi)的I/O單元，它同樣是通過(guò)橘紅色系統(tǒng)總線Profil bus與PUC串聯(lián)，在PP72/48下端連有三根50芯變頻電纜X111、X222、X333，其功能與FANUC OiC系

57、統(tǒng)內(nèi)I/O單元下端的四根50芯變頻電纜CB104-CB107類似，例如圖7所示的電纜X111與機(jī)床的輸入輸出部件控制面板相連接。</p><p>　　圖7 SIEMEN系統(tǒng)結(jié)構(gòu)</p><p>　　2、主軸控制單元信息傳遞</p><p>　　SIEMENS 802D系統(tǒng)的主軸控制方式與FANUC OiC系統(tǒng)不同，在SIEMENS 802D系統(tǒng)的伺服放大器611UE

58、上通過(guò)放大器連接有主軸電機(jī)，通過(guò)主軸編碼器將信號(hào)反饋給611UE，因此，在SIEMENS 802D系統(tǒng)內(nèi)，主軸控制單元不再與數(shù)控控制器連接，而是由伺服放大器611UE控制。</p><p><b>　　3、二者對(duì)比</b></p><p>　　串行伺服總線FSSB和I/O LINK分別將系統(tǒng)的主運(yùn)動(dòng)信息和輔助運(yùn)動(dòng)信息分離，體現(xiàn)了FANUC公司的硬件連接思想。</

59、p><p>　　主運(yùn)動(dòng)信息和輔助運(yùn)動(dòng)信息在一條系統(tǒng)總線Profil bus上傳遞，并依據(jù)地址來(lái)區(qū)分，體現(xiàn)了SIEMENS公司的硬件連接思想。</p><p>　　FANUC系統(tǒng)下的主軸控制單元直接由數(shù)控控制器控制，而SIEMENS系統(tǒng)下的主軸控制單元由伺服放大器控制。</p><p><b>　　六、刀具功能的異同</b></p>&

60、lt;p>　　刀具功能，又稱T功能，編程時(shí)用來(lái)選擇刀具，由T代碼和它后面的2位數(shù)字表示，其編程格式因數(shù)控系統(tǒng)的不同而異。</p><p>　　如在FANUC 0i數(shù)控中，換刀時(shí)必須結(jié)合M98指令，其編程格式如下：</p><p>　　T_ M98 P9000</p><p>　　其中：T后為刀具號(hào)，一般取2位；M98為調(diào)用換刀子程序；P9000為換刀子程序號(hào)。

61、指定刀具偏置值的代碼分為H代碼(刀具長(zhǎng)度偏置)和D代碼(刀具半徑補(bǔ)償)。</p><p>　　在SINUMERIK 802D系統(tǒng)中，采用T、D指令編程。T功能用來(lái)選擇刀具，而D功能用來(lái)選擇相關(guān)的刀偏。一把刀具可以匹配19個(gè)不同補(bǔ)償?shù)牡镀M。如果沒(méi)有編寫D指令，則D1自動(dòng)生效。如果編寫D0，則刀具補(bǔ)償值無(wú)效。每個(gè)刀補(bǔ)在調(diào)用時(shí)，長(zhǎng)度和半徑都必須輸入完整。</p><p><b>　　

62、七、編程指令的異同</b></p><p>　　1、目標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)值表達(dá)方法</p><p>　　在數(shù)控加工程序中，表示目標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)值有絕對(duì)尺寸指令和增量尺寸指令兩種，在FANUC 0i系統(tǒng)和SINUMERIK 802D系統(tǒng)中，分別用G90和G91指定。不過(guò)，SINUMERIK802D系統(tǒng)還可以在程序中通過(guò)AC或IC以絕對(duì)尺寸或相對(duì)尺寸方式進(jìn)行設(shè)定，編程更為靈活。</p&g

