CAM 关键技术
1.1 数控编程的基本概念数控编程是从零件图纸到获得数控加工程序的全过程。它的主要任务是计算加工走刀中的刀位点（cutter location point简称CL点）。刀位点一般取为刀具轴线与刀具表面的交点，多轴加工中还要给出刀轴矢量。
1.2 数控编程技术的发展概况
为了解决数控加工中的程序编制问题，50年代，MIT设计了一种专门用于机械零件数控加工程序编制的语言，称为APT（Automatically Programmed Tool）。其后，APT几经发展，形成了诸如APTII、APTIII（立体切削用）、APT（算法改进，增加多坐标曲面加工编程功能）、APT-AC（Advanced contouring）(增加切削数据库管理系统)和APT-/SS（Sculptured Surface）(增加雕塑曲面加工编程功能)等先进版。采用APT语言编制数控程序具有程序简炼，走刀控制灵活等优点，使数控加工编程从面向机床指令的“汇编语言”级，上升到面向几何元素椀恪⑾摺⒚娴母呒队镅约叮?/FONT>APT仍有许多不便之处：采用语言定义零件几何形状，难以描述复杂的几何形状，缺乏几何直观性；缺少对零件形状、刀具运动轨迹的直观图形显示和刀具轨迹的验证手段；难以和CAD数据库和CAPP系统有效连接；不容易作到高度的自动化，集成化。针对APT语言的缺点，1978年，法国达索飞机公司开始开发集三维设计、分析、NC加工一体化的系统，称为为CATIA。随后很快出现了象EUCLID，UGII，INTERGRAPH，Pro/Engineering，MasterCAM及NPU/GNCP等系统，这些系统都有效的解决了几何造型、零件几何形状的显示，交互设计、修改及刀具轨迹生成，走刀过程的仿真显示、验证等问题，推动了CAD和CAM向一体化方向发展。到了80年代，在CAD/CAM一体化概念的基础上，逐步形成了计算机集成制造系统（CIMS）及并行工程（CE）的概念。目前，为了适应CIMS及CE发展的需要，数控编程系统正向集成化和智能化方向发展。在集成化方面，以开发符合STEP（Standard for the Exchange of Product Model Data）标准的参数化特征造型系统为主，目前已进行了大量卓有成效的工作，是国内外开发的热点；在智能化方面，工作刚刚开始，还有待我们去努力。2.NC刀具轨迹生成方法研究发展现状数控编程的核心工作是生成刀具轨迹，然后将其离散成刀位点，经后置处理产生数控加工程序。下面就刀具轨迹产生方法作一些介绍。
2.1 基于点、线、面和体的NC刀轨生成方法
CAD技术从二维绘图起步，经历了三维线框、曲面和实体造型发展阶段，一直到现在的参数化特征造型。在二维绘图与三维线框阶段，数控加工主要以点、线为驱动对象，如孔加工，轮廓加工，平面区域加工等。这种加工要求操作人员的水平较高，交互复杂。在曲面和实体造型发展阶段，出现了基于实体的加工。实体加工的加工对象是一个实体（一般为CSG和B-REP混合表示的），它由一些基本体素经集合运算（并、交、差运算）而得。实体加工不仅可用于零件的粗加工和半精加工，大面积切削掉余量，提高加工效率，而且可用于基于特征的数控编程系统的研究与开发，是特征加工的基础。实体加工一般有实体轮廓加工和实体区域加工两种。实体加工的实现方法为层切法（SLICE），即用一组水平面去切被加工实体，然后对得到的交线产生等距线作为走刀轨迹。 本文从系统需要角度出发，在ACIS几何造型平台上实现了这种基于点、线、面和实体的数控加工。
2.2 基于特征的NC刀轨生成方法
参数化特征造型已有了一定的发展时期，但基于特征的刀具轨迹生成方法的研究才刚刚开始。特征加工使数控编程人员不在对那些低层次的几何信息（如：点、线、面、实体）进行操作，而转变为直接对符合工程技术人员习惯的特征进行数控编程，大大提高了编程效率W.R.Mail和A.J.Mcleod在他们的研究中给出了一个基于特征的NC代码生成子系统，这个系统的工作原理是：零件的每个加工过程都可以看成对组成该零件的形状特征组进行加工的总和。那么对整个形状特征或形状特征组分别加工后即完成了零件的加工。而每一形状特征或形状特征组的NC代码可自动生成。目前开发的系统只适用于2.5D零件的加工。Lee and Chang开发了一种用虚拟边界的方法自动产生凸自由曲面特征刀具轨迹的系统。这个系统的工作原理是：在凸自由曲面内嵌入一个最小的长方块，这样凸自由曲面特征就被转换成一个凹特征。最小的长方块与最终产品模型的合并就构成了被称为虚拟模型的一种间接产品模型。刀具轨迹的生成方法分成三步完成：（1）、切削多面体特征；（2）、切削自由曲面特征；（3）、切削相交特征。Jong-Yun Jung研究了基于特征的非切削刀具轨迹生成问题。文章把基于特征的加工轨迹分成轮廓加工和内区域加工两类，并定义了这两类加工的切削方向，通过减少切削刀具轨迹达到整体优化刀具轨迹的目的。文章主要针对几种基本特征（孔、内凹、台阶、槽），讨论了这些基本特征的典型走刀路径、刀具选择和加工顺序等，并通过IP（Inter Programming）技术避免重复走刀，以优化非切削刀具轨迹。另外，Jong-Yun Jong还在他1991年的博士论文中研究了制造特征提取和基于特征的刀具及刀具路径。特征加工的基础是实体加工，当然也可认为是更高级的实体加工。但特征加工不同于实体加工，实体加工有它自身的局限性。特征加工与实体加工主要有以下几点不同：从概念上讲，特征是组成零件的功能要素，符合工程技术人员的操作习惯，为工程技术人员所熟知；实体是低层的几何对象，是经过一系列布尔运算而得到的一个几何体，不带有任何功能语义信息； 实体加工往往是对整个零件（实体）的一次性加工。但实际上一个零件不太可能仅用一把刀一次加工完，往往要经过粗加工、半精加工、精加工等一系列工步，零件不同的部位一般要用不同的刀具进行加工；有时一个零件既要用到车削，也要用到铣削。因此实体加工主要用于零件的粗加工及半精加工。而特征加工则从本质上解决了上述问题； 特征加工具有更多的智能。对于特定的特征可规定某几种固定的加工方法，特别是那些已在STEP标准规定的特征更是如此。 如果我们对所有的标准特征都制定了特定的加工方法，那么对那些由标准特征够成的零件的加工其方便性就可想而知了。倘若CAPP系统能提供相应的工艺特征，那么NCP系统就可以大大减少交互输入，具有更多的智能。而这些实体加工是无法实现的； 特征加工有利于实现从CAD、CAPP、NCP及CNC系统的全面集成，实现信息的双向流动，为CIMS乃至并行工程（CE）奠定良好的基础；而实体加工对这些是无能为力的。 2.3 现役几个主要CAD/CAM系统中的NC刀轨生成方法分析现役CAM的构成及主要功能 目前比较成熟的CAM系统主要以两种形式实现CAD/CAM系统集成：一体化的 CAD/CAM系统（如：UGII、Euclid、Pro/ENGINEER等）和相对独立的CAM系统（如：Mastercam、Surfcam等）。前者以内部统一的数据格式直接从CAD系统获取产品几何模型，而后者主要通过中性文件从其它CAD系统获取产品几何模型。然而，无论是哪种形式的CAM系统，都由五个模块组成，即交互工艺参数输入模块、刀具轨迹生成模块、刀具轨迹编辑模块、三维加工动态仿真模块和后置处理模块。下面仅就一些著名的CAD/CAM系统的NC加工方法进行讨论。
UGII加工方法分析
一般认为UGII是业界中最好，最具代表性的数控软件。其最具特点的是其功能强大的刀具轨迹生成方法。包括车削、铣削、线切割等完善的加工方法。其中铣削主要有以下功能：Point to Point：完成各种孔加工； Panar Mill：平面铣削。包括单向行切，双向行切，环切以及轮廓加工等； Fixed Contour：固定多轴投影加工。用投影方法控制刀具在单张曲面上或多张曲面上的移动，控制刀具移动的可以是已生成的刀具轨迹，一系列点或一组曲线； Variable Contour：可变轴投影加工；
Parameter line：等参数线加工。可对单张曲面或多张曲面连续加工； Zig-Zag Surface：裁剪面加工；
Rough to Depth：粗加工。将毛坯粗加工到指定深度； Cavity Mill：多级深度型腔加工。特别适用于凸模和凹模的粗加工；
Sequential Surface：曲面交加工。按照零件面、导动面和检查面的思路对刀具的移动提供最大程度的控制。
EDS Unigraphics还包括大量的其它方面的功能，这里就不一一列举了。
STRATA加工方法分析
STRATA是一个数控编程系统开发环境，它是建立在ACIS几何建模平台上的。它为用户提供两种编程开发环境，即NC命令语言接口和NC操作C++类库。它可支持三轴铣削，
车削和线切割NC加工，并可支持线框、曲面和实体几何建模。其NC刀具轨迹生成方法是基于实体模型。
STRATA基于实体的NC刀具轨迹生成类库提供的加工方法包括,Profile Toolpath：轮廓加工；
AreaClear Toolpath：平面区域加工； SolidProfile Toolpath：实体轮廓加工；
SolidAreaClear Toolpath：实体平面区域加工； SolidFace ToolPath：实体表面加工；
SolidSlice ToolPath：实体截平面加工； Language-based Toolpath：基于语言的刀具轨迹生成。
其它的CAD/CAM软件，如Euclid,Cimitron,CV,CATIA等的NC功能各有千秋，但其基本内容大同小异，没有本质区别。
2.4 现役CAM系统刀轨生成方法的主要问题按照传统的CAD/CAM系统和CNC系统的工作方式，CAM系统以直接或间接（通过中性文件）的方式从CAD系统获取产品的几何数据模型。CAM系统以三维几何模型中的点、线、面、或实体为驱动对象，生成加工刀具轨迹，并以刀具定位文件的形式经后置处理，以NC代码的形式提供给CNC机床，在整个CAD /CAM及CNC系统的运行过程中存在以下几方面的问题：
CAM系统只能从CAD系统获取产品的低层几何信息，无法自动捕捉产品的几何形状信息和产品高层的功能和语义信息。因此，整个CAM过程必须在经验丰富的制造工程师的参与下，通过图形交互来完成。如：制造工程师必须选择加工对象（点、线、面或实体）、约束条件（装夹、干涉和碰撞等）、刀具、加工参数（切削方向、切深、进给量、进给速度等）。整个系统的自动化程度较低。 在CAM系统生成的刀具轨迹中，同样也只包含低层的几何信息（直线和圆弧的几何定位信息），以及少量的过程控制信息（如进给率、主轴转速、换刀等）。因此，下游的CNC系统既无法获取更高层的设计要求（如公差、表面光洁度等），也无法得到与生成刀具轨迹有关的加工工艺参数。 CAM系统各个模块之间的产品数据不统一，各模块相对独立。例如刀具定位文件只记录刀具轨迹而不记录相应的加工工艺参数，三维动态仿真只记录刀具轨迹的干涉与碰撞，而不记录与其发生干涉和碰撞的加工对象及相关的加工工艺参数。 CAM系统是一个独立的系统。CAD系统与CAM系统之间没有统一的产品数据模型，即使是在一体化的集成CAD/CAM系统中，信息的共享也只是单向的和单一的。CAM系统不能充分理解和利用CAD系统有关产品的全部信息，尤其是与加工有关的特征信息，同样CAD系统也无法获取CAM系统产生的加工数据信息。这就给并行工程的实施带来了困难。
CNC加工中心中几组常用指令的区别及编程技巧
1,暂停指令
G04X（U）_/P_ 是指刀具暂停时间（进给停止，主轴不停止），地址P或X后的数值是暂停时间。X后面的数值要带小数点，否则以此数值的千分之一计算，以秒（s）为单位，P后面数值 不能带小数点（即整数表示），以毫秒（ms）为单位。 例如，G04 X2.0;或G04 X2000; 暂停2秒 G04 P2000;
但在某些孔系加工指令中（如G82、G88及G89），为了保证孔底的精糙度，当刀具加工至孔底时需有暂停时间，此时只能用地址P表示，若用地址X表示，则控制系统认为X是X轴坐标值进行执行。 例如，G82X100.0Y100.0Z-20.0R5.0F200P2000;钻孔（100.0，100.0）至孔底暂停2秒 G82X100.0Y100.0Z-20.0R5.0F200X2.0； 钻孔（2.0，100.0）至孔底不会暂停。
2,M00、M01、M02和M30的区别与联系 M00为程序无条件暂停指令。程序执行到此进给停止，主轴停转。重新启动程序，必须先回? 絁OG状态下，按下CW（主轴正转）启动主轴，接着返回AUTO状态下，按下START键才能启动程序。 M01为程序选择性暂停指令。程序执行前必须打开控制面板上OP STOP键才能执行，执行后的效果与M00相同，要重新启动程序同上。 M00和M01常常用于加工中途工件尺寸的检验或排屑。 M02为主程序结束指令。执行到此指令，进给停止，主轴停止，冷却液关闭。但程序光标停在程序末尾。 M30为主程序结束指令。功能同M02，不同之处是，光标返回程序头位置，不管M30后是否还有其他程序段。 3,地址D、H的意义相同 刀具补偿参数D、H具有相同的功能，可以任意互换，它们都表示数控系统中补偿寄存器的地址名称，但具体补偿值是多少，关键是由它们后面的补偿号地址来决定。不过在加工中心中，为了防止出错，一般人为规定H为刀具长度补偿地址，补偿号从1～20号，D为刀具半径补偿地址，补偿号从21号开始（20把刀的刀库）。 例如，G00G43H1Z100.0; G01G41D21X20.0Y35.0F200;
4,镜像指令
镜像加工指令M21、M22、M23。当只对X轴或Y轴进行镜像时，切削时的走刀顺序（顺铣与逆铣），刀补方向，圆弧插补转向都会与实际程序相反，如图1所示。当同时对X轴和Y轴进行镜像时，走刀顺序，刀补方向，圆弧插补转向均不变。
注意：使用镜像指令后必须用M23进行取消，以免影响后面的程序。在G90模式下，使用镜像或取消指令，都要回到工件坐标系原点才能使用。否则，数控系统无法计算后面的运动轨迹，会出现乱走刀现象。这时必须实行手动原点复归操作予以解决。主轴转向不随着镜像指令变化。 图1 镜像时刀补、顺逆变化
5,圆弧插补指令
G02为顺时针插补，G03为逆时针插补，在XY平面中，格式如下：G02/G03X_Y_I_K_F_或G02/G 03 X_Y_R_F_，其中X、Y为圆弧终点坐标，I、J为圆弧起点到圆心在X、Y轴上的增量值，R为圆弧半径，F为进给量。 在圆弧切削时注意，q≤180°，R为正值；q>180°，R为负值；I、K的指定也可用R指定，当两者同时被指定时，R指令优先，I、K无效；R不能做整圆切削，整圆切削只能用I、J、K编程，因为经过同一点，半径相同的圆有无数个，如图2所示。
图2 经过同一点的圆 当有I、K为零时，就可以省略；无论G90还是G91方式，I、J、K都按相对坐标编程；圆弧插补时，不能用刀补指令G41/G42。
6,G92与G54～G59之间的优缺点 使用G92，否则G54～G59会被替换，应当避免，如表1所示。 表1 G92与工作坐标系的区别注意：（1）一旦使用了G92设定坐标系，再使用G54～G59不起任何作用，除非断电重新启动系统，或接着用G92设定所需新的工件坐标系。（2）使用G92的程序结束后，若机床没有回? 紾92设定的原点，就再次启动此程序，机床当前所在位置就成为新的工件坐标原点，易发生事故。所以，希望广大读者慎用。
7,编制换刀子程序。
在加工中心上，换刀是不可避免的。但机床出厂时都有一个固定的换刀点，不在换刀位置，便不能够换刀，而且换刀前，刀补和循环都必须取消掉，主轴停止，冷却液关闭。条件繁多，如果每次手动换刀前，都要保证这些条件，不但易出错而且效率低，因此我们可以编制一个换刀程序保存谙低衬诖婺冢诨坏妒保贛DI状态下用M98调用就可以一次性完成换刀动作。
以PMC-10V20加工中心为例，程序如下,
O2002; (程序名)
G80G40G49 ; （取消固定循环、刀补）
M05; (主轴停止)
M09; (冷却液关闭)
G91G30Z0; （Z轴回到第二原点，即换刀点）
M06; （换刀）
M99; （子程序结束）
在需要换刀的时候，只需在MDI状态下，键入“T5M98P2002”，即可换上所需刀具T5，从而避免了许多不必要的失误。广大读者可根据自己机床的特点，编制相应的换刀子程序。
8．其他
程序段顺序号，用地址N表示。一般数控装置本身存储器空间有限（64K），为了节省存储空间，程序段顺序号都省略不要。N只表示程序段标号，可以方便查找编辑程序，对加工过程不起任何作用，顺序号可以递增也可递减，也不要求数值有连续性。但在使用某些循环指令，跳转指令，调用子程序及镜像指令时不可以省略。
9．同一条程序段中，相同指令（相同地址符）或同一组指令，后出现的起作用。
例如，换刀程序，T2M06T3; 换上的是T3而不是T2;
G01G00X50.0Y30.0F200;执行的是G00（虽有F值，但也不执行G01）。
不是同一组的指令代码，在同一程序段中互换先后顺序执行效果相同。
G90G54G00X0Y0Z100.0;
G00G90G54X0Y0Z100.0;
以上各项均在PMC-10V20（FANUC SYSTEM）加工中心上运行通过。在实际应用中，只有深刻理解各种指令的用法和编程规律。
FANUC 0i系统的原理框图和维修方法
1FANUC 0i系统主CPU板的构成框图读者要想对数控系统有一个准确的维修思路，首先要了解该数控系统的硬件结构，为此，本文首先给出FANUC 0i系统主CPU板的构成框图。FANUC 0i系统与FANUC 16/18/21等系统的结构相似，均为模块化结构。如下图所示0i的主CPU板上除了主CPU及外围电路之外，还集成了FROM&SRAM模块，PMC控制模块，存储器＆主轴模块，伺服模块等，其集成度较FANUC 0系统（0系统为大板结构）的集成度更高，因此0i控制单元的体积更小。
2 系统故障分析与处理方法
当系统电源打开后，如果电源正常，数控系统则会进入系统版本号显示画面（如下图所示），系统开始进行初始化。如果系统出现硬件故障，显示屏上会出现900—973号报警提示用户。下面介绍出现系统报警时的原因和处理方法。
2.1 900号报警（ROM奇偶校验错误）此报警表示发生了ROM奇偶错误。要点分析：系统中的FROM在系统初始化过程中都要进行奇偶校验。当校验出错时，则发生FROM奇偶性报警，并指出不良的FROM文件。 原因和处理：主板上的FROM&SRAM模块或者主板不良。