63、t;<p><b>　　2、基本移動(dòng)指令</b></p><p>　　基本移動(dòng)指令有G00、G01、G02和G03。其中，G00和G01的編程格式均相同，但圓弧插補(bǔ)有區(qū)別。對(duì)于FANUC 0i系統(tǒng)，圓弧插補(bǔ)有終點(diǎn)/圓弧半徑和終點(diǎn)/圓心坐標(biāo)兩種編程方式。而SINUMERIK 802D數(shù)控系統(tǒng)有5種編程方式，除上面兩種方式外，還有張角/圓心、張角/終點(diǎn)等極坐標(biāo)編程方式，以及通過(guò)中間

64、點(diǎn)進(jìn)行圓弧插補(bǔ)和切線過(guò)渡圓弧編程方式。</p><p>　　3、刀具半徑補(bǔ)償指令</p><p>　　在銑削零件輪廓時(shí)，由于刀具半徑尺寸的影響，刀具的中心軌跡與零件輪廓往往不一致。為了避免計(jì)算刀具中心軌跡，數(shù)控系統(tǒng)提供了刀具半徑補(bǔ)償功能，編程人員可以直接按零件圖樣上的輪廓尺寸編程。</p><p><b>　　3.1 相同之處</b></

65、p><p>　　（1）指令及功能 G41是刀具半徑左補(bǔ)償指令，即順著刀具前進(jìn)方向看(假定工件不動(dòng))，刀具位于工件輪廓的左邊；G42是刀具半徑右補(bǔ)償指令，即順著刀具前進(jìn)方向看(假定工件不動(dòng))，刀具位于工件輪廓的右邊；G40是取消刀具半徑補(bǔ)償指令。使用該指令后，G41、G42指令無(wú)效。</p><p><b>　　（2）編程格式</b></p><p>

66、;　　這里有三點(diǎn)要說(shuō)明：首先，建立和取消刀補(bǔ)必須與G01或G00指令組合完成；其次，程序中的X、Y是G01、G00運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)；第三，D代碼中存放刀具半徑值作為偏置量，用于數(shù)控系統(tǒng)計(jì)算刀具中心的運(yùn)動(dòng)軌跡。偏置量可用CRT/MDI方式輸入。所以在應(yīng)用時(shí)要注意：建立刀具半徑補(bǔ)償?shù)某绦蚨?，必須是在補(bǔ)償平面內(nèi)不為零的直線移動(dòng)，一般應(yīng)在切入工件之前完成；取消刀具半徑補(bǔ)償?shù)某绦蚨?，一般?yīng)在切出工件之后完成；當(dāng)?shù)毒甙霃酱笥谒庸すぜ?nèi)輪廓轉(zhuǎn)角或刀

67、具直徑大于所加工溝槽時(shí)會(huì)產(chǎn)生過(guò)切，要避免這種情況的發(fā)生。</p><p><b>　　（3）不同之處</b></p><p>　　對(duì)于FANUC 0i系統(tǒng)，G41或G42必須與G40成對(duì)使用，即編程中刀補(bǔ)方向改變時(shí)，必須先取消刀補(bǔ)，才能建立新的刀補(bǔ)。而對(duì)于SINUMERIK 802D系統(tǒng)，無(wú)需經(jīng)過(guò)G40，G41、G42就可以相互轉(zhuǎn)換。</p><p

68、>　　4、刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償指令</p><p>　　使用刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償指令，在編程時(shí)不必考慮刀具的實(shí)際長(zhǎng)度及各把刀具不同的長(zhǎng)度尺寸。加工時(shí)，用CRT/MDI方式輸入刀具的長(zhǎng)度尺寸，即可進(jìn)行正確加工。當(dāng)由于刀具磨損、更換刀具等原因引起刀具長(zhǎng)度尺寸變化時(shí)，只需修正刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償量，而不必調(diào)整程序或刀具。</p><p><b>　　4.1 指令及功能</b></p&g

69、t;<p>　　G43是建立刀具長(zhǎng)度正補(bǔ)償，G44是建立刀具長(zhǎng)度負(fù)補(bǔ)償，G49是取消刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償。</p><p><b>　　4.2 編程格式</b></p><p>　　G43（G44） G00（G01） Z_ H_</p><p>　　G49 G00（G01）Z_</p><p>　　以上編程指令只

70、適合于FANUC0i系統(tǒng)。對(duì)于SINUMERIK 802D系統(tǒng)，刀具調(diào)用后，刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償立即生效，無(wú)需G代碼指定。</p><p><b>　　5、固定循環(huán)功能</b></p><p>　　為了進(jìn)一步提高編程工作效率，數(shù)控系統(tǒng)中一般設(shè)計(jì)了固定循環(huán)功能，它規(guī)定對(duì)于一些典型加工中的固定、連續(xù)的動(dòng)作，用一個(gè)程序段表達(dá)，即用固定循環(huán)指令來(lái)完成孔或槽的加工。</p>

71、<p>　　5.1 基于FANUC 0i系統(tǒng)中固定循環(huán)功能的編程對(duì)于FANUC 0i系統(tǒng)，常用的固定循環(huán)指令能完成的工作有鉆孔、攻螺紋和鏜孔等。這些循環(huán)通常包括在XY平面定位、快速移動(dòng)到R平面、孔的切削加工、孔底動(dòng)作、返回到R平面、返回到起始平面等6個(gè)基本動(dòng)作，如圖8所示。</p><p>　　圖8 固定循環(huán)的基本動(dòng)作</p><p>　　常用的固定循環(huán)有高速深孔鉆循環(huán)、螺紋

72、切削循環(huán)、精鏜循環(huán)等。</p><p><b>　　編程格式如下：</b></p><p>　　G90（G91） G98（G99） G73～</p><p>　　G89 X_ Y_ Z_ R_ Q_ P_ F_ K_</p><p>　　式中，G90 /G91表示絕對(duì)坐標(biāo)編程或增量坐標(biāo)編程；G98表示刀具返回到起始平面；

73、G99表示刀具返回到返回R平面；G73、G89表示孔加工方式，如鉆孔加工、高速深孔鉆加工、鏜孔加工等；X、Y表示孔的位置坐標(biāo)；Z表示孔底坐標(biāo)；R表示安全面（R平面）的坐標(biāo)；Q表示每次切削深度；P表示孔底的暫停時(shí)間；F表示切削進(jìn)給速度；K表示規(guī)定的重復(fù)加工次數(shù)。固定循環(huán)由G80或01組的G代碼撤消。</p><p>　　5.2 基于SINUMERIK 802D系統(tǒng)中固定循環(huán)功能的編程</p><

74、p>　　對(duì)于SINUMERIK 802D系統(tǒng)，固定循環(huán)是指用于特定加工過(guò)程的工藝子程序，在具體加工過(guò)程中只要改變參數(shù)就可以實(shí)現(xiàn)各種循環(huán)。參數(shù)示意如圖9所示。</p><p>　　圖9 主要參數(shù)示意圖 </p><p>　　SINUMERIK 802D系統(tǒng)包括鉆孔循環(huán)（如中心鉆孔、深度鉆孔、剛性攻絲、鉸孔、鏜孔等）、鉆孔樣式循環(huán)（加工一排孔、加工一圈孔）和銑削循環(huán)（矩

75、形槽、鍵槽和圓形凹槽）等。</p><p>　　6、 參數(shù)的表示和使用的異同</p><p>　　兩種系統(tǒng)在參數(shù)的表示形式上差別很大，F(xiàn)ANUC 系統(tǒng)用的是＃加數(shù)字來(lái)表示參數(shù)的， 而SINUMERIK系統(tǒng)是用字母R加數(shù)字來(lái)表示的。在使用上也有所不同，F(xiàn)ANUC系統(tǒng)地址字后面直接跟變量，而SINUMERIK系統(tǒng)地址字必須用“ =”來(lái)賦值。</p><p><b&