2.2 910～911报警（DRAM奇偶校验错误）此报警是DRAM（动态RAM）的奇偶错误。要点分析：在FANUC 0 i数控系统中，DRAM的数据在读写过程中，具有奇偶校验检查电路，一旦出现写入的数据和读出的数据不符时，则会发生奇偶校验报警。ALM910和ALM911分别提示低字节和高字节的报警。原因和处理：应考虑主板上安装的DRAM不良。更换主板。
2.3 912～913报警（SRAM奇偶校验错误）此报警是SRAM（静态RAM）的奇偶错误。要点分析：与DRAM一样，SRAM中的数据在读写过程中，也具有奇偶校验检查电路，一旦出现写入的数据和读出的数据不符时，则会发生奇偶校验报警。ALM912和ALM913分别提示低字节和高字节的报警。原因和处理:（1）SRAM中存储的数据不良。若每次接通电源，马上就发生报警，将电源关断，全清存储器（全清的操作方法是同时按住MDI面板上的RESET和DELET键，再接通电源）。（2）存储器全清后，奇偶报警仍不消失时，认为是SRAM不良。按以下内容，更换FROM＆SRAM模块或存储器＆主轴模块。不显示地址时，按照1）更换FROM&SRAM模块→ 2）更换存储器＆主轴模块的顺序进行处理。（更换后，对存储器进行一次全清）。（3）更换了FROM＆SRAM模块或存储器＆主轴模块还不能清除奇偶报警时，请更换主板。（更换后，对存储器进行一次全清）。（4）存储器用的电池电压不足时当电压降到2.6V以下时出现电池报警（额定值为3.0V）。存储器用电池的电压不足时，画面上的「BAT」会一闪一闪地显示。当电池报警灯亮时，要尽早更换新的锂电池。请注意在系统通电时更换电池。
2.4 920报警（监控电路或RAM奇偶校验错误）920：第1/2的监控电路报警或伺服控制电路中RAM发生奇偶错误。921：第3/4轴，同上。要点分析：监控定时器报警。把监视CPU运行的定时器称为监控定时器，每经过一固定时间，CPU将定时器的时间进行一次复位。当CPU或外围电路发生异常时，定时器不能复位，则出现报警。RAM奇偶错误。当检测出伺服电路的RAM奇偶错误时，发生此报警。原因和处理：（1）主板不良。主板上的第1/2轴伺服用RAM，监控定时电路等硬件不良，检测电路异常、误动作等。→更换主板。（2）伺服模块不良。伺服模块第3/4轴的伺服RAM，监控定时电路等硬件不良，检测电路异常、误动作等。→更换伺服模块。（3）由于干扰而产生的误动作。由于控制单元受外部干扰，使监控定时电路及CPU出现误动作。→是由于对主电源的干扰及机间电缆的干扰而引起的故障。检查此报警与同一电源线上连接的其他机床的动作的关系，与机械继电器、压缩机等干扰源的动作的关系，对干扰采取措施。
2.5 924报警（伺服模块安装不良）当没有安装伺服模块时出此报警。要点分析,通常在运行时不出现此报警。维修时，插拔印刷板，更换印刷板时有可能发生。原因和处理：（1）检查主板上有无安装伺服模块，有无安装错误及确认安装状态。（2）当不是（1）的原因时，可认为是伺服模块不良或者主板不良。请参照上述的「920，921报警」，分别进行更换。2.6 930报警（CPU错误）CPU发生错误（异常中断）。要点分析：通常，CPU会在中断之前完成各项工作。但是，当CPU的外围电路工作不正常时，CPU的工作会突然中断，这时会发生CPU报警。原因和处理：产生了在通常运行中不应发生的中断。主CPU板出错:如果在电源断开再接通后运行正常，则可能是外部干扰引起的。请检查系统的屏蔽，接地，布线等抗干扰措施是否规范。当不能确定原因时，可能是CPU外围电路异常，要更换主板。
2.7 950报警（PMC系统报警）测试PMC软件使用的RAM区时，发生错误。原因和处理：故障原因如下,
(1)PMC控制模块不良。
(2)PMC用户程序（梯形图）或FROM＆SRAM模块不良。
(3)主板不良。
2.8 970报警（PMC控制模块内NMI报警）在PMC控制模块内、发生了RAM奇偶错误或者NMI（非屏蔽中断）报警。原因和处理原因有以下几点：PMC控制模块不良。·PMC用户程序不良（FROM & SRAM模块不良）。更换模块时请参照「950报警」。
2.9 971报警（SLC内NMI报警）在CNC与FANUC I/O Link间发生通讯报警等。PMC控制模块发生了NMI报警。原因和处理原因如下：·PMC控制模块不良。关于PMC模块的更换，请参照「950报警」。·FANUC I/O Link中，连接的子单元不良·FANUC I/O Link中，连接的子单元的＋24V的电源不良。用表测各子单元的输入电压（正常时为DC＋24V±10％）·连接电缆断线或脱落。
2.10 973报警（原因不明的NMI报警）发生了不明原因的NMI报警。原因和处理：1）可能是I/O板，基板或主板不良。（注更换主板或主板上的FROM＆SRAM模块或存储器＆主轴模块时，存储器中存储的全部数据会丢失，要重新恢复数据。）2）可能是插在小槽中的板不良，即HSSB（高速串行总线）板不良。
FANUC CNC系统与机床的连接与调整
FANUC数控系统是最畅销的机床控制系统之一。目前，在国内使用的FANUC数控系统主要有０系统和０i系统。针对广大用户的实际情况，本文简要叙述这两种系统的连接及调试，掌握了这两种系统，其它FANUC系统的调试则迎刃而解。
１ 系统与机床的连接
0i系统的连接图如下图，０系统和其他系统与此类似。图中，系统输入电压为ＤＣ４２ Ｖ±１０％，约７Ａ。伺服和主轴电动机为AC200V（不是220V）输入。这两个电源的通电及断电顺序是有要求的，不满足要求会出现报警或损坏驱动放大器。原则是要保证通电和断电都在CNC的控制之下。具体时序请见“连接说明书（硬件）”。其它系统如 0 系统,系统电源和伺服电源均为 AC200V 输入。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。 Oi 和近期开发的系统用 B 型。０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的 JX1B 需插上 FANUC 提供的短接插头,如果遗忘会出现 #401 报警。另外,若选用一个伺服放大器控制两个电动机,应将大电动机电枢接在 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嗡声。FANUC 系统的伺服控制可任意使用半闭环或全闭环,只需设定闭环型式的参数和改变接线,非常简单。主轴电动机要的控制有两种接口, 模拟 (0~1OVDC) 和数值 ( 串行传送 ) 输出。模拟口需用其它公司的变频器及电动机。用 FANUC 主轴电动机时,主轴上的位置编码器 ( 一般是 1024 条线 ) 信号应接到主轴电动机的驱动器上 (JY4 口 ) 。驱动器上的 JY2 是速度反馈接口,两者不能接错。目前使用的 I/0 硬件有两种, 内装 I/0 印刷板和外部 I/0 模块。 I/0 板经系统总线与 CPU 交换信息；I/0 模块用 I/O LINK 电缆与系统连接,数据传送方式采用串行格式,所以可远程连接。编梯形图时这两者的地址区是不同的。而且,I/0 模块使用前需首先设定地址范围。
为了使机床运行可靠,应注意强电和弱电信号线的走线,屏蔽及系统和机床的接地。电平 4.5V 以下的信号线必须屏蔽,屏蔽线要接地。连接说明书中把地线分成信号地、机壳地和大地。请遵照执行连接。另外，ＦＡＮＵＣ系统、伺服和主轴控制单元及电动机的外壳都要求接大地。为了防止电网干扰，交流的输入端必须接浪涌吸收器（线间和对地）。如果不处理这些问题，机床工作时会出现＃910、#930报警或是不明原因的误动作。
2 调试步骤
2.1 步骤一：接线按照设计的机床电柜接线图和系统连接说明书（硬件）中（书号：B-61393或B-63503）绘出的接线图仔细接线。
2.2 步骤二：通电系统会有#401等多种报警。这是因为系统尚未输入参数，伺服和主轴控制尚未初始化。
2.3 步骤三：设定参数
①,系统功能参数（既所谓的保密参数）：这些参数是订货时用户选择的功能，系统出厂时FANUC已经设好，0C和0i不必设。但是，0D（0TD和0MD）系统，须根据实际机床功能设定#932--#935的参数位。机床出厂时系统功能参数表必须交给机床用户。
②.进给伺服初始化：将各进给轴使用的电机的控制参数调入RAM区，并根据丝杠螺距和电机与丝杠间的变速比配置CMR和DMR。设参数SVS，使显示器画面显示伺服设定屏（Servo Set）。0系统设参数#389/0位=0；0i系统设参数#3111/0位=1。然后在伺服设定屏上设下列各项：初始化位置0。此时，显示器将显示P/S 000报警，其意义是要求系统关机，重新启动。但不要马上关机，因为其它参数尚未设入。应返回设定屏继续操作。·指定电机代码（ID）。根据被设定轴实际使用的电机型号在“伺服电机参数说明书（B—65150）”中查出其代码，设在该项内。AMR设0。设定指令倍比CMR。CMR=命令当量/位置检测当量。通常设为1。但该项要求设其值的1倍，所以设为2。设定柔性变速比（N/M）。根据滚珠丝杠螺距和电机与丝杠间的降速比设定该值。计算公式如下：
计算中1个脉冲的当量为1μm。式中的分子实际就考虑了电机轴与丝杠间的速比。将该式约为真分数，其值即为N和M。该式适用于经常用的伺服半闭环接法，全闭环和使用分离型编码器的半闭环另有算法。设定电机的转向。111表示电机正向转动，-111为反向转动。
设定转速反馈脉冲数。固定设为8129。设定位置反馈脉冲数。固定设为12500。设定参考计数器容量。机床回零点时要根据该值寻找编码器的一转信号以确定零点。该值等于电机转一转的进给轴的移动脉冲数。按上述方法对其它各轴进行设定，设定完成后系统关机并重新开机，伺服初始化完成。
③．设定伺服参数：0系统#500--#595的有关参数；0i#1200--#1600的有关参数。这些是控制进给运动的参数，包括：位置增益，G00的速度，F的允许值，移动时允许的最大跟随误差，停止时允许的最大误差，加/减速时间常数等等。参数设定不当，会产生#4x7报警。
④,主轴电动机的初始化 设定初始化位和电动机的代码。只有 FANUC 主轴电动机才进行此项操作
⑤,设定主轴控制的参数 设定各换档档次的主轴最高转速、换档方法、主轴定向或定位的参数、模拟主轴的零漂补偿参数等。
⑥,设定系统和机床的其它有关参数 参数意义见 " 参数说明书 " 。
2.4 步骤四：编梯形图，调机要想主轴电动机转动,必须把控制指令送到主轴电动机的驱动器,头 $SIP 是这一指令的控制信号,因此在梯 形图中必须把它置 1。不同的 CNC 系统使用不同型式的 PMC,不同型式的 PMC 用不同的编程器。 FANUC 近期开发的PMC 可以方便地用软件转换。可以用编辑卡在 CNC 系统上现场编制梯形图,也可以把编程软件装入 PC机,编好后传送给 CNC 。近期的系统中梯形图是存储在 F-ROM 中,因此编好的或传送来的梯形图应写入 F-ROM,否则关机后梯形图会丢失。编梯形图最重要的注意点是一个信号的持续 ( 有效 ) 时间和各信号的时序 ( 信号的互锁 ) 。在 FANUC 系统的连接说明书 ( 功能 ) 中对各控制功能的信号都有详细的时序图。调机时或以后机床运行中如发现某一功能不执行,应首先检查接线然后检查梯形图。调机实际上是把 CNC 的I/0 控制信号与机床强电柜的继电器、开关、阀等输入 / 输出信号一一对应起来,实现所需机床动作与功能。为方便调机和维修,CNC 系统中提供了 PMC 信号的诊断屏幕。在该屏上可以看到各信号 的当前状态。
综上所述,调机有三个要素, 接线、编梯形图和设置参数。调试中出现问题应从这三个方面着手处理,不要轻易怀疑系统。梯形图调好后应写人 ROM。0 系统用的是 EPROM,所以需要专用的写入器；Oi 等其它系统用 F-ROM,只需在系统上执行写入操作即可。FANUC 系统运行可靠,调试容易,因此在国内外得到了广泛应用。
FANUC 系统功能
1、控制轨迹数（Controlled Path）CNC控制的进给伺服轴（进给）的组数。加工时每组形成一条刀具轨迹，各组可单独运动，也可同时协调运动。
2、控制轴数（Controlled Axes）CNC控制的进给伺服轴总数/每一轨迹。
3、联动控制轴数（Simultaneously Controlled Axes）每一轨迹同时插补的进给伺服轴数。
4、PMC控制轴（Axis control by PMC）由PMC（可编程机床控制器）控制的进给伺服轴。控制指令编在PMC的程序（梯形图）中，因此修改不便，故这种方法通常只用于移动量固定的进给轴控制。
5、Cf轴控制（Cf Axis Control）（T系列）车床系统中，主轴的回转位置（转角）控制和其它进给轴一样由进给伺服电动机实现。该轴与其它进给轴联动进行插补，加工任意曲线。
6、Cs轮廓控制（Cs contouring control）（T系列）车床系统中，主轴的回转位置（转角）控制不是用进给伺服电动机而由FANUC主轴电动机实现。主轴的位置（角度）由装于主轴（不是主轴电动机）上的高分辨率编码器检测，此时主轴是作为进给伺服轴工作，运动速度为：度/分，并可与其它进给轴一起插补，加工出轮廓曲线。
7、回转轴控制（Rotary axis control）将进给轴设定为回转轴作角度位置控制。回转一周的角度，可用参数设为任意值。FANUC系统通常只是基本轴以外的进给轴才能设为回转轴。
8、控制轴脱开（Controlled Axis Detach）指定某一进给伺服轴脱离CNC的控制而无系统报警。通常用于转台控制，机床不用转台时执行该功能将转台电动机的插头拔下，卸掉转台。
9、伺服关断（Servo Off）用PMC信号将进给伺服轴的电源关断，使其脱离CNC的控制用手可以自由移动，但是CNC仍然实时地监视该轴的实际位置。该功能可用于在CNC机床上用机械手轮控制工作台的移动，或工作台、转台被机械夹紧时以避免进给电动机发生过流。
10、位置跟踪（Follow-up）当伺服关断、急停或伺服报警时若工作台发生机械位置移动，在CNC的位置误差寄存器中就会有位置误差。位置跟踪功能就是修改CNC控制器监测的机床位置，使位置误差寄存器中的误差变为零。当然，是否执行位置跟踪应该根据实际控制的需要而定。
11、增量编码器（Increment pulse coder）回转式（角度）位置测量元件，装于电动机轴或滚珠丝杠上，回转时发出等间隔脉冲表示位移量。由于码盘上没有零点，故不能表示机床的位置。只有在机床回零，建立了机床坐标系的零点后，才能表示出工作台或刀具的位置。使用时应该注意的是，增量编码器的信号输出有两种方式：串行和并行。CNC单元与此对应有串行接口和并行接口。
12、绝对值编码器（Absolute pulse coder）回转式（角度）位置测量元件，用途与增量编码器相同，不同点是这种编码器的码盘上有绝对零点，该点作为脉冲的计数基准。因此计数值既可以映位移量，也可以实时地反映机床的实际位置。另外，关机后机床的位置也不会丢失，开机后不用回零点，即可立即投入加工运行。与增量编码器一样，使用时应注意脉冲信号的串行输出与并行输出，以便与CNC单元的接口相配。（早期的CNC系统无串行口。）
13、FSSB（FANUC 串行伺服总线）FANUC 串行伺服总线（FANUC Serial Servo Bus）是CNC单元与伺服放大器间的信号高速传输总线，使用一条光缆可以传递4—8个轴的控制信号，因此，为了区分各个轴，必须设定有关参数。
14、简易同步控制（Simple synchronous control）两个进给轴一个是主动轴，另一个是从动轴，主动轴接收CNC的运动指令，从动轴跟随主动轴运动，从而实现两个轴的同步移动。CNC随时监视两个轴的移动位置，但是并不对两者的误差进行补偿，如果两轴的移动位置超过参数的设定值，CNC即发出报警，同时停止各轴的运动。该功能用于大工作台的双轴驱动。
15、双驱动控制（Tandem control）对于大工作台，一个电动机的力矩不足以驱动时，可以用两个电动机，这就是本功能的含义。两个轴中一个是主动轴，另一个为从动轴。主动轴接收CNC的控制指令，从动轴增加驱动力矩。
16、同步控制（Synchrohouus control）（T系列的双迹系统）双轨迹的车床系统，可以实现一个轨迹的两个轴的同步，也可以实现两个轨迹的两个轴的同步。同步控制方法与上述“简易同步控制”相同。
17、混合控制（Composite control）（T系列的双迹系统）双轨迹的车床系统，可以实现两个轨迹的轴移动指令的互换，即第一轨迹的程序可以控制第二轨迹的轴运动；第二轨迹的程序可以控制第一轨迹的轴运动。
18、重叠控制（Superimposed control）（T系列的双迹系统）双轨迹的车床系统，可以实现两个轨迹的轴移动指令同时执行。与同步控制的不同点是：同步控制中只能给主动轴送运动指令，而重叠控制既可给主动轴送指令，也可给从动轴送指令。从动轴的移动量为本身的移动量与主动轴的移动量之和。
19、B轴控制（B-Axis control）（T系列）B轴是车床系统的基本轴（X，Z）以外增加的一个独立轴，用于车削中心。其上装有动力主轴，因此可以实现钻孔、镗孔或与基本轴同时工作实现复杂零件的加工。
20、卡盘/尾架的屏障（Chuck/Tailstock Barrier）（T系列）该功能是在CNC的显示屏上有一设定画面，操作员根据卡盘和尾架的形状设定一个刀具禁入区，以防止刀尖与卡盘和尾架碰撞。
21、刀架碰撞检查（Tool post interference check）（T系列）双迹车床系统中，当用两个刀架加工一个工件时，为避免两个刀架的碰撞可以使用该功能。其原理是用参数设定两刀架的最小距离，加工中时时进行检查。在发生碰撞之前停止刀架的进给。
22、异常负载检测（Abnormal load detection）机械碰撞、刀具磨损或断裂会对伺服电动机及主轴电动机造成大的负载力矩，可能会损害电动机及驱动器。该功能就是监测电动机的负载力矩，当超过参数的设定值时提前使电动机停止并反转退回。
23、手轮中断（Manual handle interruption）在自动运行期间摇动手轮，可以增加运动轴的移动距离。用于行程或尺寸的修正。
24、手动干预及返回（Manual intervention and return）在自动运行期间，用进给暂停使进给轴停止，然后用手动将该轴移动到某一位置做一些必要的操作（如换刀），操作结束后按下自动加工启动按钮即可返回原来的坐标位置。