76、gt;　　6.1 參數(shù)量表示</b></p><p>　　FANUC：＃I(I=1,2,3,…)或＃[＜式子＞]</p><p>　　例：＃5，＃109，＃501，＃[＃1＋＃2－12]</p><p>　　SINUMERIK：計(jì)算參數(shù)R 表示，R0=…到R249=…</p><p><b>　　6.2 參數(shù)的使用<

77、;/b></p><p>　　地址字后面指定變量號(hào)或公式?</p><p><b>　　格式：</b></p><p>　　FANUC： ＜地址字＞＃I</p><p>　　例：X＃113，設(shè)＃113＝15 則為X15</p><p><b>　?。嫉刂纷郑荆</b>

78、;</p><p>　　Z－＃120，設(shè)＃120＝250 則為Z－250</p><p>　　＜地址字＞[＜式子＞] Y[＃12＋＃18＊COS[＃1]]</p><p>　　SINUMERIK： ＜地址字＞Rn</p><p>　　例：X=R1,設(shè)R1=15 則為X15</p><p>　?。嫉刂纷郑荆璕n Z=-

79、R1,設(shè)R1=250 則為Z- 250</p><p>　?。嫉刂纷郑綶＜Rn 的式子＞] Y=R3+R2*COS(R1)</p><p><b>　　7、參數(shù)種類的異同</b></p><p>　　兩種系統(tǒng)在參數(shù)種類，F(xiàn)ANUC 系統(tǒng)分為局部變量、公共變量、系統(tǒng)變量，而SINUMERIK 系統(tǒng)分為自由使用參數(shù)和加工循環(huán)傳遞參數(shù)。</p&

80、gt;<p>　　7.1 FANUC</p><p>　　7.1.1 局部變量＃1~＃33 一個(gè)在宏程序中局部使用的變量</p><p>　　例： A 宏程序 B 宏程序</p><p><b>　　… …</b></p><p>　?。?0＝20 X＃10 不表示X20</

81、p><p><b>　　… …</b></p><p>　　斷電后清空，調(diào)用宏程序時(shí)代入變量值</p><p>　　7.1.2 公共變量＃100~＃149，＃500~＃531</p><p>　　各用戶宏程序內(nèi)公用的變量</p><p>　　例：上例中＃10 改用＃100 時(shí)，B 宏程序中的</

82、p><p>　　X＃100 表示X20</p><p>　?。?00~＃149 斷電后清空</p><p>　?。?00~＃531 保持型變量（ 斷電后不丟失）</p><p>　　7.1.3 系統(tǒng)變量</p><p>　　固定用途的變量，其值取決于系統(tǒng)的狀態(tài)</p><p>　　例：＃2001 值

83、為1 號(hào)刀補(bǔ)X 軸補(bǔ)償值</p><p>　?。?221 值為X 軸G54 工件原點(diǎn)偏置值</p><p>　　入時(shí)必須輸入小數(shù)點(diǎn)，小數(shù)點(diǎn)省略時(shí)單位為μm</p><p>　　7.2 SINUMERIK</p><p>　　一共250 個(gè)計(jì)算參數(shù)可供使用。</p><p>　　R0...R99 - 可以自由使用<

84、;/p><p>　　R100...R249 - 加工循環(huán)傳遞參數(shù)</p><p>　　如果你沒(méi)有用到加工循環(huán)，則這部分計(jì)算參數(shù)也同樣可以自由使用。</p><p><b>　　8、轉(zhuǎn)移與循環(huán)指令</b></p><p>　　兩種系統(tǒng)在無(wú)條件轉(zhuǎn)移指令和有條件轉(zhuǎn)移指令有所區(qū)別，F(xiàn)ANUC 系統(tǒng)轉(zhuǎn)移指令后面直接跟的是轉(zhuǎn)移到程序的序

85、號(hào)，而SINUMERIK 系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到的是程序前邊的標(biāo)號(hào)。而且兩個(gè)系統(tǒng)的條件式也不相同（ 也就是比較運(yùn)算），使用時(shí)應(yīng)該注意區(qū)分。</p><p>　　8.1 無(wú)條件的轉(zhuǎn)移</p><p><b>　　FANUC：</b></p><p>　　格式：GOTO110；（ 其中110 表示程序的序號(hào)N110）</p><p>　

86、　GOTO＃10；（ 其中＃10 表示程序所在序號(hào)， 相當(dāng)</p><p><b>　　于N＃10）</b></p><p>　　SINUMERIK：</p><p>　　GOTOF Lable ；向前跳轉(zhuǎn)</p><p>　　GOTOB Lable ；向后跳轉(zhuǎn)</p><p>　　說(shuō)明：GOTO

87、F 向前跳轉(zhuǎn)（向程序結(jié)束的方向跳轉(zhuǎn)）</p><p>　　GOTOB 向后跳轉(zhuǎn)（向程序開(kāi)始的方向跳轉(zhuǎn)）</p><p>　　Lable 所選的標(biāo)記符</p><p><b>　　8.2 條件轉(zhuǎn)移</b></p><p><b>　　FANUC：</b></p><p>　　格

88、式： IF[＜條件式＞＝ GOTO n</p><p>　　當(dāng)條件滿足時(shí)，程序就跳轉(zhuǎn)到同一程序中語(yǔ)句標(biāo)號(hào)為ｎ的語(yǔ)句上繼續(xù)執(zhí)行當(dāng)條件不滿足時(shí)，程序執(zhí)行下一條語(yǔ)句.</p><p>　　條件式：＃j EQ＃k 表示＝</p><p>　?。 NE＃k 表示≠</p><p>　?。 GT＃k 表示＞</p><p>　

89、?。 LT＃k 表示＜</p><p>　?。 GE＃k 表示≥</p><p>　　＃j LE＃k 表示≤</p><p>　　格式：WHILE[＜條件式＞＝DO m；（m＝1，2，3）</p><p><b>　　…E</b></p><p><b>　　ND m</b&g

90、t;</p><p>　　當(dāng)條件滿足時(shí)，從DOm 到ENDｍ 之間的程序就重復(fù)執(zhí)行。</p><p>　　當(dāng)條件不滿足時(shí)，程序就執(zhí)行ENDｍ 下一條語(yǔ)句。</p><p>　　SINUMERIK：</p><p>　　IF 條件GOTOF Lable ；向前跳轉(zhuǎn)</p><p>　　IF 條件GOTOB Lable ；

91、向后跳轉(zhuǎn)</p><p>　　說(shuō)明：GOTOF 向前跳轉(zhuǎn)（向程序結(jié)束的方向跳轉(zhuǎn)）</p><p>　　GOTOB 向后跳轉(zhuǎn)（向程序開(kāi)始的方向跳轉(zhuǎn)）</p><p>　　Lable 所選的標(biāo)記符</p><p>　　條件式：＝＝表示等于</p><p><b>　?。迹颈硎静坏?lt;/b></p&

92、gt;<p><b>　　＞ 表示大于</b></p><p><b>　?。?表示小于</b></p><p><b>　?。荆酱笥诘扔?lt;/b></p><p><b>　　＜＝小于等于</b></p><p>　　9、子程序命名方法不同&

93、lt;/p><p>　　9. 1 SIEMENS 802D 數(shù)控系統(tǒng)子程序命名方法有兩種：</p><p>　　9.1.1 和主程序命名規(guī)則相同，即符合以下規(guī)則：</p><p>　　(1) 開(kāi)始的兩個(gè)符號(hào)必須是字母；</p><p>　　(2) 其后的符號(hào)可以是字母、數(shù)字或下劃線；</p><p>　　(3) 最多16