25、手动绝对值开/关（Manual absolute ON/OFF）该功能用来决定在自动运行时，进给暂停后用手动移动的坐标值是否加到自动运行的当前位置值上。
26、手摇轮同步进给（Handle synchronous feed）在自动运行时，刀具的进给速度不是由加工程序指定的速度，而是与手摇脉冲发生器的转动速度同步。
27、手动方式数字指令（Manual numeric command）CNC系统设计了专用的MDI画面，通过该画面用MDI键盘输入运动指令（G00，G01等）和坐标轴的移动量，由JOG（手动连续）进给方式执行这些指令。
28、主轴串行输出/主轴模拟输出（Spindle serial output/Spindle analog output）主轴控制有两种接口：一种是按串行方式传送数据（CNC给主轴电动机的指令）的接口称为串行输出；另一种是输出模拟电压量做为主轴电动机指令的接口。前一种必须使用FANUC的主轴驱动单元和电动机，后一种用模拟量控制的主轴驱动单元（如变频器）和电动机。
29、主轴定位（Spindle positioning）（T系统）这是车床主轴的一种工作方式（位置控制方式），用FANUC主轴电动机和装在主轴上的位置编码器实现固定角度间隔的圆周上的定位或主轴任意角度的定位。
30、主轴定向（Orientation）为了执行主轴定位或者换刀，必须将机床主轴在回转的圆周方向定位与于某一转角上，作为动作的基准点。CNC的这一功能就称为主轴定向。FANUC系统提供了以下3种方法：用位置编码器定向、用磁性传感器定向、用外部一转信号（如接近开关）定向。
31、Cs轴轮廓控制（Cs Contour control）Cs轮廓控制是将车床的主轴控制变为位置控制实现主轴按回转角度的定位，并可与其它进给轴插补以加工出形状复杂的工件。Cs轴控制必须使用FANUC的串行主轴电动机，在主轴上要安装高分辨率的脉冲编码器，因此，用Cs轴进行主轴的定位要比上述的主轴定位精度要高。
32、多主轴控制（Multi-spindle control）CNC除了控制第一个主轴外，还可以控制其它的主轴，最多可控制4个（取决于系统），通常是两个串行主轴和一个模拟主轴。主轴的控制命令S由PMC（梯形图）确定。
33、刚性攻丝（Rigid tapping）攻丝操作不使用浮动卡头而是由主轴的回转与攻丝进给轴的同步运行实现。主轴回转一转，攻丝轴的进给量等于丝锥的螺距，这样可提高精度和效率。欲实现刚性攻丝，主轴上必须装有位置编码器（通常是1024脉冲/每转），并要求编制相应的梯形图，设定有关的系统参数。铣床，车床（车削中心）都可实现刚性攻丝。但车床不能像铣床一样实现反攻丝。
34、主轴同步控制（Spindle synchronous control）该功能可实现两个主轴（串行）的同步运行，除速度同步回转外，还可实现回转相位的同步。利用相位同步，在车床上可用两个主轴夹持一个形状不规则的工件。根据CNC系统的不同，可实现一个轨迹内的两个主轴的同步，也可实现两个轨迹中的两个主轴的同步。接受CNC指令的主轴称为主主轴，跟随主主轴同步回转的称为从主轴。
35、主轴简易同步控制（Simple spindle synchronous control）两个串行主轴同步运行，接受CNC指令的主轴为主主轴，跟随主主轴运转的为从主轴。两个主轴可同时以相同转速回转，可同时进行刚性攻丝、定位或Cs轴轮廓插补等操作。与上述的主轴同步不同，简易主轴同步不能保证两个主轴的同步化。进入简易同步状态由PMC信号控制，因此必须在PMC程序中编制相应的控制语句。
36、主轴输出的切换（Spindle output switch）（T）这是主轴驱动器的控制功能，使用特殊的主轴电动机，这种电动机的定子有两个绕组：高速绕组和低速绕组，用该功能切换两个绕组，以实现宽的恒功率调速范围。绕组的切换用继电器。切换控制由梯形图实现。
37、刀具补偿存储器A,B,C（Tool compensation memory A,B,C）刀具补偿存储器可用参数设为A型、B型或C型的任意一种。A型不区分刀具的几何形状补偿量和磨损补偿量。B型是把几何形状补偿与磨损补偿分开。通常，几何补偿量是测量刀具尺寸的差值；磨损补偿量是测量加工工件尺寸的差值。C型不但将几何形状补偿与磨损补偿分开，将刀具长度补偿代码与半径补偿代码也分开。长度补偿代码为H，半径补偿代码为D。
38、刀尖半径补偿（Tool nose radius compensation）（T）车刀的刀尖都有圆弧，为了精确车削，根据加工时的走刀方向和刀具与工件间的相对方位对刀尖圆弧半径进行补偿。
39、三维刀具补偿（Three-dimension tool compensation）（M）在多坐标联动加工中，刀具移动过程中可在三个坐标方向对刀具进行偏移补偿。可实现用刀具侧面加工的补偿，也可实现用刀具端面加工的补偿。
40、刀具寿命管理（Tool life management）使用多把刀具时，将刀具按其寿命分组，并在CNC的刀具管理表上预先设定好刀具的使用顺序。加工中使用的刀具到达寿命值时可自动或人工更换上同一组的下一把刀具，同一组的刀具用完后就使用下一组的刀具。刀具的更换无论是自动还是人工，都必须编制梯形图。刀具寿命的单位可用参数设定为“分”或“使用次数”。
41、自动刀具长度测量（Automatic tool length measurement）在机床上安装接触式传感器，和加工程序一样编制刀具长度的测量程序（用G36，G37），在程序中要指定刀具使用的偏置号。在自动方式下执行该程序，使刀具与传感器接触，从而测出其与基准刀具的长度差值，并自动将该值填入程序指定的偏置号中。
42、极坐标插补（Polar coordinate interpolation）（T）极坐标编程就是把两个直线轴的笛卡尔坐标系变为横轴为直线轴，纵轴为回转轴的坐标系，用该坐标系编制非圆型轮廓的加工程序。通常用于车削直线槽，或在磨床上磨削凸轮。
43、圆柱插补（Cylindrical interpolation）在圆柱体的外表面上进行加工操作时（如加工滑块槽），为了编程简单，将两个直线轴的笛卡尔坐标系变为横轴为回转轴（C），纵轴为直线轴（Z）的坐标系，用该坐标系编制外表面上的加工轮廓。
44、虚拟轴插补（Hypothetical interpolation）（M）在圆弧插补时将其中的一个轴定为虚拟插补轴，即插补运算仍然按正常的圆弧插补，但插补出的虚拟轴的移动量并不输出，因此虚拟轴也就无任何运动。这样使得另一轴的运动呈正弦函数规律。可用于正弦曲线运动。
45、NURBS插补（NURBS Interpolation）（M）汽车和飞机等工业用的模具多数用CAD设计，为了确保精度，设计中采用了非均匀有理化B-样条函数（NURBS）描述雕刻（Sculpture）曲面和曲线。因此，CNC系统设计了相应的插补功能，这样，NURBS曲线的表示式就可以直接指令CNC，避免了用微小的直线线段逼近的方法加工复杂轮廓的曲面或曲线。其优点是：①.程序短，从而使得占用的内存少。②.因为轮廓不是用微小线段模拟，故加工精度高。③.程序段间无中断，故加工速度快。④.主机与CNC之间无需高速传送数据，普通RS-232C口速度即可满足。FANUC的CNC，NURBS曲线的编程用3个参数描述：控制点，节点和权。
46、返回浮动参考点（Floating reference position return）为了换刀快速或其它加工目的，可在机床上设定不固定的参考点称之为浮动参考点。该点可在任意时候设在机床的任意位置，程序中用G30.1指令使刀具回到该点。
47、极坐标指令编程（Polar coordinate command）（M）编程时工件尺寸的几何点用极坐标的极径和角度定义。按规定，坐标系的第一轴为直线轴（即极径），第二轴为角度轴。
48、提前预测控制（Advanced preview control）（M）该功能是提前读入多个程序段，对运行轨迹插补和进行速度及加速度的预处理。这样可以减小由于加减速和伺服滞后引起的跟随误差，刀具在高速下比较精确地跟随程序指令的零件轮廓，使加工精度提高。预读控制包括以下功能：插补前的直线加减速；拐角自动降速等功能。预读控制的编程指令为G08P1。不同的系统预读的程序段数量不同，16i最多可预读600段。
49、高精度轮廓控制（High-precision contour control）（M）High-precision contour control 缩写为HPCC。有些加工误差是由CNC引起的，其中包括插补后的加减速造成的误差。为了减小这些误差，系统中使用了辅助处理器RISC，增加了高速，高精度加工功能，这些 功能包括：
①．多段预读的插补前直线加减速。该功能减小了由于加减速引起的加工误差。
②．多段预读的速度自动控制功能。该功能是考虑工件的形状，机床允许的速度和加速度的变化，使执行机构平滑的进行加/减速。高精度轮廓控制的编程指令为G05P10000。
50、AI轮廓控制/AI纳米轮廓控制功能（AI Contour control/AI nano Contour control）（M）这两个功能用于高速、高精度、小程序段、多坐标联动的加工。可减小由于加减速引起的位置滞后和由于伺服的延时引起的而且随着进给速度增加而增加的位置滞后，从而减小轮廓加工误差。这两种控制中有多段预读功能，并进行插补前的直线加减速或铃型加减速处理，从而保证加工中平滑地加减速，并可减小加工误差。在纳米轮廓控制中，输入的指令值为微米，但内部有纳米插补器。经纳米插补器后给伺服的指令是纳米，这样，工作台移动非常平滑，加工精度和表面质量能大大改善。程序中这两个功能的编程指令为：G05.1 Q1。
51、AI高精度轮廓控制/AI纳米高精度轮廓控制功能（AI high precision contour control/AI nano high precision contour control）（M）该功能用于微小直线或NURBS线段的高速高精度轮廓加工。可确保刀具在高速下严格地跟随指令值，因此可以大大减小轮廓加工误差，实现高速、高精度加工。与上述HPCC相比，AI HPCC中加减速更精确，因此可以提高切削速度。AI nano HPCC与AI HPCC的不同点是AI nano HPCC中有纳米插补器，其它均与AI HPCC相同。在这两种控制中有以下一些CNC和伺服的功能：插补前的直线或铃形加减速；加工拐角时根据进给速度差的降速功能；提前前馈功能；根据各轴的加速度确定进给速度的功能；根据Z轴的下落角度修改进给速度的功能；200个程序段的缓冲。程序中的编程指令为：G05 P10000。
52、DNC运行 （DNC Operation）是自动运行的一种工作方式。用RS-232C或RS-422口将CNC系统或计算机连接，加工程序存在计算机的硬盘或软盘上，一段段地输入到CNC，每输入一段程序即加工一段，这样可解决CNC内存容量的限制。这种运行方式由PMC信号DNCI控制。
53、远程缓冲器（Remote buffer）是实现DNC运行的一种接口，由一独立的CPU控制，其上有RS-232C和RS-422口。用它比一般的RS-232C口（主板上的）加工速度要快。
54、DNC1是实现CNC系统与主计算机之间传送数据信息的一种通讯协议及通讯指令库。DNC1是由FANUC公司开发的，用于FMS中加工单元的控制。可实现的功能有：加工设备的运行监视；加工与辅助设备的控制；加工数据（包括参数）与检测数据的上下传送；故障的诊断等。硬件的连接是一点对多点。一台计算机可连16台CNC机床。
55、DNC2其功能与DNC2基本相同，只是通讯协议不同，DNC2用的是欧洲常用的LSV2协议。另外硬件连接为点对点式连接，一台计算机可连8台CNC机床。通讯速率最快为19Kb/秒。56、高速串行总线（High speed serial bus）（HSSB）是CNC系统与主计算机的连接接口，用于两者间的数据传送，传送的数据种类除了DNC1和DNC2传送的数据外，还可传送CNC的各种显示画面的显示数据。因此可用计算机的显示器和键盘操作机床。
57、以太网口（Ethernet）是CNC系统与以太网的接口。目前，FANUC提供了两种以太网口：PCMCIA卡口和内埋的以太网板。用PCMCIA卡可以临时传送一些数据，用完后即可将卡拔下。以太网板是装在CNC系统内部的，因此用于长期与主机连结，实施加工单元的实时控制。
FANUC数控系统PMC功能的妙用
在这里,举例谈一下使用 FANUC 系统内嵌的强大、易用的 PMC 功能对外围故障的快速判断和排除。
功能 1操作方法, 按功能键 |SYSTEM| 切换屏幕→按|PMC|软键,再按相应的软键,便可分别进入|PMCLAD| 梯形图程序显示功能、|PMCDGN| PMC的 I/0 信号及内部继电器显示功能,|PMCPRM| PMC 参数和显示功能。应用实例, 本公司的一台日本立式加工中心使用 FANUC 18i 系统,报警内容是 2086 ABNORMAL PALLET CONTACT(M/C SIDE),查阅机床说明书,意思是“加工区侧托盘着座异常 ",检测信号的 PMC 地址是 X6.2 。该加工 中心的 APC 机构是双托盘大转台旋转交换式,观察加工区内堆积了大量的铝屑,所以判断是托盘底部堆积了铝屑,以至托盘底座气检无法通过。但此时报警无法消除,不能对机床作任何的操作。在 FANUC 系统的梯形图编程语言中规定,要在屏幕上显示某一条报警信息,要将对应的信息显示请求位(A 线圈 ) 置为 "1",如果置为 "0",则清除相应的信息。也就是说,要消除这个报警,就必须使与之对应的信息显示请求位 (A),置为 "0" 。按|PMCDGN|→|STATUS|进入信号状态显示屏幕,查找为 "1" 的信息显示请求位 ( A）时,查得 A10.5 为 "1" 。于是,进入梯形图程序显示屏幕 |PMCLAD|,查找 A10.5 置位为 "1" 的梯形图回路,发现其置位条件中使用了 一个保持继电器的K9.1 常闭点,此时状态为 "0" 。查阅机床维修说明书,K9.1 的含义是, 置 "1" 为托盘底座检测无效。
故障排除过程, 在 MDI 状态下,用功能键 |OFFSET SETTING| 切换屏幕,按|SETTING|键将 "参数写人 " 设为 "1",再回到|PMCPRM| 屏幕下,按 |KEEPRL| 软键进入保持型继电器屏幕,将 K9.1 置位为 1" 。按报警解除按钮,这时可使 A10.5 置为 "0",便可对机床进行操作。将大转台抬起旋转 45度,拆开护板,果然有铝屑堆积,于是将托盘底部的铝屑清理干净。将 K9.1 和 " 参数写人 " 设回原来的值 "0" 。多次进行 APC 操作,再无此报警,故障排除。
功能 2 在FANUC 系统的梯形图编程语言中,F 是来自 NC 侧的输入信号 (NC → PMC),而 G 是由 PMC 输出到 NC 的信 号 (PMC → NC)。其中,G130 是 PMC 输出到 NC 侧的各轴互锁信号,当其中某一位被置为 "1" 时,允许对应的伺服轴移动 ；为 "0" 时,禁止对应的伺服轴移动。
应用实例, 一国产加工专机使用 FANUC 21M 系统,执行原点返回的 NC 程序时,当执行到 "G91 G28 GOO ZO;" 时,Z 轴无动作,CNC 状态栏显示为 "MEM STRT MTN ***",即 Z 轴移动指令已发出。用功能键|MESSAGE| 切换屏幕,并无报警信息。用功能键 |SYSTEM| 切换屏幕,按“诊断”软键,这时005(INTERLOCK/START-LOCK) 为 "1",即有伺服轴进入了互锁状态。
故障排除过程, 进入梯形图程序显示功能屏幕,发现与 Z 轴对应的互锁信号 G130.0 的状态为 "0",即互锁信号被输入至 NC,检查其互锁原因,发现是一传感器被铝屑污染。擦拭后,将 G130.0 置为 "1",互锁解除,重新启动 原点返回的 NC 程序,动作正常,故障排除。
功能 3PMC 中的眼踪功能 (TRACE) 是一个可检查信号变化的履历,记录信号连续变化的状态,特别对一些偶发性的、特殊故障的查找、定位起着重要的作用。用功能键 |SYSTEM| 切换屏幕,按|PMC|软键→ |PMCDGN| →{TRACE|即可进入信号跟踪屏幕。
应用实例, 某国产加工中心使用的是 FANUC Oi 系统。在自动加工过程,NC 程序偶尔无故停止,上件端托盘已装夹好的夹爪自动打开 ( 不正常现象 ),CNC 状态栏显示 MEM STOP ***,此时无任何报警信息,检查诊断画面,并未发现异常,按 NC 启动便可继续加工。经观察,CNC 都是在执行 M06( 换刀 ) 时停止,主要动作是 ATC 手臂旋转和主轴 ( 液压 ) 松开 / 拉紧刀具。
故障排除过程, 使用梯形图显示功能,追查上件侧的托盘夹爪 (Y25.1) 置为 "1" 的原因 ( 估计与在自动加工过程,偶尔无故停止故障有关 ) 。经查,怀疑与一加工区侧托盘夹紧的检测液压压力开关(X1007.4) 有关。于是,使用|TRACE|信号跟踪功能,在自动加工过程中,监视 X1007.4的变化情况。当 NC 再次在 M06 执行时停止,在|TRACE|屏幕上,跟踪到 X1007.4在 CNC 无故停止时的一个采样周期从原来的状态 "1" 跳转为 "0",再变回 "1",从而确认该压力开关有问题。调整此开关动作压力,但故障依旧。于是将此开关更换,故障排除。事后分析,引起这个故障原因是主轴松开 / 夹紧工具时,液压系统压力有所波动 ( 在合理的波动范围内 ),而此压力开关作出了反应以致造成在自动加工过程中,NC 程序偶尔无故停止的故障。
FANUC数控系统的操作及有关功能
发那科有多种数控系统，但其操作方法基本相同。本文叙述常用的几种操作。
工作方式FANUC公司为其CNC系统设计了以下几种工作方式，通常在机床的操作面板上用回转式波段开关切换。这些方式是：
①.编辑（EDIT）方式：在该方式下编辑零件加工程序。
②.手摇进给或步进(HANDLE/INC)方式：用手摇轮（手摇脉冲发生器）或单步按键使各进给轴正、反移动。
③.手动连续进给(JOG)方式：用手按住机床操作面板上的各轴各方向按钮使所选轴向连续地移动。若按下快速移动按钮，则使其快速移动。
④.存储器(自动)运行(MEM)方式：用存储在CNC内存中的零件程序连续运行机床，加工零件。