94、個(gè)字符；</p><p>　　(4) 不得使用分隔符。</p><p>　　例如：SK08-1。</p><p>　　9.1.2 地址符L 后加數(shù)字組成。例如：L8。</p><p>　　9.2 FANUC 0 系列數(shù)控系統(tǒng)子程序命名方法</p><p>　　同主程序命名方法相同，即為地址符O后加數(shù)字組成。</p

95、><p>　　O _______ </p><p>　　用4位數(shù)（1～9999）表示 </p><p><b>　　例如：O0001</b></p><p>　　9.3 子程序結(jié)束指令不同</p><p>　　表1 子程序結(jié)束指令對(duì)比</p><p>　　注意事項(xiàng)：上述兩種數(shù)

96、控系統(tǒng)，無(wú)論哪種，子程序結(jié)束指令一般單獨(dú)占一行程序段！</p><p>　　10、 子程序調(diào)用方法不同</p><p>　　1. SIEMENS 802D 子程序調(diào)用</p><p>　　在一個(gè)程序中（主程序或子程序）直接寫程序名即調(diào)用了該子程序。</p><p><b>　　例如：</b></p><

97、;p><b>　　主程序</b></p><p><b>　　SK2008</b></p><p><b>　　T1</b></p><p><b>　　M6</b></p><p><b>　?。?lt;/b></p>

98、;<p><b>　?。?lt;/b></p><p>　　L8（或SK08_1） 調(diào)用子程序</p><p><b>　?。?lt;/b></p><p><b>　?。?lt;/b></p><p><b>　　M30</b></p>

99、;<p><b>　　子程序</b></p><p>　　L8（或SK08_1）</p><p><b>　?。?lt;/b></p><p><b>　?。?lt;/b></p><p><b>　　RET</b></p><

100、;p>　　子程序多次調(diào)用時(shí)在子程序名后加上</p><p>　　P________ 例如：L8 P5 </p><p>　　調(diào)用次數(shù)（1～9999）</p><p>　　2. FANUC 0 系列子程序調(diào)用</p><p><b>　　格式一：</b></p><p><b&g

101、t;　　適用于：數(shù)控車床。</b></p><p><b>　　格式二：</b></p><p>　　適用于：數(shù)控銑床和加工中心。</p><p>　　上述兩種格式的含義均為：調(diào)用程序號(hào)為Onnnn 的程序xx 次。</p><p>　　以數(shù)控銑床和加工中心上子程序調(diào)用格式為</p><p

102、><b>　　例：</b></p><p><b>　　主程序</b></p><p><b>　　O2008</b></p><p><b>　?。?lt;/b></p><p><b>　?。?lt;/b></p>

103、<p><b>　　．．．</b></p><p>　　M98 P0008 L10 調(diào)用子程序</p><p><b>　?。?lt;/b></p><p><b>　　．．．</b></p><p><b>　?。?lt;/b></p>

104、;<p><b>　　M30</b></p><p><b>　　子程序</b></p><p><b>　　O0008</b></p><p><b>　?。?lt;/b></p><p><b>　　．．．</b>&l

105、t;/p><p><b>　　M99</b></p><p>　　注意事項(xiàng)：SIEMENS 802D 數(shù)控系統(tǒng)中子程序重復(fù)調(diào)用時(shí)最多重復(fù)次數(shù)可達(dá)9 999，而FANUC 0系列數(shù)控系統(tǒng)中最多重復(fù)次數(shù)可達(dá)99 次！最多重復(fù)調(diào)用次數(shù)不同！</p><p>　　八、FANUC與SIEMENS其他方面的差異</p><p><

106、b>　　1、系統(tǒng)和硬件方面</b></p><p>　　(1) FANUC硬件固化，SIEMENS是安裝型系統(tǒng)。</p><p>　　(2) FANUC系功能按鍵操作，因此功能的提升、擴(kuò)展受到限SIEMENS系熒屏窗口操作，功能較強(qiáng)、易用。因此從最高端的FANUC-15到最底端的FANUC-0面孔幾乎一樣，而SIEMENS-840C到SIEMENS-802S差別較大。

107、</p><p>　　(3) FANUC的安裝調(diào)試復(fù)雜，SIEMENS模塊化安裝，調(diào)試容易。</p><p>　　(4) FANUC同一版本、同一系列購(gòu)買時(shí)出價(jià)越低得到的功能越少，甚至許多G指令都不給你用， SIEMENS同一版本、同一系列的系統(tǒng)，價(jià)格與系統(tǒng)功能幾乎沒(méi)有聯(lián)系。</p><p><b>　　2、功能方面差異</b></p

108、><p>　　(1) 錯(cuò)誤處理功能：FANUC只給出錯(cuò)誤代碼，無(wú)處理方法；SIEMENS則給出錯(cuò)誤所在的位置、處理方法。</p><p>　　(2)預(yù)讀：FANUC只能預(yù)處理3個(gè)程序段，而最低端的SIEMENS都可以預(yù)處理35個(gè)程序段。</p><p>　　(3)簡(jiǎn)化編成：FANUC采用G功能指令，因此，用戶不可能去開(kāi)發(fā)，SIEMENS采用子程序形式，因此用戶可再開(kāi)發(fā)

109、，G指令必須取消，子程序不用取消。</p><p>　　(4)用戶宏：FANUC有許多規(guī)則，初學(xué)者不易掌握，晦澀難懂；SIEMENS由用戶定義參數(shù)的含義，簡(jiǎn)單、易學(xué)易用。</p><p>　　(5)斷點(diǎn)加工：FANUC沒(méi)有，SIEMENS可執(zhí)行斷點(diǎn)加工，可自動(dòng)返回?cái)帱c(diǎn)繼續(xù)執(zhí)行程序。</p><p>　　(6)文件管理：FANUC給出一堆程序號(hào)，SIEMENS則可以向

110、Win98資源管理器一樣樹(shù)狀管理目錄（810或更高）。</p><p>　　(7)編修：FANUC不易拷貝、粘貼、刪除，修改SIEMENS則方便、易修改。</p><p><b>　　3、實(shí)踐性</b></p><p>　　(1) 易用性：高端的FANUC編程與低端的一樣，幾乎無(wú)變化，而高端SIEMENS編程即使用戶沒(méi)有工藝知識(shí)、沒(méi)有編程知識(shí)，

111、照樣可以編成加工（即shopmill功能、圖形編程功能）。</p><p>　　(2) 易學(xué)性：對(duì)初學(xué)者，F(xiàn)ANUC的面板功能不易掌握，因?yàn)楸仨氂洃浀逆I名及功能多，SIEMENS則容易得多，只需3個(gè)鍵即可操縱，其余可由熒屏提示。</p><p><b>　　九、小結(jié) </b></p><p>　　數(shù)控系統(tǒng)的可靠性是其工作能力的評(píng)估，直接關(guān)系到

112、數(shù)控裝置的質(zhì)量好壞，通過(guò)研究實(shí)踐、總結(jié)，可以定量分析和定量計(jì)算其可靠性，從而提高其可靠性。通過(guò)比較FANUC和SIEMENS數(shù)控系統(tǒng)的差異，總結(jié)二者優(yōu)缺點(diǎn)，可為數(shù)控開(kāi)發(fā)、選購(gòu)、運(yùn)用提供依據(jù)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：</b></p><p>　　[1] 馬海洋，于翠玉.FANUC與SIEMENS數(shù)控系統(tǒng)信息傳遞方式的對(duì)比與分析[J]. 職大學(xué)報(bào)，200

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