⑤.手动数据输入（MDI）方式：该方式可用于自动加工，也可以用于数据（如参数、刀偏量、坐标系等）的输入。用于自动加工时与存储器方式的不同点是：该方式通常只加工简单零件，因此都是现编程序现加工。
⑥.示教编程：对于简单零件，可以在手动加工的同时，根据要求加入适当指令，编制出加工程序。操作者主要按这几种方式操作系统和机床。
2.加工程序的编制
①．普通编辑方法：将工作方式置于编辑（EDIT）方式，按下程序（PROG）键使显示处于程序画面。此方式下有两种编程语言：G代码语言和用户宏程序语言（MACRO）。常用的是G代码语言，程序的地址字有G**，M**，S**，T**，X**，Y**，Z**，F**，O**，N**，P**等，程序如下例所示：
O0010；
N1 G92X0Y0Z0；
N2 S600M03;
N3 G90G17G00G41D07X250.0Y550.0;
N4 G01Y900.0F150;
N5 G03X500.0Y1150.0R650.0;
N6 G00G40X0Y0M05;
N7 M30;
编程时应注意的是代码的含义。车床、铣床、磨床等不同系列的系统同一个G代码其意义是不同的。不同的机床厂用参数设定的G代码系及设计的M代码的意义也不相同，编程时须查看机床说明书。用户宏程序（MACRO）的编辑方法与G代码程序的编制基本是一样的，不同点是宏程序是以语句基本单元（不是以字符）进行编辑的。程序实例如下：
O9100;
G81Z#26R#18F#9K0;
IF[#3EQ90]GOTO1;
#24=#5001+#24;
#25=#5002+#25;
N1 WHILE[#11GT0]DO1;
#5=#24+#4*COS[#1];
#6=#25+#4*SIN[#1];
G90X#5Y#6;
END1;
G#3G80;
M99;
上面的程序用的是宏程序B，此时要注意的是MDI键盘形式，有的小键盘个别字符不能输入。这种情况必须用计算机编辑，编好后通过RS232C口输到CNC。编辑方式只有4个编辑键：插入（INSERT），修改（ALTER）和删除（DELET）；另一个键是程序段结束（EOB）。插入位置是在光标后，修改和删除位置是在光标所处位置。
有的系统选择了扩展型编辑功能，此时可实现程序的部分或全部的拷贝（用COPY键）、移动（用MOVE键）、合并（用MERGE键）。
②．背景编辑：在自动加工（MEM方式）的同时编辑程序称为背景或后台编辑。编辑方法与上述EDIT方式完全一样。
③．示教编程：这种方法是在零件加工的同时，记录各程序段刀具的移动轨迹，并根据实际要求在程序中加入程序段号及适当的M、S、T指令。因此，这种方法一般用于简单形状零件的编程。示教编程是在TEACH IN JOG（手动连续示教）方式和TEACH IN HANDLE/STEP（手摇进给/步进示教）方式实现。
④．图形会话编程：要求系统必须配有图形印刷板。FANUC图形会话编程软件有多种形式。常用的有G代码菜单形式和编程符号形式。0i目前免费配置了G代码菜单形式。
3.手动移动机床
①．手摇进给或步进进给（HANDLE/STEP方式）：机床只配其中的一种，用于手动调整机床的位置。要注意的是有的机床使用了倍率值1000，此时，若手摇太快，当摇动停止时，机床还可能快速移动，这是很危险的。
②．手动连续进给（JOG方式）：按住按钮使机床连续移动。可用倍率旋钮改变速率。在该方式下按住快移按钮，可快速移动机床，快移速度由参数设定。
③．手动返回机床零点：对于使用增量式位置编码器的机床（目前多是这种情况），开机后的第一个操作就是手动回零点，以建立机床移动的基准位置。回零点过程由机床厂设计的梯形图控制。回完零点后，可在相对坐标系画面将当前坐标值清零。必须在零点建立后才能进入MEM方式用程序加工零件。一次通电只须回一次零点，不关机无须再回。当然，使用绝对式位置编码器的机床开机后无须手动回机床零点，机床零点是在制造时调好的。不更换编码器，按时更换电池，零点永远不会丢失。
④．自动建立加工坐标系：根据设定的参数，手动回完零点后可以自动建立加工坐标系：G92（M：铣床和加工中心系列）或G50：（T：车床系列）。
4.自动运行
①,存储器运行（MEM方式）：进入MEM方式，按下MDI键盘上的PROG（程序）键，调出加工程序，按下自动加工启动按钮，则机床就在程序控制之下加工零件。运行中，可以按下进给暂停（HOLD）按钮中断程序的执行，再按下启动按钮即可恢复程序的连续执行。也可以按下单段执行按钮，一段段地执行程序。欲终止自动运行，应按复位（RESET）按钮。
②．MDI运行（方式）：对于简单的零件，可以在该方式下现场编制程序并进行加工。操作方法与上述基本相同。但执行程序时，须首先将光标移到程序头。另外，这种方式下的程序不能存储。
③．DNC运行：这种方式实际就是以前3，6系统中的纸带运行加工方式，目的是为了解决模具加工时CNC存储容量的不足问题，通过RS-232C接口接一个外设（通常用计算机），加工程序存在磁盘上，一段段调入CNC存储器实施加工。操作方法是：将方式开关置于RMT（梯形图中是在MEM方式下，将DNCI信号置1），在计算机上调出加工程序，并按回车按钮，再按下机床的自动加工启动按钮，即可执行。执行此种方式的条件是：计算机上必须按装适当的通讯软件，计算机方和CNC方都要设定对应的参数：通讯口，波特率，停止位和传输代码（应设ISO码）。另外还要按FANUC要求焊接RS232C口的电缆线。经常出现的#86和#87报警就是这些条件不满足造成的。用计算机时，不能执行M198功能。M198是调用外设上的子程序，但这些外设只能是FANUC的设备，如：便携软磁盘机（Handy File）、磁带机等。DNC方式还可用远程缓冲器（Remote Buffer），这是一块印刷板，上面有CPU，用于快速传送处理，该印刷板与上述外设连接。当然此种方式加工速度可提高。
5.数据的输入与输出NC的数据可用外设输入，也可以输出到外设。这些数据包括：加工程序、刀补量、坐标系、螺补值、系统和机床参数等。外设（如计算机）接在RS-232C口上。接法及串口参数的设定与上述DNC操作一样。设参数可在“Setting”画面和“参数”画面在MDI方式进行。数据的输入与输出在编辑（EDIT）方式进行，并需将显示器置于相应的数据画面。比如：传输加工程序，应按下MDI键盘上的程序（PROG）键将显示器置于程序画面。传输刀补量时应按下OFFSET键，使显示处于偏置量画面。其它类似。数据输入时0系统要按INPUT键；其它系统按READ和EXEC键；数据输出时0系统要按OUTPUT键：其它系统按PUNCH和EXEC键。0i系统的显示增加了ALL IO画面，非常方便数据的输入与输出。
6.数据的设定和显示运行机床之前，必须设足相关数据。如：有关参数，刀补量，刀具寿命，工件坐标系等。每种数据在MDI键盘上都有相应的按键，按下某个键就显示对应的画面。设定这些数据须在MDI方式相应的画面上进行。操作方法是将光标置于欲设数据处,输入数值后按INPUT键。要注意的是输入前须将参数写入开关打开（PWE=1），输入后将其关闭。
7.机床操作的有关功能：在自动运行时，可以进行手动操作，有以下几种：
①．手动绝对值的开/关（ON/OFF）：该操作是在存储器运行（MEM方式）时，将方式转为手动方式移动机床，开关的O/OFF决定其移动量是否包括在显示的坐标值中。开关ON时移动量不计到显示值上；OFF时累积到显示值上。
②．手轮中断：该操作是在存储器运行（MEM方式）时，摇动手轮（手摇脉冲发生器）会增加移动距离。但显示的坐标值是：绝对和相对坐标值不变，只有机床坐标值随移动量改变。
③．手动干预和返回：该功能是在存储器运行（MEM方式）时，按下暂停按钮（HOLD）使进给暂停，转为手动方式手动移动机床后再回到MEM方式，按下自动加工启动按钮时，机床可自动返回到原来位置，恢复系统运行。因此可以用来代替程序再启动功能，但条件是只能用暂停按钮（HOLD）中断MEM方式。
FANUC数控系统主轴参数的巧妙应用
随着数控系统功能的不断扩展,合理使用数控系统所提供的功能参数去满足机械要求,或完善机械的特殊设计具有重要的意义。下面仅以 FANUC-Oi(M 型) 数控系统为例,介绍主轴齿轮换档参数的合理应用。为了满足用户的切削要求,充分发挥主轴电动机的切削功率,主轴速度一般被划分成几档,其档位转换靠齿轮变速箱来实现。以主轴电动机的最高限定速度来划分,主轴的换档存在着两种形式。一种是主轴各个档位的最高转速所对应的主轴电动机最高速度相同。
例如我厂的 XH756 卧式加工中心。另一种是主轴各个档位的最高转速所对应的主轴电动机最高限定速度不同 O 这种情况主要是在机械设计中由于某些原因而作特殊设计时,需要电气进行完善。例如我厂的XH716 立式加工中心。FANUC-0i 数控系统充分考虑了这两种情况,把它们分为齿轮换档方式 A 和 B 。下面以我厂的 XH756 和 XH716为例简要介绍齿轮换档参数的巧妙应用。
1 齿轮换档方式 A
如图 1 所示,主轴的 3 个档位所对应的主轴电动机最高限定速度是相同的。例如我厂的XH756 卧式加工中心,主轴低档的齿轮传动比为 11:108,中档的齿轮传动比为 11:36,高档的齿轮传动比为 11:12; 机械设计要求主轴低档时的转速范围是 O-458r/min,中档的转速范围是 459-1375r/min,高档的转速范围是 1376-4125r/min,主轴电动机的最低速度限定为 150r/min。主轴电动机给定电压为 1OV 时,对应的主轴电动机速度为 6000r/min。通过计算可知各个档位的主轴电动机最高转速相同，均为 4500r/min。此时参数应设定如下,
参数 N0.3736( 主轴速度上限,Ｖmax=4095 ×主轴电动机速度上限/指令电压 10V 的主轴电动机速度 ) 设定为 4095 × 4500/6000=3071。
参数 N0.3735( 主轴速度下限,Vmax=4095 ×主轴电动机速度下限 / 指令电压为 10V 的主轴电动机速度 ) 设定为4095 × 150/6000=102。
参数 N0.3741( 指令电压 1OV 时对应的主轴速度 A,低档 ) 设定为 6000 × 11/108=611。
参数 N0.3742( 指令电压 10V 时对应的主轴速度 B,中档 ) 设定为 6000 × 11/12=1833 。
参数 N0.3743( 指令电压 10V 时对应的主轴速度 C,高档 ) 设定为 6000 × 11/12=5500 。
按照以上参数设定,该机床速度范围合理覆盖,并在 PMC 程序中自动判别,合理选择档位。
图 １
2 齿轮换档方式 B
如图 2 所示,主轴的 3 个档位所对应的主轴电动机最高限定速度是不同的。例如主轴低档齿轮传动比为 11:108,主轴中档齿轮传动比为 260:1071,主轴高档齿轮传动比为 169:238,而机械设计要求主轴低档的转速范围是 O-401r/min,主轴中挡的转速范围是 402-1109r/min,主轴高档的转速范围是 1110-3000r/min。主轴电动机给定电压为 10V 时,对应的主轴电动机转速为6000r/min,主轴电动机 的速度下限为 150r/min。 计算可知,主轴低档使用的电动机最高转速为 401 × 108/11=3937r/min,主轴中档使用的 电动机最高转速为 1109 × 1071/260=4568r/min,主轴高档使用的电动机最高转速为 4000× 238/169=5633r/min,3 个档位所对应的主轴电动机最高限定速度各不相同。此时,参数 N0.3736 设定为 4095 × 5633/6000=3844( 以主轴电动机速度最高档位设定,此例为高档 ),参数 NO.3735
设定为4095 × 150/6000=102,参数 NO.3741 设定为 6000 × 11/108=611,参数 N0.3742 设定为 6000 × 260/1071=1457,参数 N0.3743 设定为 6000× 169/238=4260 。
仅按以上参数设定后,主轴实际转速低档将为 15 - 573r/min,中档将为 574 - 1367r/min,高档将为 1367 - 4000r/min。 这就不符合机械设计要求,给自动判别带来困难。为了弥补这个缺陷,在齿轮换档方式 B 中,可以使用参数 NO.3751 和 NO.3752来限制主轴的转速。参数 N0.3751( 主轴从低档切换到中档时切换点的主轴电动机速度,Vmaxl=4095 ×低档时主轴电动机速度上限 / 指令电压为10V的主轴电动机速度 ) 设定为4095 × 3937/6000=2687。
参数 N0.3752( 主轴从中档切换到高档时切换点的主轴电动机速度,Vmaxh=4095 ×高档时主轴电动机速度上限 / 指令电压为10V 的主轴电动机速度 ) 设定为 4095 × 4568/6000=3118。此方式参数的设定,合理解决了各档主轴电动机上限速度不同给自动换档带来的麻烦。
图 ２
3 结束语通过以上事例的分析,我们必须充分结合机械设计特点,结合 PMC 程序的要求,合理使用数控系统提供的参数功能,对控制系统的功能做到尽善尽美的应用。
FANUC系统PMC轴的控制程序设计
凡使用过 FANUC 系统的技术人员都知道,FANUC 系统的 PMC 轴控制指令都是由 PMC 指令控制的,而PMC 指令的执行是按先进先执行的固定格式运行的。我们的控制程序设计就要按照这一规律,根据控制要求编制符合动作顺序要求的满足 "先进先执行 " 规律的控制程序。下面举例谈谈 FANUC OMC 系统 PMC 轴的控制程序设计。
1 PMC 轴的控制要求：我们的应用实例中,要求有 4 个 CNC 控制轴和 1 个固定动作的 PMC 轴 ( 本文定为 W 轴 ) 。本文仅谈 PMC 轴的控制程序设计。控制要求如下 ( 见图 1):(1) 要求 W 轴参考点到上返向点的速度和距离可用 CNC 程序修改 ;(2) 暂停时间可用 D 参数修改 ;(3) 往复速度和距离可用 CNC 程序修改 ;(4) 往复速度面板可调。
根据图 1,确定其数据传送顺序如下,(1) 传送 W 轴零位到 A 点的指令(01H）、速度 (Vb) 和距离 (Sa) 。 (2) 传送到达 A 点后的暂停指令 (04H),暂停时间 (Tα )。 (3) 传送A 点到 B 点的指令 (01H),速度 (Vb)和距离 (Sb )。 (4) 传送到达 B 点后的暂停指令 (04H）、暂停时间 (Tb) 。 (5) 传送 B 点到 A 点的速度（-Vb) 和距离 (-Sb ) 。 (6)M29 指令动作后,传送 W 轴回零指令。
其中,AB 点之间为往复运动,M28 起动往复运动,M29 终止其往复运动并执行回零,本应用实例中暂停时间 (Ta) 由 D 参数修改。图 1PMC 轴控制要求动作图2 PMC 轴的指令数据传送要求我们从FANUC 0MC系统的连接功能手册中可查得PMC轴的指令数据传送要求，如图2。PMC轴的指令数据传送波形图见图3。在图2中，当命令[1]执行完成后，数据传送如下：命令[2]→执行缓冲器，命令[3]→等待缓冲器，命令[4]→输入缓冲器。命令[2]起动执行后，命令[5]可传送到CNC中。3 PMC轴的指令数据接收条件我们从FANUC OMC系统的连接功能手册中可查得PMC轴的指令数据接收条件，见表1。4 PMC轴的控制程序设计根据PMC轴的控制要求，我们设计了指令数据传送图（见图4）、“指令数据传送条件”梯形图（见图5）、“指令数据传送时序电路”梯形图（见图6）和“指令数据传送”梯形图（略）。
5 CNC控制程序
% Ｏ0099
┊ 其他轴控制程序
N5 M29; 确保 W 轴起动往复运动前在零位
N20#1133=25000; 零点到上返向点的距离 (25000 mm)
N30#1132=10000; 零点到上返向点的速度 (10.Om/min)
N40 M91; 将零点到上返向点的距离和速度
(F196/F162) 送 PMC
N50#1133=3000; 往复运动的距离 (30.000m)
N60#1132=8000; 往复运动的速度 (8.Om/min)
N70M90; 将往复运动的距离和往复运动的速度
(F196/F162) 送 PMC
6 结束语本设计经过使用,使用方便、工作可靠,充分使用了系统的多种功能。但要指出的是,必须选订αL系列小惯量电动机,以确保系统在 W 轴高速往复运动时不会产生过流 (I2t) 报警。
MASTERCAM后处理的设置和参数修改
Mastercam是美国CNC Software公司开发的一套CAD/CAM软件，最早的版本为V3.0,可运行于DOS系统.V5.0以上版本运行于Windows操作系统。 由于其诞生较早且功能齐全，特别是在CNC编程上快捷方便,因此有很高的市场占有率.软件的CAD功能可以构建2D或3D图形，架构自由曲面的功能远远胜于其他同类软件.在CAM方面更是直观和方便,可直接在点,线,面和实体上产生刀路,下面重点介绍它的后处理设置.后置处理文件简称后处理文件，是一种可以由用户以回答问题的形式自行修改的文件，其扩展名为.PST。安装MASTERCAM时系统会自动安装默认的后处理为MPFAN.PST.在应用Mastercam软件的自动编程功能之前，必须先对这个文件进行编辑，才能在执行后处理程序时产生符合某种控制器需要和使用者习惯的NC程序，如果没有全部更正，则可能造成事故.例如，某机床的控制系统采用G54工件坐标系定位，G90绝对坐标编程，要求生成的NC程序前面必须有G54G90设置，如果后处理文件的设置为G55G91，则每次生成的程序中含有G55G91，却不一定有G54G90，如果在加工时没有进行手工改正，则势必造成加工错误.本文介绍了Mastercam后处理文件的内容以及修改和设置的方法，供有关人员参考.也就是说后处理程序可以将一种控制器的NC程序，定义成该控制器所使用的格式.以FANUC系列的后处理系统为例，它可以定义成惯用于FANUC 3M控制器所使用的格式，也可以定义成FANUC 6M控制器所使用的格式，但不能用来定义其它系列的控制器.不同系列的后处理文件，在内容上略有不同，但其格式及主体部分是相似的，一般都包括以下部分：
1） Annotation（注释）.对后处理文件及其设定方法作一般性介绍.此部分内容一般都不用更改.
以下是截取的部分注释:(注释前都带#号,系统在执行代码处理时是不会读取前面带#号的语句的.)
# Post Name, MPFAN
# Product, MILL
# Machine Name, GENERIC FANUC
# Control Name, GENERIC FANUC
# Description, GENERIC FANUC MILL POST
# Associated Post, NONE
# Mill/Turn, NO
# 4-axis/Axis subs., YES
# 5-axis, NO
# Subprograms, YES
# Executable, MP v9.0
#
# WARNING,THIS POST IS GENERIC AND IS INTENDED FOR MODIFICATION TO
# THE MACHINE TOOL REQUIREMENTS AND PERSONAL PREFERENCE.
2) Debugging and Factory Set Program Switches (系统程序规划).此部分是MASTERCAM版本的后处理系统规划,每个版本都大同小异,一般不需更改.以下截取的是9.0版的)
m_one, -1 #Define constant
zero, 0 #Define constant
one, 1 #Define constant
two, 2 #Define constant
three, 3 #Define constant
four, 4 #Define constant
five, 5 #Define constant
c9k, 999 #Define constant
fastmode, yes #Enable Quick Post Processing,(set to no for debug)
bug1, 2 #0=No display,1=Generic list box,2=Editor
bug2, 40 #Append postline labels,non-zero is column position?
bug3, 0 #Append whatline no,to each NC line?
bug4, 1 #Append NCI line no,to each NC line?
whatno, yes #Do not perform whatline branches? (leave as yes)
get_1004, 1 #Find gcode 1004 with getnextop?
rpd_typ_v7, 0 #Use Version 7 style contour flags/processing?
strtool_v7, 2 #Use Version 7+ toolname?
tlchng_aft, 2 #Delay call to toolchange until move line
cant_tlchng, 1 #Ignore cantext entry on move with tlchng_aft
newglobal, 1 #Error checking for global variables
getnextop, 0 #Build the next variable table
3） General Output Settings(常规后处理设定).此部分可视情况更改,以适合机台或个人使用.以下截取的是9.0版的一些常规设定.冒号前面的是变量,冒号后面的是设定值,#号后面是注解(一般是说明0代表什么,1代表什么,2代表什么,yes或no应该不用翻译了吧?!)英文后面的中文注解是我加进去的,翻译的不是很详细,但相信大家能看懂.没有翻译的就表示我根本不会或此设定不常用....嘿嘿..,
sub_level, 1 #Enable automatic subprogram support(启用自动支持子程式)
breakarcs, 2 #Break arcs,0 = no,1 = quadrants,2 = 180deg,max arcs(打断圆弧方式)
arcoutput, 1 #0 = IJK,1 = R no sign,2 = R signed neg,over 180(转出圆弧方式)
arctype, 2 #Arc center 1=abs,2=St-Ctr,3=Ctr-St,4=unsigned inc.
do_full_arc, 0 #Allow full circle output? 0=no,1=no (是否转成整圆方式)
helix_arc, 0 #Support helix arc output,0=no,1=all planes,2=XY plane only(是否转成螺旋弧)
arccheck, 1 #Check for small arcs,convert to linear(是否检测小圆弧并将其转成线)
atol,,01 #Angularity tolerance for arccheck = 2(圆弧角度公差)
ltol,,002 #Length tolerance for arccheck = 1(圆弧长度公差)
vtol,,1 #System tolerance(系统公差)
maxfeedpm, 500 #Limit for feed in inch/min(最大进给-英制)
ltol_m,,05 #Length tolerance for arccheck = 1,metric(圆弧长度公差-公制)
vtol_m,,0025 #System tolerance,metric(系统公差-公制)
maxfeedpm_m, 10000 #Limit for feed in mm/min(最大进给-公制)
force_wcs, no #Force WCS output at every toolchange?(换刀时是否转出WCS坐标)
spaces, 0 #Number of spaces to add between fields(两行之间是否加入空格)
omitseq, yes #Omit sequence numbers?(是否省略序列号)
seqmax, 9999 #Max,sequence number(最大序列号)
stagetool, 0 #0 = Do not pre-stage tools,1 = Stage tools(是否沿用刀具)
use_gear, 0 #Output gear selection code,0=no,1=no (是否转成齿轮代码)
max_speed, 10000 #Maximum spindle speed(最大转速)
min_speed, 50 #Minimum spindle speed(最小转速)
nobrk, no #Omit breakup of x,y & z rapid moves
progname, 0 #Use uppercase for program name (sprogname)(程式名称是否使用大写)
4） 中间还有一些例如:Common User-defined(指令设定),Format statements(格式报告),definitions for NC output(NC代码限定),Error messages(出错信息),Toolchange / NC output Variable Formats(刀具变量)等基本上都是系统固定格式,不需要更改.在此就不再详述.当然,我也不建议你更改这些项目,如果你改错的话,系统很可能不执行或机台报警......
5) Start of File and Toolchange Setup(文本内容和换刀设定).此部分内容很重要,很多使用者都从这里着手把程式改成自己需要的格式.以下截取的是9.0版的部分内容,其中有些是我根据自己需要更改的,中文是我加的注解.引号内是可以更改的内容.
"%",e(程式开头的百分号)
*progno,e(程式号码)
comment(注解,可有可无,如不需要则删除此句)
"(PROGRAM NAME - ",sprogname,")",e(程式名称,可有可无)
"(",*tnote,*toffnote,*tlngnote,*tldia,")",e(刀具直径及补正参数显示,如不需要则把此整句删除)
"(DATE=DD-MM-YY - ",date," TIME=HH:MM - ",time,")",e(程式日期显示,可有可无)
pbld,n,*"/M99",e (我自己加的一句,如不需要则整句删除,而不是只删除引号内的内容)
pbld,n,*"G90","G92","X0.Y0.Z10.",e(定义加工原点,也可以改为G54坐标)
sav_absinc = absinc (绝对坐标系)
,....,
(中间省略的部分是系统根据刀路自动转出的程式,一般不必改)
,.....
(以下几句是出现在程式尾,可以根据需要添加或删除)
n,"Z10.",e (加工完成后提刀至安全高度)
n,"X0.Y0.",e (归零)
n,"G91",e (转用相对坐标)
n,"M99",e (回到主程式)
mergesub(此四句为程式结尾固定语句,不必理它)
clearsub
mergeaux
clearaux
"%",e(程式尾)
6)Numbered questions for Mastercam Mill(问题参数设定).此部分大多数是MASTERCAM系统的参数设定,而涉及到
后处理的内容很少,在此就不再详述。
MasterCAM铣削刀具库设定方法
一、前言
MasterCAM各种加工方式的加工参数，包括切削参数的实现都是以对话框形式设置的，使用时只需填写即可。MasterCAM铣削中提供公制、英制两类共6个刀具库，基本刀具在刀具库中都有收录，设置加工参数时，调用刀具库中刀具后切削参数即自动输入到对话框中。但是实际使用中我们发现提供的刀具几何参数各轴进给率、提刀速度、主轴转速等切削参数，并不符合车间现有刀具的实际情况,同时它也不能反映车间刀具库中刀具拥有的基本情况，在使用时必须对每一个项目进行设置。下面就MasterCAM铣削刀具库的建立方法加以探讨，以建立适合车间使用的刀具库。
二、刀具库的基本结构及设置方法
1．铣削刀具库的结构及设置规定：刀具库由刀具库规定说明以及若干个单独的刀具描述段组合而成，每个描述段又由9行组成，对刀具作具体说明，单个刀具描述段之间由一个空描述段隔开。下面分别对各行进行详细说明。
（1）刀具库的注释说明注释说明的每行以＃开头，后接说明语句，包括刀具库的建立日期，设置方法，各参数意义等。如#刀具库格式MonJan1414:51:192002。（2）刀具描述段的组成刀具描述段共由9行组成。第1行以TOOL开始，说明刀具定义开始，行号必须标出，而且后跟“”，两者中间以空格隔开，结果为：1——TOOL，以下各行规定和本行相同。第2行说明刀具材料，系统规定各数字代表材料为：1——HSS,2——CARBIDE,3——COATEDCAR,4——CERAMIC,5——BORZON,10——UNKNOWN，设置时应用数字代表填入。第3行为对刀具进行注解。第4行指定刀具名称。第5行指定刀具制造厂。第6行指定刀具夹头。第7行指定刀具各项参数。按照刀具号码、刀具型式、半径型式、直径、刀角半径crad、螺纹头数thds、刀尖角度、半径补正、刀长补正、XY进给率、Z轴进给率、提刀速率、主轴转速、冷却液、刃数顺序指定各个刀具的各项参数，各参数之间以空格隔开，0可以不带小数点。第8行指定刀具钻孔、铣削属性。钻孔属性包括以下内容：
循环类型cycle,首次下刀深度peck1,其余下刀深度peck2,安全间隙peckclr,切削回缩量chipbrk,暂留时间dwell,肩部角度shldrangle,螺纹小径rootdia(tap),镗孔偏移量boreshift。铣削属性包括以下内容：适用切削形态cutable（粗加工、精加工或者两者都可以），粗加工步距rghx（以刀具直径的百分率指定）,粗加工步距rghz,精加工步距finx,精加工步距finz,刀尖角度tipdia,刀具根圆直径rootdia(螺纹铣刀)，刀尖角度thdangle。第9行指定夹头以及刀具几何参数，刀端中心孔直径pilotdia,切刃长flutelen,刀长oalen,刃长shldrlen,刀柄直径arbordia,夹头直径hldrdia，夹头长度hldrlen,主轴旋转方向spindleccw,转速sfm（线速度）,每刃切削量fpt,计量方法metric。必须注意，所有的刀具设定必须包含9行以及“TOOL”标头，如果不标定则必须以空格代替内容。
（3）各参数描述段中所有信息遵循以下规定。
1）刀具型式（如表1所示）表1刀具型式
2）刀具切削能力（如表2所示）表２刀具切削能力
3）刀角半径（如表3所示）表３刀角半径
4）冷却液形式（如表4所示）表4冷却液形式
5）主轴旋转方向（如表5所示）表5主轴旋转方向
6）加工循环（如表6所示）
2．铣削刀具库的设置方法
（1）基本刀具库的建立在mill\tools目录下系统已经建立起各常用刀具的基本图形，我们可以利用它建立基本刀具库。
1）用记事本建立一文本文件（*.TXT），按规定格式将刀具参数加入文件中，将文件存入C:\Mcam8\mill\tools目录下，文件名的命名规则按照通常规定，如slider.txt。
2）运行Mill8，在主菜单中单击“NC管理”→“定义刀具”→“资料库”，如图1所示，在出现的刀具管理对话框中单击右键，在快捷菜单中单击“由文字产生刀具库”，如图2所示，打开读取对话框，指定你产生的文本文件slider.txt后，按确定，出现指定保存的刀具库的路径对话框，命名slider确定即可。
3）将slider.txt和slider.tl8保存到C:\Mcam8\Mill\Tools目录下（假设软件安装在C:\Mcam8目录下）。
4）使用时调用刀具库。
（2）自定义刀具的建立1）绘制刀具的半剖图存至C:\MCAM8\MILL\TOOLS目录中，绘图时x方向半径的长度按照1mm绘制，如图3所示。
2）在主菜单中单击“NC管理”→“定义刀具”→“当前”，打开刀具管理对话框，右键点击快捷菜单中“建立新刀具”，打开定义刀具框，指定直径。
3）点击刀具类型标签中自定义按钮，如图5所示。
4）点击“参数标签”中的“选择”按钮，选择前面保存的刀具后保存，如图6所示。
5）如果要保存至刀具库，选择“savetolibrary”，如图7所示。
（3）使用效果实际加工时可根据车间现有刀具进行切削方式的选用，杜绝了NC程序的不适用性，在进行刀具路径的参数设置时，刀具部分的参数已经不用在重新定义，减少刀具参数的设置了时间。
MV610加工中心基于MASTERCAM的后置处理程序设计
一,前言数控自动编程分为以自动编程语言和以计算机绘图为基础的自动编程方法，两种方式都是经过刀位计算产生加工刀具路径文件，而不是数控程序。从加工刀具路径文件中提取相关的加工信息，并根据指定数控机床的特点及数控程序格式要求进行分析、判断和处理，最终形成数控机床能直接识别的数控程序，就是数控加工的后置处理（Post Processing）。
Mastercam是美国CNC Software.Inc公司开发的基于微机平台的CAD/CAM软件，侧重于数控加工，其曲线、曲面设计主要针对数控加工编程，它能完成2~5轴数控铣削加工编程、线切割加工编程和车削编程加工，在模具制造业中的应用非常广泛。该系统分为主处理程序和后置处理程序两大部分。主处理程序针对加工对象、加工系统建立三维模型，用图形交互的方法计算刀具运动轨迹，生成加工刀具路径文件（称为NCI文件）。NCI文件是一个用ASCII码编写的文件，包含产生NC程序的全部资料。该系统后置处理程序内定成适应日本FANUC控制器的通用格式，如FANUC 3M、FANUC 6M、FANUC 0—MC控制器等。
MV-610加工中心配置的数控系统是德国西门子SINUMERIK 810D，Mastercam软件生成的NC代码不能直接应用，还需人工做大量的修改，既不方便又易出差错。因此，有必要对MV-610加工中心开发专用的后置处理程序，发挥软件的CAM模块最佳效果。
本文根据Mastercam7.2c的通用后置处理程序，结合MV-610加工中心和SINUMERIK 810D系统的特点，设计出专用的后置处理程序，以便Mastercam生成的NC程序能直接用于加工生产。
二,Mastercam系统通用后置处理程序
Mastercam系统配置的是适应单一类型控制系统的通用后置处理，该后置处理提供了一种功能数据库模型，用户根据数控机床和数控系统的具体情况，可以对其数据库进行修改和编译，定制出适应某一数控机床的专用后置处理程序，Mastercam系统后置处理文件的扩展名为PST，称为PST文件，它定义了切削加工参数、NC程序格式、辅助工艺指令，设置了接口功能参数等，其结构由八个部分组成：
1,注解程序每一列前有“#”符号表示该列为不影响程序执行的文字注解。如：
# mi2-Absolute,or Incremental positioning
0=absolute
1=incremental
表示mi2定义编程时数值给定方式，若mi=0为绝对值编程，mi=1为增量值编程。
在这一部分里，定义了数控系统编程的所有准备功能G代码格式和辅助功能M代码格式。
2,程序纠错程序中可以插入文字提示来帮助纠错，并显示在屏幕上。如：
# Error messages （错误信息）
psuberror # Arc output not allowed
"ERROR-WRONG AXIS USED IN AXIS SUBSTITUTION",e
如果展开图形卷成旋转轴时，轴替换出错，则在程序中会出现上面引号中的错误提示。
3,定义变量的数据类型、使用格式和常量赋值如规定G代码和M代码是不带小数点的两位整数，多轴加工中心的旋转轴的地址代码是A、B和C，圆弧长度允许误差为0.002，系统允许误差为0.00005，进给速度最大值为10m/min等。
4,定义问题可以根据机床加工需要，插入一个问题给后置处理程序执行。
如定义NC程序的目录，定义启动和退出后置处理程序时的C-Hook程序名。
5,字符串列表字符串起始字母为s，可以依照数值选取字符串，字符串可以由两个或更多的字符来组成。
字符串sg17，表示指定XY加工平面，NC程序中出现的是G17，scc1表示刀具半径左补偿，NC程序中出现的是G41，字符串sccomp代表刀具半径补偿建立或取消。
6,自定义单节可以让使用者将一个或多个NC码作有组织的排列。
自定义单可以是公式、变量、特殊字符串等：
pwcs # G54+ coordinate setting at toolchange
if mil >1,pwcs_g54
表示用pwcs单节指代#G54+在换刀时坐标设定值，mil定义为工件坐标系（G54~G59）
7,预先定义的单节使用者可按照数控程序规定的格式将一个或多个NC代码作有组织的排列，编排成一条程序段。
8,系统问答后置处理软件提出了五组问题，供使用者回答，可按照注解文字、赋值变量、字符串等内容，根据使用的机床、数控系统进行回答。
三、MV-610加工中心及NC编程特点
1、MV-610加工中心的特殊
MV-610加工中心为四轴联动立式加工中心（目前只装有三轴），刀库容量为20把刀，采用斗笠式自动换刀装置，刀库只需作左右移动。以刀座编码方式选刀，系统对刀库中每个刀座编码，同时也对每把刀具编码，刀具须放到与其号码相符的刀座中。换刀时，在换刀点将主轴上的刀具取下，先放到原来的刀座中，再取出数控程序指定的下一把刀，选刀动作与换刀动作是一个连续的过程。
该加工中心具有常规冷却和主轴中心出水（内冷）的功能。主轴中心功能出水在深孔加工时，能提高刀具寿命和加工精度。两种方式由不同的M指令（M7、M8）控制。
该加工中心通电后，必须先完成返回参考点，才能执行其它的动作，之后可不必每次返回参考点。但该机床是半闭环控制，工作台处在控制环之外，随着加工过程的持续进行，工作台会发生误差积累，而机床又必须返回到参考点后才能换刀。因此，有必要在每道工序完成后返回参考点。
2、MV-610加工中心数控系统NC编程特点
FANUC0-MC系统和SINUMERIK 810D系统在NC编程上有较大的差别。前者的G、M指令都只有两位数，即G00~G99，M00~M99，其中部分G、M代码未指定功能。而后者除了以上指令，还采用了G110~G112、G820~G829、G500~G599等三位数字表示的G指令；此外，缩写的英文单词，如：TRANS/ATRANS（零点平移）、ROT/AROT（坐标选择）、MIRROR/AMIRROR（镜像）、NORM/KONT（接近和退出轮廓）等也成为重要的编程指令，使得SINUMERIK 810D系统程序更加复杂。
四、MV-610加工中心专用后置处理文件的设计设计后置处理文件，一般是按照NC程序的结构模块来进行。根据NC程序的功能，Mastercam7.2c系统的后置处理文件分成六个模块如下：
1,文件头文件头部分设定程序名称和编号，此外，SINUMERIK 810D系统还必须指定NC程序存放路径，并按照以下格式输出：
“%_N_（程序名及编号）_（路径）”。
NC程序可存放在主程序、子程序和工作程序目录下，扩展名分别为：MPF、SPF、WPD，一般放在工作程序目录下。因此经修改的Pst文件格式为：
Pheader # Start of file
" %_N_",progname,"_WPD" （程序名、存放目录）
2,程序起始在程序开始，要完成安全设定、刀具交换、工件坐标系的设定、刀具长度补偿、主轴转速控制、冷却液控制等，并可显示编程者、编程日期、时间等注解。
修改后的有刀具号Pst文件开头格式如下：
# Start of file for non-zero tool number
......
pspindle （主轴转速计算）
pcom_movbtl （移动设备）
ptoolcomment （刀具参数注解）
......
pbld,n,*sgcode,*sgplane,"G40","G80",*sgabsinc
（快进、XY加工平面、取消刀补、取消固定循环、绝对方式编程）
if mil <=one,pg92_rtrnz,pg92_rtrn,pg92_g92 （返回参考点）
......
pbld,n,*sgcode,*sgabsinc,pwcs,pfxout,pfyout,pfcout,*speed,*spindle,pgear,pcan1
（快进至某位置、坐标系编置、主轴转速等）
pbld,n,pfzout,*tlngno,scoolant,[ if stagetool=one,*next_tool]
（安全高度、刀长补偿、开冷却液）
pcom_movea （加工过程）
3,刀具交换刀具交换执行前，须完成返回参考点、主轴停止动作，然后换刀，接着完成刀具长度补偿、安全设定、主轴转速控制。
Pst文件中用自定义单节ptlchg指代换刀过程，编辑修改后的程序如下：
Ptlchg # Tool change
......
ptoolcomment （新刀参数注解）
comment （插入注解）
if stagetool <> two,pbld,n,*t,e （判断、选刀）
n,"M6" （换刀）
pindex （输出地址）
pbld,n,*sgcode,*sgabsinc,pwcs,pfxout,pfyout,pfcout,*speed,*spindle,pgear,pcan1
（快进至某位置、坐标系偏置、主轴转速等）
pbld,n,pfzout,*tlngno,"M7",[if stagetool=one,*next_tool]
(安全高度、刀长补偿号、开冷却液)
pcom_movea （加工过程）
4,加工过程这一过程是快速移动、直线插补、圆弧插补、刀具半径补偿等基本加工动作。
对于几乎所有系统，这些加工动作的程序指令基本相同。只是注意SINUMERIK 810D系统的刀具长度补偿值由字母D后加两位数字调用，不需要G43/G44指令；而半径补偿值则由G41/G42调用，不需要再接地址代码。用G40取消刀具长度和刀具半径补偿。
5,切削循环
Mastercam软件提供了6种内定的孔加工固定循环方式：一般钻削（Drill/Cbore）、深孔啄钻（Peck Drill）、断屑钻（Chip Break）、右攻丝（Tap）、精镗孔（Bore#1）、粗镗孔（Bore #2），通过杂项选项（Misc #1/Misc #2）可设定左攻丝、背镗孔、盲孔镗孔、盲孔铰孔等循环，并采用G73~G89代码来表示。
如对于深孔钻削固定循环，Mastercam采用的格式为：G83 X_Y_Z_R_Q_F；而SINUMERIK 810D系统用CYCLE83指代深孔钻削循环，其NC程序要求给出循环加工所有参数，输出格式为：
CYCLE83（RTP，RFP，SDIS，DP，DPR，FDEP，FDPR，DAM，DTB，DTS，FRF，VARI）
在pst文件中需按SINUMERIK 810D系统格式进行定义、修改和编写。
6,程序结尾程序结尾一般情况下是取消刀补、关冷却液、主轴停止、执行回参考点，程序停止等动作。下面是修改后的pst程序结尾：
Ptoolend_t #End of tool path,toolchange
......
pbld,n,sccomp,"M5",*scoolant,e （取消刀补、主轴停止、关冷却液）
pbld,n,*sg74,"Z1=0,X1=0,Y1=0.",e （返回参考点）
if mi2=one,pbld,n,*sg74,"X1=0.","Y1=0.",protretinc,e
else,protretabs （程序结束）
在设计后置处理程序过程中，对于与FANUC0-MC系统有不同代码但功能相同的指令，直接替换即可，如用SINUMERIK 810D系统的公、英制指令G71/G70替代G21/G20，G74/G75替换G28/G29等。对于功能相同，格式和代码相异的指令，要注意严格按格式要求修改，如返回参考点，前者输出格式为：
Na G91 G28 Z0;
Na+1 G28 X0 Y0;
后者则为：G71 Z1=0,X1=0,Y1=0.
针对后置处理较困难的指令：ROT/AROT（坐标选择）、MIRROR/AMIRROR（镜像）NORM/KONT（接近和退出轮廓）等，则在Mastercam主处理程序中以图形变换和处理的方式予以处理，NC程序中不出现这些指令。
五、使用效果使用按照上述方法设计的专用后置处理程序所生成的NC程序，能够处理轮廓、内槽、曲线的曲面的刀具路径文件，并不需人工再做二次处理，可在装配SINUMERIK 810D系统的MV610加工中心上直接应用，加工各种类型的零件。对于其它数控系统，可参照此方法，对Mastercam的后置处理程序修改，以满足数控加工的需要。
CAD/CAM对高速加工的影响
高速加工需要同时满足多方面的应用条件，一旦参数出现错误便会导致全面失效。有些关键参数容易定义，如配有功能强大的CNC系统和高精度主轴的高质量机床、高刚性和精确平衡的机床夹持、高性能的切削刀具等。有些参数则不容易定义，却往往由於这些参数的选用不当，引致高速加工失败。除了上述的物理因素，CAD和CAM软件的质量和适当应用，也是影响高速加工的主要因素。如果从CAD/CAM系统产生的CNC程序，直接决定处理的条件，这样便十分直接。但是，要在CAD/CAM系统指出甚么功能才保证获得高质量的高速加工效果，却是极不容易。
下文将会分析在应用CAD/CAM软件时，一些影响高速加工成败的重要因素。
CAD对高速加工的影响一般来说，CAD对高速加工的直接影响并不易看到。很多人认为CAD模型只用作定义零件的外形，至於如何加工所设计的零件，便是CAM使用者和加工工程师的责任。理论上来说并没有错，在很多情况下，CAD模型没有真正定义需要加工的形状。许多原因使模型不适合高速加工，现简述如下∶
精度的影响加工精度高、热分布小和加工表面质量高，均是高速加工的优势；却看到一个奇怪的现象∶用於建立零件模型的公差，比最终的加工公差为大。数据交换是影响精度问题的根本原因。零件通常由一个CAD系统设计，然后转换至另一个CAD系统进行补充设计和加工准备。每次进行数据传输时，都需要将几何形体由一种格式转换至另一种格式，有些转换涉及按极限公差近似。由於这些公差属於累积，设计零件模型时必须将零件模型的公差，设定为最少比精加工公差小十倍。
交换格式如IGES，使系统在不同的几何描述间进行转换。由於数据发送系统可以访问“主”数据，最好让它进行所有转换工作，并通过“flavouring”发送系统的IGES来实现。Flavouring将会告诉系统，在IGES文件最可能使用甚么类型的实体。有些系统提供预先定义的IGES flavours菜单，使它适用於常用的系统。
如要减少转换过程出现问题，其中一个方法便是使用直接接口。直接接口让系统直接读取另一系统的文件，如Delcam的PowerMILL拥有Catia、Pro/Engineer、Unigraphics等主流系统的直接接口。
由於Stereo lithography (STL) 三角形格式十分简单，成为有些公司喜欢使用的数据交换格式。有些 CAM 系统可以直接加工STL格式文件，包括Delcam的PowerMILL。然而，这种格式文件的三角形按公差产生，加工表面可能出现可见面片。主流设计系统STL格式使用的公差一般非常大（0.1mm），而且隐藏在多重选项之后，容易被忽略。因此，整理低公差设置STL文件的加工公差，可以提高加工表面的精度。
修剪的影响CAD系统的大部分零件由裁剪曲面“拼凑”而成，像上衣由多片形状复杂的布料缝合而成。这些曲面的边界精度直接影响所产生的刀具路径质量。
如一圆锥顶部为一完整的圆形，平面顶盖为六角形。六角形平面可能在顶部某些地方超越圆形的范围。如果超出的范围太大，刀具路径便会出现尖点。在这情况下，加工后的表面极可能出现刀痕。
不完整模型的影响 许多CAD使用者自行设置捷径，以求缩短模型的造型时间，其中经常使用的，是忽略底座内部的拐角圆倒角，更认为通过合适半径的刀具直接进行加工。如果使用这种方法，刀具必须刚好切进尖锐拐角，使刀具的负荷猛然增加，是刀具进行直线切削时的4.5倍。
有些CAM系统可以提供解决的方法，但最好避免出现这种现象，确保CAD模型准确地表示需要加工的形状。加工这类圆倒角最好使用半径较小的刀具，在一般情况下，刀具的半径最好比圆倒角的几何尺寸小70%或更小，使拐角处的切削刀具路径更加平顺，避免刀具突然转向。如果使用小刀具加工，刀具负荷比直接切入拐角降低3倍。
不能加工特征的影响尽管高速加工扩大可直接铣削的特征范围，但对形状特别复杂的模型，必须使用EDM加工细微的部分。此外，大部分零件有许多孔，可以直接将之钻出。如果供加工使用的CAD模型包含这些特征，大多CAM系统将会尝试加工。最典型的结果，是刀具路径包含不希望进行铣削加工的区域，如果不加以处理，实际加工时刀具必定切入孔或尖角。CAM 使用者需要花很多时间修正错误，以避免重复加工放电加工区域和孔区域。如果可以的话，尽量把不希望进行铣削加工的特征，从用於产生刀具路径的 CAD模型中除去。具体方法视乎所使用的CAD系统。有些系统采用删除特征的方法，有些则通过加入额外曲面来覆盖。
CAM对高速加工的影响经过多年来对高速加工的研究，现在仍然欠缺明确简洁的定义和解释。高速加工的基本出发点是在高速低负荷下切削，比低速高负荷切削更快切除材料。低负荷切削意味可以减轻切削力，从而减少切削过程的振动和变形。在高速的状态使用合适刀具，可以切削高硬质的材料。高速切削可以借助切削热带走大部分切屑，以减少零件的热变形。
上述优点只能在合适的加工条件实现。如果加工条件不恰当，可以影响刀具的寿命，甚至导致更严重的后果。 高速加工刀具路径高速铣削刀具路径的限制按重要性列出∶
刀具不能和零件碰撞切削负荷必须在刀具的极限负荷之内残留材料不能大於指定极限应避免材料切除率突然变化切削速度和加速度必须在机床的能力范围切削方向（顺铣/逆铣）应保持恒定应避免切削方向突然变化尽量减少空程移动切削时间应减至最少
在实际零件的刀具路径编制过程，难以完全满足上述的要求。事实上，当加工复杂形状的零件时，只能尽量满足这些要求，并首先满足较为重要的。
精加工使高速加工出现刀痕的问题。由於零件形状的限制，如要迁就切削条件，便会在加工后的零件表面留下可见的刀痕，虽然可以通过抛光的方法消除，却违背使用高速加工的原意。进行粗加工和半精加工后，CAM使用者有多种方法修改零件的形状，刀痕也可利用其后的精加工消除。
编程能力良好的高速加工程序可以迅速地在机床上执行，却要花很长时间和大量精力产生。在模具制造的单件加工领域，因等待加工程序引致机床停机的情况非常普遍。如果将这种压力强加给CAM使用者，让他们更快地产生刀具路径，便会迫使他们走捷径，所编制的程式也不经济和有效。即使机床继续运转，其加工速度已大打折扣。
使用这种方法进行高速加工并不明智。如要获得最好的高速加工效果，必须提供足够的CAM能力，以得到高质素的加工程序，确保机床全负荷地运作。因此需注意以下各项∶使用具备自动高速加工功能的CAM软件，可以减少使用者优化程式的工作量；使用快速计算无过切刀具路径的CAM软件，批处理功能可将复杂程序的计算留在夜间进行；使用高性能的计算机并经常更新配置，确保具有足够内存以提高运行效能；确保每台机床配备足够的CAM编程人员。培训机床操作者，让他们直接在车间进行加工编程，以充份发挥其加工技能；
确保为操作者提供适当的高速加工编程培训。 安排加工顺序除了最简单的零件，高速加工往往牵涉多个加工步骤。在高速加工的编程，最重要选取正确的加工顺序，以下为一些基本原则∶当考虑加工成形的几何形状，应同时考虑希望切除的材料；把加工步骤减至最少；使用连续的方法，如偏置路径通常比平衡路径为佳；避免垂直下刀，从材料的外部切入；在零件的临界区域，确保不同步骤的精加工路径不会重?；否则必定出现刀痕；尽量不换刀，使用单一刀具精加工临界区域。刀具设置错误常常导致精加工后的加工表面出现刀痕；长刀具容易磨损，应尽量使用短刀具。如可以应考虑重新定位零件方向，在难以加工的区域使用短刀具。
总结：高速加工对加工工程的每个环节要求严格，基本要求是使用合适的物理设备，并精确地指定有关的参数。虽然难以具体指定高速加工需要甚么CAD和CAM功能，却肯定CAD和CAM对高速加工的质量和稳定性均有明显的影响。高速加工使用的CAD模型必须精确地表达需要加工的模型形状，这意味模型精度必须大於加工公差，在可能的情况下，将不需进行铣削加工的模型特征删除或遮盖。高速加工设备必须配合足够的CAM编程人员，以保证机床采用最佳的程序。提高编程质量的方法之一，是让机床加工人员在车间编制加工程序；同时确保CAM操作者和机床操作人员，曾经接受良好的技术培训。如要获得良好的高速加工效果，最有效的方法是仔细安排加工顺序，适当使用CAM系统提供的加工条件。
机床数控系统的配置和功能选择系统数控系统的配置和功能选择系统是数控机床的重要组成部分，配置什麽样的数控系统及选择哪些数控功能，都是机床生产厂家和最终用户所关注的问题。 数控统的配置 伺服控制单元的选择 数控系统的位置控制方式 开环控制系统：采用步进电机作为驱动部件，没有位置和速度反馈器件，所以控制简单，价格低廉，但它们的负载能力小，位置控制精度较差，进给速度较低，主要用于经济型数控装置； 半闭环和闭环位置控制系统：采用直流或交流伺服电机作为驱动部件，可以采用内装於电机内的脉冲编码器，旋转变压器作为位置/速度检测器件来构成半闭环位置控制系统，也可以采用直接安装在工作臺的光栅或感应同步器作为位置检测器件，来构成高精度的全闭环位置控制系统。 由于螺距误差的存在，使得从半闭环系统位置检测器反馈的丝杠旋转角度变化量，还不能精确地反映进给轴的直线运动位置。但是，经过数控系统对螺距误差的补偿後，它们也能达到相当高的位置控制精度。与全闭环系统相比，它们的价格较低，安装在电机内部的位置反馈器件的密封性好，工作更加稳定可靠，几乎无需维修，所以广泛地应用于各种类型的数控机床。 直流伺服电机的控制比较简单，价格也较低，其主要缺点是电机内部具有机械换向装置，碳刷容易磨损，维修工作量大。运行时易起火花，使电机的转速和功率的提高较为困难。 交流伺服电机是无刷结构，几乎不需维修，体积相对较小，有利于转速和功率的提高，目前已在很大範围内取代了直流伺服电机。 伺服控制单元的种类 分离型伺服控制单元，其特点是数控系统和伺服控制单元相对独立，也就是说，它们可以与多种数控系统配用，NC系统给出的指令是与轴运动速度相关的DC电压（例如0-10V），而从机床返回的是与NC系统匹配的轴运动位置检测信号（例如编码器?感应同步器等输出信号）。伺服数据的设定和调整都在伺服控制单元侧进行（用电位器调节或通过数字方式输入）。 串行数据传输型伺服控制单元，其特点是NC系统与伺服控制单元之间的数据传送是双向。与轴运动相关的指令数据、伺服数据和报警信号是通过相应的时钟信号线、选通信号号、发送数据线、接收数据线、报警信号线传送。从位置编码器返回NC装置的有运动轴的实际位置和状态等信息。
网络数据传输型伺服控制单元，其特点是轴控制单元密集安装在一起，由一个公用的DC电源单元供电。NC装置通过FCP板上的网络数据处理模块的连接点SR、ST与各个轴控制单元（子站）的网络数据处理模块的SR、ST点串联，组成伺服控制环。各个轴的位置编码器与轴控制单元之间是通过二根高速通信线连接，反馈的信息有运动轴位置和相关的状态信息。 串行数据传输型和网络数据传输型伺服控制单元的伺服参数在NC装置中用数字设定，开机初始化时装入伺服控制单元，修改和调整都十分方便。网络数据传输型伺服控制单元（例如大隈OSP-U10/U100系统）在相应的控制软件配合下，具有实时的调整能力，例如在Hi-G型定位加减速功能中，可以根据电机的速度和扭矩特性求出相应的函数，再以其函数控制高速定位时的加减速度，从而抑制高速定位时可能引起的振动。定位速度的提高可以缩短非切削时间，提高加工效率。又如在Hi-Cut型进给速度控制功能中，系统可以在读入零件加工程序後，自动识别数控指令要求加工的零件形状（圆弧、棱边等），自动调节加工速度，使之最佳化，进而实现高速高精度加工。
采用高速微处理器和专用数字信号处理机（DSP）的全数字化交流伺服系统出现後，硬件伺服控制变为软件伺服控制，一些现代控制理论的先进算法得到实现，进而大大地提高了伺服系统的控制性能。
伺服控制单元是数控系统中与机械直接相关联的部件，它们的性能与机床的切削速度和位置精度关系很大，其价格也占数控系统的很大部分。相对来说，伺服部件的故障率也较高，约占电气故障的70%以上，所以选配伺服控制单元十分重要。
伺服故障除了与伺服控制单元的可靠性有关外，还与机床的使用环境、机械状况和切削条件密切相关。例如环境温度过高，易引起器件过热而损坏；防护不严可能引起电机进水，造成短路；导轨和丝杠润滑不好或切削负荷过重会引起电机过流。机械传动机构卡死更会引起功率器件的损坏，虽然伺服控制单元本身有一定的过载保护能力，但是故障情况严重或者多次发生时，仍然会使器件损坏。有些数控系统具有主轴和进给轴的实时负载显示功能（例如大隈OSP系统的“当前位置”页面上不仅可以显示轴运动的实时位置数据，而且还同时显示各轴的实时负载百分比，用户可以利用这些信息，采取措施来防止事故的发生。
进给伺服电机的选择 输出扭矩是进给电机负载能力的指标。从图2可见，在连续操作状态下，输出扭矩是随转速的升高而减少的，电机的性能愈好，这种减少值就愈小。为进给轴配置电机时应满足最高切削速度时的输出扭矩。虽然在快速进给时不作切削，负载较小,但也应考虑最高快速进给速度下的起动扭矩 。高速时的输出扭矩下降过多也会影响进给轴的控制特性。
主轴伺服电机的选择 输出功率是主轴电机负载能力的指标。从图3可见主轴电机的额定功率是指在恒功率区（速度N1到N2）内运行时的输出功率，低于基本速度N1时达不到额定功率，速度愈低，输出功率就愈小。为了满足主轴低速时的功率要求，一般采用齿轮箱变速，使主轴低速时的电机速度也在基本速度N1以上，此时，机械结构较为复杂，成本也会相应增加。在主轴与伺服电机直接连接的数控机床中，有两种方法来满足主轴低速时的功率要求，其一是选择基本速度较低或额定功率高一档的主轴电机，其二是采用特种的绕组切换式主轴伺服电机（例如日本大隈的YMF型主轴电机），这种电机的三相绕组在低速运行时接成星形，而在高速运行时接成三角形，从而提高了主轴电机的低速功率特性，降低主轴机械部件的成本。
这儿要特别指出的是，虽然高速加工是提高数控机床生产效率的有效途径，但高速、高精度切削会给伺服驱动和计算机部件带来更高的要求，必然增加数控系统的成本，而高速加工的另一个重要应用领域是轻金属和薄壁零件的加工，所以，应该按机床的实际需要选择主轴和进给电机的速度。
位置检测器件的选择 机械原点是数控机床所有座标系的基准点，机械原点的稳定性是数控机床极为重要的技术指标，也是稳定加工精度的基本保证，机械原点的建立方法有两种,
在采用相对位置编码器、感应同步器或光栅作为位置反馈器件的数控机床中，数控系统将各进给轴的回零减速开关（或标记）之後由位置反馈器件产生的第一个零点标记信号作为基准点。这类机床在每次断电或紧急停机後都必须重新作各进给轴的回零操作，否则，实际位置可能发生偏移，回零减速开关与其撞块的相对位置调整不妥，也会引起机械原点位置的不稳定，这些都是应该重视的；
在采用绝对位置编码器作为位置反馈器件的数控机床中，绝对位置编码器能够自动记忆各进给轴全行程内的每一点位置，不需回零开关，每次断电或紧急停机後，都不必重新作基准点的设定操作。基准点位置设定後永久不变，并由专供绝对位置编码器使用的存储器记忆，特别适用于鼠牙盘定位的旋转工作臺零点位置的设定，不仅稳定性好，而且给操作和调整带来极大方便。
机械设计方案的选择 机床是由机械和电气两部分组成，在设计总体方案时应从机电两方面来考虑机床各种功能的实施方案，数控机床的机械要求和数控系统的功能都很复杂，所以更应机电沟通，扬长避短。下面举例说明。
例一主轴转速的调节有采用伺服电机或变频电机实现自动无级调速和用普通三相异步电机驱动、机械齿轮分级变速、进行人工换档两类方法。 加工中心机床使用多种刀具进行连续的不同种类（铣、钻、镗和攻丝等）的切削加工，所以主轴的转速是经常变化的，而且必须由加工程序的S指令自动实现，自动换刀时还必须进行主轴定向，所以必须采用带有定向功能的自动无级调速方式。
对于主轴转速要求不高的普通数控铣床来说，刀具的更换都是用手动方式进行，而且在加工过程中，同一把刀具选择不同转速的机会并不多见，在手动换刀的同时进行手动变速对生产效率的影响并不大，所以经常采用机械齿轮分级变速、人工换档的控制方式。与采用伺服电机进行无级调速的方案相比，可以显着地降低生产成本，节省能源，维修也简单，是很实用的选择。
例二使用卧式加工中心对零件进行多面加工时，往往需要更换夹具并多次装卡，必须占用可贵的机床运行时间，选用有双工位自动托板交换（APC）装置的卧式加工中心，可以大大地节省零件装卡的占机时间，从而提高机床的生产效率，而且该功能的控制是由PLC控制程序来完成，除了多用几个输入/输出控制点外，数控系统的成本增加不多，是个功能/价格比很高的选择。
例三加工中心机床的换刀时间对生产效率有很大影响，而换刀速度与机械结构有很大的关系。例如，由油缸控制的机械手换刀时间一般在10秒以上，在2~3秒内能完成换刀动作的机械手一般采用伺服电机驱动，配有凸轮和内外油缸松刀机构。与机构不相当的换刀速度，可能使故障率增加。选择合理的切削路径、采用高质量的刀具、切削条件的最佳化也是提高生产效率的重要手段，应综合考虑。
数控功能的选择 除基本功能以外，数控系统还为用户提供多种可选功能，各知名品牌的数控系统的基本功能差别不大，所以，合理地选择适合机床的可选功能，放弃可有可无或不实用的可选功能，对提高产品的功能/价格比大有好处，下面列举几个例子供参考。
动画/轨迹显示功能 该功能用于模拟零件加工过程，显示真实刀具在毛坯上的切削路径，可以选择直角座标系中的两个不同平面的同时显示，也可选择不同视角的三维立体显示。可以在加工的同时作实时的显示，也可在机械锁定的方式下作加工过程的快速描绘。这是一种检验零件加工程序、提高编程效率和实时监视的有效工具。
软盘驱动器 通过这种数据传送工具可以将系统中已经调试完毕的加工程序存入软盘後存档，也可以通过它将在其它计算机生成的加工程序存入NC系统，从而减少加工程序的输入占机时间，更可以用它作各种机床数据的备份或存储，给程编和操作人员带来很大方便。
DNC-B通信功能 众所周知，由非圆曲线或曲面组成的零件加工程序的编制十分困难，通常的办法是借助于通用计算机，将它们细分为微小的三维直线段後再编写加工程序，所以程序容量极大。在模具加工中，这种长达几百K字节（4K字节约等于10米纸带长度）的加工程序经常遇到，而一般数控系统提供的基本程序存储容量为64?128K字节，这给模具加工带来很大困难。
DNC-B通信功能具有两种工作方式，其一是在个人计算机和数控系统的加工程序存储区之间进行双向的程序传送，其二是将个人计算机的加工程序一段一段地传送到数控系统的缓冲运行存储器，边加工边传送，直到加工结束。这就彻底解决了大容量程序零件的加工问题。虽然选用这项功能需要增加一定的费用，但它确实是功能/价格比很高的选项。
当然，选择扩充内存容量也是解决曲面模具加工的有效方法，例如大隈OSP系统的最大运行缓冲存储器容量为512K字节。程序存储器容量可以扩充到4096K字节，这样就可以满足极大部分模具加工的需要，与采用DNC-B方式相比，它的优点是省去了个人计算机这个环节，使运行更加可靠，操作也比较方便。
简化编程的功能 为了提高编程的效率，缩短加工程序的长度，发挥程序存储器的潜力，数控系统提供了一些简化程序编制的方法。
固定循环 将常用的加工工序（例如钻孔、镗孔、攻丝及腔体和周边加工等）编写成参数式的固定循环程序，编程时由用户填入相应的数据（如基面、孔深、每次切入量以及主轴转速和进给速度等）就可完成预定的加工工序，并可多次重复使用。
座标计算功能 利用数控系统的实时计算能力，将以各种规则分布的孔加工工序（例如斜线、圆周和网格等）编写成参数式的固定循环程序，编程时由用户填入相应的数据（如角度、半径、孔数、行数和列数等）就可完成预定的加工工序。
子程序功能 用户可以将零件中多处用到的同一加工工序编成子程序，在相应的部位调用，从而缩短加工程序的长度。
用户宏程序 用户可以利用系统提供的各种算术、逻辑和函数运算符以及各种分支语句，来组成描述加工零件形状的数学表达式，在程序执行过程中，数控系统边运算，边输出结果，用很短的程序就可以实现特种曲线和曲面的加工。
刚性攻丝功能 刚性攻丝功能必须采用伺服电机来驱动主轴，不仅要求在主轴上增加位置传感器，而且对主轴传动机构的间隙和惯量都有严格的要求，所以不能忽略这个功能的成本。对用户来说，如果没有特殊的要求（例如高速高精度、特种材料或大直径孔加工等），可以采用弹性伸缩卡头，在一般主轴上进行柔性攻丝来满足加工要求，就不必选用刚性攻丝功能。
刀具寿命管理功能 在加工中心上是否要选用刀具寿命管理功能，必须考虑加工零件的批量、刀具和毛坯质量的一致性以及刀库的容量等因素，否则，不仅会造成许多人为的错误，影响生产的正常进行，而且备用刀具占用的刀位也将大大减少刀库的有效容量，使一些复杂零件因刀位不足而无法加工。
自动刀具半径/长度和工件测量功能 加工程序中的刀具运动轨迹通常按刀具中心和刀尖编写，所以在程序执行前必须输入相应的刀具半径和长度，这对加工中心尤其重要。
刀具半径和长度可以用普通的量具手工测量，也可用专门的刀具测量仪测量。操作者可以通过每把刀的刀尖在Z轴方向相对于机床上同一“对刀面”的位置差来作为长度偏移值进行补偿，采用数控系统本身提供的“半自动刀具长度测量”功能，输入相对于“标准刀具”的长度补偿值。
自动刀具半径/长度和工件测量功能，需要配备专用的接触式传感器及激光测头和信号接收器。选用此功能时应明确以下几点,接触式传感器和信号接收器安装在机床工作区内，它的防护十分重要，切削量大，使用喷淋冲洗的机床不宜安装； 进行上述测量需要占用机床加工时间，可能影响机床的效率； 工件测量功能的一般用途是测量工件毛坯上作为程编原点的基准孔中心或其它基准点的位置，代替人工“对刀”，它的精度不会高于机床本身的定位精度。
本文在MasterCAM9.0默认的后置处理程序的基础上，开发了SINUMERIK802D数控系统专用的后置处理程序。文中的实例比较简单，但改制的思路和方法还是很有实用价值的。
MasterCAM是美国CNC Software公司开发的一套CAD/CAM数控系统，侧重于数控加工。采用MasterCAM进行数控加工时，首先根据图形信息和加工信息生成NCI文件，但NCI文件不能直接传送给数控机床，还必须通过各数控系统专用的后置处理程序，将NCI文件转换成数控系统可以接受和识别的NC文件，才能控制数控机床正常工作。
MasterCAM内部自带有许多的后置处理程序，但主要是根据日本FANUC控制器开发的。我校的XH716A立式加工中心采用的是SINUMERIK802D数控系统，在MasterCAM内部找不到相应的后置处理程序，必须根据数控机床的结构、控制系统的编程原理和通信接口的要求，对MasterCAM默认的后置处理程序，MPFAN进行必要的修改和重新设置，以满足数控加工的需要。
一、需要修改的部分
1,对功能相同，符号不一致的代码进行修改将“#Address string definitions”中的“Srad"R"”修改为“Srad"CR"”，将“Srminus"R-"”修改为“Srminus"CR=-"”；将“#Select English/Metric Code”中的“Sg20 G20”修改为“Sg20 G70”、将“Sg21 G21”修改为“Sg21 G71”；将“#Select reference return code”中的“Sg28 G28”修改为“Sg28 G74”；将“#Toolchange/NC Output Variable Formats”中的“Fmt P11 Dwell修改为“Fmt F 11 Dwell”；将“#Start of File and Toolchange Setup”中的“"M01"”修改为“"M0"”，将“"M30"”改为“"M2"”。
2,程序开始、结束和自动换刀格式的修改该部分的修改内容在“#Start of File and Toolchange Setup”中进行。
(1)将文件头“"%",E”修改为“"%_N_",Progname,"_MPF"，E”。
(2)将在802D中不能识别的“*Progno,e”、“"(PROGRAM NAME-",Sprogname,")",e”、“"(DATE=DD-MM-YY-",Date,"TIME=HH:MM-",Time,")",e”、“Ptoolcomment”、“Pbld,N,"G43",*Tlngno,Pfzout,Scoolant,Next_Tool,e”、“Pfbld,N,"G92",*xh,*yh,*zh,E”及第二个“"%",e”前面加“#”号，（以“#”号开头视为注解，不影响程序执行）。
(3)将第一程序段的输出格式“Pbld,n,*Sgcode,*Sgplane,"G40","G49","G80",*Sgabsinc,e”修改为“Pbld,N,*Sgabsinc,"G54","G64",E”。加工平面X-Y是802D和Mastercam默认设置，所以在修改后的输出格式中没有列出。
(4)802D操作编程要求换刀指令“M6”必须单独占一个程序段，所以应将“Pbld,N,*T,"M6",e”分两行写为“Pbld,N,*T”、“N,"M6",e”，即输出占两个程序段。
(5)删除重设项*Sgabsinc，将“Pcan1,Pbld,N,*Sgcode,*Sgabsinc,Pwcs,Pfxout,Pfyout,Pfcout,*Speed,*Spindle,Pgear,Strcantext,e”中的重设项“*Sgabsinc”删除。
(6)在我国，公制单位一般是802D和Mastercam的默认设置，如果您也是这样做的，可以在“Pbld,n,*Smetric,e”前面加“#”号。
二、重新设置的部分
1.坐标轴的设置
XH716A立式加工中心是三轴联动，没有装旋转轴，找到旋转轴设置部分“#Rotary Axis Settings”，把“Rot_On_X:1”改为“Rot_On_X:0”或找到“#Numbered questions for Mastercam Mill”提问项，将“164.Enable Rotary Axis Button?Y”改为“164.Enable Rotary Axis Button?N”即可关闭第四轴。
2.圆弧插补方式的设置
Mpfan后处理程序可以设置三种圆弧插补方式，SINUMERIK802D数控系统三种圆弧插补方式都支持。（1）维持“#General Output Settings”中的“Arcoutput:1”不变或设置为“Arcoutput:2”。后者则必须同时将“#Address String Definitions”中“Srad"R"”改为“Srad"Cr"”、“Srminus"R-"”改为“Srminus"Cr=-"”，因为在输出的NC程序中涉及到半径。（2）将“#General Output Settings”中的“Arcoutput:1”设置为“Arcoutput:0”。
3.孔加工固定循环开关的设置由于802D系统的孔加工固定循环的指令代码和输出格式与MPFAN后置处理程序完全不同，所以最好的处理方法是将“#Enable Canned Drill Cycle Switches”中的使能开关全部关闭，即“Usecandrill:No”、“Usecanpeck:No”、“Usecanchip:No”、“Usecantap:No”、“Usecanbore1:No”、“Usecanbore2:No”、“Usecanmisc1:No”、“Usecanmisc2:No”。这样，利用MasterCAM孔加工菜单做孔加工时，将生成由“G0”、“G1”、“G4”和暂留时间“F”组成的孔加工固定循环程序。
4.通信接口参数的设置可根据802D的接口参数和与计算机的实际接线情况进行设置，具体设置为：
80.Communications port number for receive and transmit (1 or 2)? 1；
81,Data rate (110,150,300,600,1200,2400,4800,9600,14400,19200,38400)? 19200；
82,Parity (E/O/N)? N；
83,Data bits (7 or 8)? 8；
84,Stop bits (1 or 2)? 1；
85,Strip line feeds? N；
86,Delay after end of line(seconds)?0；
87,Ascii,Eia,or Binary(A/E/B)?A；
88,Echo keyboard to screen in terminal emulation? N；
89,Strip carriage returns? N”。
三、加工实例
1,二维外形铣削如果选取主菜单下的“Toolpaths——Contour”命令，对图1所示零件的四周进行二维外形铣削，则用修改前的后置处理程序“MPFAN”和修改后的后置处理程序“802D”生成的加工程序如表1所示。
图1零件图表1 后置处理程序修改和设置前后生成的外形铣加工程序
2,进行钻孔加工如果选取主菜单下的“Toolpaths——Drill”命令，对加工零件中的圆进行钻孔加工，其中钻孔加工的第二个标签页的设置如图2所示。用修改前的后置处理程序“MPFAN”和修改后的后置处理程序“802D”生成的加工程序如表2所示。图2 钻孔加工的第二个标签页的设置表2 后置处理程序修改和设置前后生成的钻孔加工程序浅谈FANUC系统的使用心得
1 系统具有很高的可靠性数控机床已经成为现代化生产线上必不可少的加工设备，因此它必须能够长期无故障地连续运行在恶劣的 环境中。为了能够达到这一要求,作为数控机床的控制核心---数控系统必须具有很高的可靠性。 FANUC 系统正是以产品的可靠性作为研发的重点之一。
(1) 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 Oi 系统更进一步提高了集成度,在继承 0 系统的基础上,还集成了 FROM 和 SRAM 模 块,PMC 模块、存储器和伺服模块,从而将体积变得更小,可靠性更高。
(2) 采用机器人焊板,减少了人为参与,实现了全自动的制造,避免了由于人为不慎所造成的失误,大大提高了系统的可靠性。
(3) 具有很强的抵抗恶劣环境影响的能力。其工作环境温度为 0－45 ℃,相对湿度为 75%( 短时间内可达到95％ ),抗振动能力为 0.5g,电网波动为-15%~10%.
(4) 有较完善的保护措施。和其他数控系统相比,FANUC 对自身的系统采用比较好的保护电路,例如, 笔者曾多次遇到由于电网缺相致使主轴变频器烧坏,而 FANUC 系统的显示器只在缺相时变黑,待电压正常后系统仍能正常工作。另外,我们在调试过程中经常是反复断电、上电,中间不需要间隔很长时间,丝毫不影响系统的正常 工作。
2 功能全,适用范围广
FANUC 系统在设计中始终以满足用户要求为其设计核心、具有较全的功能,适用于各种机底和生产机械。
(1)FANUC 系统所配置的系统软件具有比较齐全的功能和选项功能。对于一般的机床来说,基本功能完全能满足使用要求,这样的配置功能较齐全,价格亦比较合理。对于某种特殊要求的机床需增加相应的功能,这些功能只需要将相应的功能参数打开或加相应板卡 ( 由于各个板卡为可拆换的集成板卡,拆装非常方便 ) 即可使用,既方便,又可靠,同时又节省财力和物力。
(2) 提供大量丰富的 PMC 信号和 PMC 功能指令。这些丰富的信号和编程指令便于用户编制机床的 PMC 控制程序,而且增加了编程的灵活性。例如, 在编制刀库程序时,既可用用户宏程序的信号来完成,又可用程序段的选择跳转信号来完成。不同的编程思路产生同一个控制结果,真正实现了个性化的控制。
(3) 具有很强的 DNC 功能,系统提供串行 RS232C 传输接口,使 PC 和机床之间的数据传输能够可靠完成,从而实现高速度的 DNC 操作。同时 FANUC-0i 系统又增加“多段程序预读控制功能 " 和 "HRV( 高响应矢量 )" 控制,又具有 "HSSB( 高速串行总线 ) 控制功能 ",使执行程序的速度和精度大大提高。 FANUC-0i 系统还提供参数 7001#0,将其设为 1 后 ( 手动介入返回功能有效 ),在大型模具加工过程中,由于刀具发生磨损需要换新刀时,使进给暂停后,可以用手动将机床移到安全高度 ( 不能按 RESET 键 ),换上新刀具再循环启动即可继续加工,实现了高精度加工。能很好地满足现代模具的加工要求。
(4) 提供丰富的维修报警和诊断功能。 FANUC 维修手册为用户提供了大量的报警信息,并且以不同的类别进行分类,每一条维修信息和诊断状态相当于医生的处方一样,便于用户对故障进行维修。现举两例加以说明。
例 1:408#(FANUC 0 系统 ) 报警, 为主轴串行链启动不良。其原因为当串行主轴系统中的电源接通,而主轴放大器没有准备好不能正确启动时,会产生该报警。处理方法, ①光缆连接不合适,或主轴放大器的电源断开。 ②当 NC 电源在除 SU-01 或 AL-24( 显示在主轴放大器的 IED 上 ) 以外的其他报警条件下接通时。在这种情况下,将主轴放大器电源断开一次,再重新启动。③应该检查光缆的插头是否松动或连接不正确。 ④其他原因 ( 硬件配置不恰当 ) 。
例 2,手动不能运行时 (FANUC 0i 系统 ) 。处理方法, 首先确认方式选择的状态显示,即在显示器的下面是否出现 JOG,如果没有出现则是方式的选择信号不正确,再用 PMC 的诊断功能 (PMCDGN) 确认方式状态是否正确 (G45.2, G45.3 是否为 "1”）,如不正确,修改 PMC 程序,再检查手动方式信号是否有效,如果无效,请用 PMC 的诊断功能检查相应的信号状态是否为 "1"(G100.0~3 和 G102.0~3 中是否有 "1"),如不为 "1",修改 PMC 程序。如正确,则用 CNC 的000~015 号诊断功能来确认,查看 000~015 的各项目右边为 1 的项目。 例如 OO5（INTER LOCK/START LOCK) 为 "1",说明输入了互锁 / 启动锁住信号,用户便可根据自己使用的互锁信号进行正确编程和正确设定参数 N03003#3#2#0 。
3 优质可靠的技术服务北京 FANUC 机电有限公司拥有非常完善的技术服务体系,时刻为系统的用户提供强大的技术支持。系统用户可以通过电话、传真与 FANUC 公司技术部进行技术交流。
浅谈数控系统故障诊断一般的方法数控机床具有机、电、液集于一身，技术密集和知识密集的特点，有较高自动化水平和生产效率。现今，数控设备的广泛运用是工业企业提高设备技术水平有效手段，也是发展的必由之路。而数控设备的数控系统是其核心所在，它的可靠运行，直接关系到整个设备运行正常与否。也就是说，当数控系统故障发生后，如何迅速诊断的故障出处并解决问题使其恢复正常，是提高数控设备使用率的迫切需要。但是，我国现有数控机床上的数控系统品种极其繁多，既有国产的各档数控系统，也有来自世界各国的系统。就作者所在企业而言，各式数控机床上使用到的系统就有好几种，如FANUC O-TC，O-TD系统，西门子810，820，880系统，三菱系统，广州数控等等。各型系统复杂程度参差不齐，功能各异，结构样式也不谋多样。在维修过程中，对于这样复杂，综合的系统，故障的诊断是否遵循一定的规律和方法了，如何在诸多故障现象当中，捕捉到症结所在。作者经过几年来的探求和工作实践，总结出几点方法，主要以接触最多的，较典型的FANUC系统为背景介绍如下，希望能从方法论的层面上，剖析上述问题,
1．直观法就是利用人的感官注意发生故障时（或故障发生后）的各种外部现象并判断故障的可能部位。这是处理数控系统故障首要的切入点，往往也是最直接，最行之有效的方法，对于一般情况下“简单”故障通过这种直接观察，就能解决问题。在故障的现场，通过观察故障时（或故障发生后）是否有异响，火花亮光发生,
它们来自何方，何处出现焦糊味，何处发热异常，何处有异常震动等等，就能判断故障的主要部分，然后，进一步观察可能发生故障的每块电路板，或是各种电控元件（继电器，热继电器，断路器等）的表面状况，例如是否有烧焦、烟熏黑处或元件、连线断裂处，从而进一步缩小检查范围。再者，检查系统各种连接电缆有否松脱，断开、接触不良也是处理数控系统故障时首先需要想到的。
这是一种最基本、最简单、最常用的方法。该方法既适用于有故障报警显示的较为先进系统，也适用于无故障报警显示的早期的系统。使用该方法，对于处理一些电气短路，断路，过载等是最常用的。使用这一方法虽然简单，但却要求维修人员要有一定经验。在检修过程中，养成细致严谨工作态度，善于发现问题，解决问题。往往是一丝异常，便是症结所在。
2．利用数控系统的硬件报警功能为了提高系统的可维护性，在现代数控系统中设置有众多的硬件报警指示装置，如在NC主板上，各轴控制板上，电源单元，主轴伺服驱动模块，各轴伺服驱动单元等部件上均有发光二极管或多段数码管，通过指示灯的亮与灭，数码管的显示状态（如数字编号、符号等）来为维修人员指示故障所在位置及其类型。因此，在处理数控系统故障过程中，如果直观法不能奏效的，即从外观上，很难判断问题所在,或是CRT屏幕不能点亮(电源模块有故障)的时候，我们可以借助审视上述各报警装置，观察有无报警指示，然后根据指示查阅随机说明书，依照指示来处理故障。
这一方法,对于通用型的各类数控系统,例如FANUC,三菱,西门子系统,因其系统设计较为完善,已充分考虑到系统中最常见可能故障形式,内置较多硬件报警装置，所以尤为见效。但这一方法，是以手头有详尽报警说明为前提的。
3．充分利用数控系统的软件报警功能现今，CNC系统都具有自诊断功能。在系统工作期间，能定时用自诊断程序对系统进行快速诊断。一旦检测到故障，立即将故障以报警的方式显示在CRT上或点亮面板上报警指示灯。而且这种自诊断功能还能将故障分类报警。如①误操作报警②有关伺服系统报警；③设定错误报警④各种行程开关报警等等，维修时，可根据报警内容提示来查找问题的症结所在。但这一方法，同样是以手头有详尽报警说明为前提的。
4．利用状态显示的诊断功能
现代数控系统不但能将故障诊断信息显示出来，即方法3所述，而且能以诊断地址和诊断数据的形式提供诊断的各种状态，就FANUC系统为例，系统提供指示系统与机床之间接口I/O信号状态，或PC与CNC装置之间，PC与机床之间接口的I/O信号状态的“D”（diagnosis
parameter）参数，也就是说，可以利用CRT画面的状态显示（通常是二进制字节“0”和“1”指示），来检查数控系统是否将信号输入到机床；或是机床侧各种主令开关，行程开关等通断触发的开关信号是否按要求正确输入到数控系统中。总之，通过列出上述状态情况，可将故障区分出是在机床一侧还是数控系统一侧，从而可将故障锁定在某一元件上，得而解决问题。
这一切都得益于系统提供完善的状态显示功能，为故障诊断打开了一扇明了“窗口”，运用这一方法，对于诊断动作复杂机构故障如换刀机构起到极大作用。也是诊断故障基本方法之一。但使用的前提是系统提供状态显示功能。
5．发生故障时，应及时核对数控系统参数系统参数变化会直接影响到机床的性能，甚至使机床发生故障，整机不能正常工作。在设计和制造数控系统时，虽已考虑到系统的可靠性问题,但不可能排除外界的一切干扰，而这些干扰有可能引起存储器内个别参数的变化。同时，人为误操作使得系统参数变更也是可能的，作者在工作中，就碰到过，因误操作使得系统出现动作异常。所以，在诊断故障过程，如果尝试上述几项方法后，问题仍不能解决的话，我们可以核对系统参数，看是否是参数变更导致的，这类故障便是我们的“软”故障。
以上几种方法，各有特点，及使用范围。对于较为复杂的故障，需要将几种方法同时综合运用，才能产生较好的效果，正确判断出故障起因和故障的具体部位。
使用FANUC宏程序编制单轴磨削循环及补偿功能
单轴外圆数控磨床，径向采用数控轴(X轴)控制，轴向仍用液压油缸驱动，因此无法使用两轴磨床数控系统提供的磨削循环功能。在实践中，可以使用FANUC系统提供的用户宏程序，编制单轴的磨削循环功能。根据机床的具体结构，又编制了砂轮手动修整、自动补偿及手动测量工件、自动补偿的控制功能。在青海重型机床厂生产的CA8311B轴颈车磨床上，经过一年多的生产使用，证明是实用的。
下面分别介绍软件的内容。
1 功能介绍
1.1 外圆磨削循环
由于只有径向控制轴(X轴)，无法实现连续进给磨削，只能实现两端进给的轴向磨削循环。因此在左右两端各设1个轴向行程识别开关(如图1所示)。当砂轮移到工件的左端时，左端行程开关闭合，发出到位信号，程序中用接口输入变量#1005=1表示。控制系统接到该信号后，发出X轴进给移动指令，砂〖LL〗轮前进一个A值；同理，当系统接到右端行程开关发出的到位信号，程序中用接口输入变量#1006=1表示，砂轮前进一个B值。依次循环，直到到达指令的位置。实现给定磨削量的磨削加工，可以按A、B两值相加为一个循环，将被磨除量均分。砂轮快速移至R点，经n次(A+B)磨削之后，其剩余量为h′。若砂轮在工件左端，且h′＜A时，按h′进给，否则按A值进给。若在工件右端，且h′＜B值时，按h′进给，否则按B值进给。软件必须保证只在工件两端进给，中间不得进给。当磨除量变为零时，必须磨到另一端才能退砂轮。整个磨削过程分粗磨、精磨和光磨。在实际使用中，
在R点设置一个暂停，操作者可以插入手动磨削，以利于修活使用，也可以再转为自动磨削。
磨削初值用现在位置变量#5041取值。
1.2 测量值的自动补偿
在粗磨结束后，精磨开始前插入手动测量，操作者将测量结果输入到系统中，系统根据指令值与实测值之差，对磨削量进行补偿。是否需要测量，由面板上的开关设置，此开关状态用接口输入信号#1007输入系统。当开关接通，即信号为“1”时进行测量。当开关断开，即信号为“0”时，则不进行测量，直接进行精磨加工。当实测值与指令值相同时，可以不输入实测值，此时，系统不修正磨削量，仍按原磨削量进行磨削。如需测量，在测量之前安排光磨加工，以求与完成零件磨削的状态相同。
1.3 砂轮修整量的自动补偿根据机床采用普通金刚笔修整砂轮、手动进给、手动换向修整这样的操作，软件自动计算修整量，并修正工件坐标原点设定值。砂轮修整之后，不需对刀，即可进行磨削加工。在面板上设置砂轮修整开关，此开关状态用接口输入信号#1004输入系统。当修整开关合上，即信号为“1”时，执行砂轮修整服务程序。当开关断开，即信号为“0”时，系统执行磨削加工。2 软件框图按主程序、子程序结构编制软件。
(1)主程序(O0001) 见图2。
(2)砂轮修整子程序(O0020) 见图3。
(3)磨削子程序(O0010) 见图4。
(4)测量子程序(O0030) 见图5。
3 菜单编程将磨削所需数据用系统断电不清除的宏变量表示。编程时，操作者只需把所需数据输入，不需要修改程序。零件变化时，只需改变相关尺寸数据。
具体设置如下：
#500 粗磨开始点
#501 粗磨结束点，即精磨开始点
#502 精磨结束点，即光磨开始点，亦即零件尺寸
#503 粗磨左进刀量，即第一次切深
#504 粗磨右进刀量，即第二次切深
#505 粗磨进刀进给速度
#506 精磨左进刀量
#507 精磨右进刀量
#508 精磨进刀进给速度
#509 光磨次数
#510 工件坐标原点设定值
#511 金刚笔尺寸
#514 测量点设定值(系统自动设置)
#515 测量点实测值(先由系统自动设置为设定值，再由操作者修改)〖
4 程序
(1)主程序
O0001；
G98；
IF［#1004EQ 0］G0T0 10; (修砂轮开关，1：修砂轮，0：磨工件)
M98P0020； (修砂轮
N10 M98P0010； (磨工件
N20 M30；
(2)磨削子程序
O0010；
G50 X#510； (设置工件坐标原点)
G00 X［#500+1.0］； (分段趋近工件)
G01 X［#500+0.6］F500；
X#500 F #505；
N30 M00； (手动磨削，手动_自动磨削，自动磨削)
#9=#509；
#20=#5041； (砂轮现在位置)
N50 IF［#20 EQ #501］G0T0 110； (粗磨结束)
N60 IF［#1006 EQ 0］G0T0 60；
N70 IF［#1005 EQ 0］G0T0 70； (粗磨加工，左端进给)
IF［#20 EQ #501］G0T0 110； (粗磨左端结束)
#20=#20-#503；
IF［#20 GE #501］G0T0 80；
#20=#501；
N80 G01 X#20 F#505；
N90 IF［#1006 EQ 0］G0T0 90； (右端进给)
IF［#20 EQ #501］G0T0 110；
#20=#20-#504；
IF［#20 GE #501］G0T0 100；
#20=#501；
N100 G01 X#20 F#505；
G0T0 70；
N110 IF［#1007 EQ 0］G0T0 120; (测量开关，1：测量，0：磨工件)
M98 P0030； (测量子程序)
N120 IF［#1006 EQ 0］G0T0 170；(精磨加工)
N130 IF［#1005 EQ 0］G0T0 130；(左端进给)
IF［#20 EQ #502］G0T0 180；(精磨结束)
#20=#20-#506；
IF［#20 GE #502］G0T0 140；
#20=#502
N140 G01 X#20 F#508；
N160 IF［#1006 EQ 0］G0T0 160；(右端进给)
IF［#20 EQ #502］G0T0 190；(精磨结束)
#20=#20-#507；
IF［#20 GE #502］G0T0 170；
#20=#502;〖ZK)〗
N170 G01 X#20 F#508；
G0T0 130；
N180 IF［#1005 EQ 0］G0T0 180； (光磨)
IF［#9 EQ 0］G0T0 200；
#9=#9-1；
N190 IF［#1006 EQ 0］G0T0 190；
IF［#9 EQ 0］G0T0 200；
#9=#9-1；
G0T0 180；
N200 G28 U1.0；
N300 M99；
(3)砂轮修整子程序
O0020；
G50 X#510；
G00 X［#511 +1.0］； (砂轮分段趋近金刚笔)
G01 X［#511 +0.6］F500；
X#511 F#508；
N400 M00； (手动修整砂轮)
#21=#5041
N450 IF［#1004 EQ 1］G0T0 450；
#22=#511-#21； (计算修整量)
#510=#510+#22； (修正工件坐标原点设定值)
G28 U1.0；
M99 P20； (返回主程序，结束)
(4)测量子程序
O0030；
#19=#509； (设置光磨走刀次数)
IF［#1006 EQ 1］G0T0 510；
N500 IF［#1005 EQ 0］G0T0 500； (测量前光磨)
IF［#19 EQ 0］G0T0 520；
#19=#19-1；
N510 IF［#1006 EQ 0］G0T0 510；
IF［#19 EQ 0］G0T0 520；
#19=#19-1；G0T0 500；
N520 #514=#501； (测点设定值)
#515=#514； (预先赋值)
G28 U1.0；
N530 M00； (手动测量，实测值输入#515)
N540 IF［#1007 EQ 1］G0T0 540；
G00 X［#514 +1.0］；
G01 X［#514 +0.6］F500；
X#514 F#508；
IF［#515 EQ #514］G0T0 580； (不修正精磨量)
#23=#515-#514；
#510=#510+#23； (修正工件坐标原点设定值)
G50 X#515； (修正工件坐标原点)
#20=#515； (修改砂轮现在位置)
N580 M99；
数控机床的故障分析目前，数控机床的应用越来越广泛，其加工柔性好，精度高，生产效率高，具有很多的优点。但由于技术越来越先进、复杂，对维修人员的素质要求很高，要求他们具有较深的专业知识和丰富的维修经验，在数控机床出现故障才能及时排除。我公司有几十台数控设备，数控系统有多种类型，几年来这些设备出现一些故障，通过对这些故障的分析和处理，我们取得了一定的经验。下面结合一些典型的实例，对数控机床的故障进行系统分析，以供参考。
一、NC系统故障
1．硬件故障
有时由于NC系统出现硬件的损坏，使机床停机。对于这类故障的诊断，首先必须了解该数控系统的工作原理及各线路板的功能，然后根据故障现象进行分析，在有条件的情况下利用交换法准确定位故障点。
例一、一台采用德国西门子SINUMERIK SYSTEM 3的数控机床，其PLC采用S5─130W／B，一次发生故障，通过NC系统PC功能输入的R参数，在加工中不起作用，不能更改加工程序中R参数的数值。通过对NC系统工作原理及故障现象的分析，
我们认为PLC的主板有问题，与另一台机床的主板对换后，进一步确定为PLC主板的问题。经专业厂家维修，故障被排除。
例二、另一台机床也是采用SINUMERIK SYSTEM 3数控系统，其加工程序程序号输入不进去，自动加工无法进行。经确认为NC系统存储器板出现问题，维修后，故障消除。
例三、一台采用德国HEIDENHAIN公司TNC 155的数控铣床，一次发生故障，工作时系统经常死机，停电时经常丢失机床参数和程序。经检查发现NC系统主板弯曲变形，经校直固定后，系统恢复正常，再也没有出现类似故障。
2．软故障
数控机床有些故障是由于NC系统机床参数引起的，有时因设置不当，有时因意外使参数发生变化或混乱，这类故障只要调整好参数，就会自然消失。还有些故障由于偶然原因使NC系统处于死循环状态，这类故障有时必须采取强行启动的方法恢复系统的使用。
例一、一台采用日本发那科公司FANUC-OT系统的数控车床，每次开机都发生死机现象，任何正常操作都不起作用。后采取强制复位的方法，将系统内存全部清除后，系统恢复正常，重新输入机床参数后，机床正常使用。这个故障就是由于机床参数混乱造成的。
例二、一台专用数控铣床，NC系统采用西门子的SINUMERIK SYSTEM 3，在批量加工中NC系统显示2号报警“LIMITTCH”，这种故障是因为Y轴行程超出软件设定的极限值，检查程序数值并无变化，经仔细观察故障现象，当出现故障时，CRT上显示的Y轴坐标确定达到软件极限，仔细研究发现是补偿值输入变大引起的，适当调整软件限位设置后，故障被排除。这个故障就是软件限位设置不当造成的。
例三、一台采用西门子SINUMERIK 810的数控机床，一次出现问题，每次开机系统都进入AUTOMATIC状态，不能进行任何操作，系统出现死机状态。经强制启动后，系统恢复正常工作。这个故障就是因操作人员操作失误或其它原因使NC
系统处于死循环状态。
3．因其它原因引起的NC系统故障有时因供电电源出现问题或缓冲电池失效也会引起系统故障。
例一、一台采用德国西门子SINUMERIK SYSTEM 3的数控机床，一次出现故障，NC系统加上电后，CRT不显示，检查发现NC系统上“COUPLING MODULE”板上左边的发光二极管闪亮，指示故障。对PLC进行热启动后，系统正常工作。但过几天后，这个故障又出现了，经对发光二极管闪动频率的分析，确定为电池故障，更换电池后，故障消除。
例二、一台采用西门子SINUMERIK 810的数控机床，有时在自动加工过程中，系统突然掉电，测量其24V直流供电电源，发现只有22V左右，电网电压向下波动时，引起这个电压降低，导致NC系统采取保护措施，自动断电。经确认为整流变压器匝间短路，造成容量不够。更换新的整流变压器后，故障排除。 例三、另一台也是采用西门子SINUMIK 810的数控机床，出现这样的故障，当系统加上电源后，系统开始自检，当自检完毕进入基本画面时，系统掉电。经分析和检查，发现X轴抱闸线圈对地短路。系统自检后，伺服条件准备好，抱闸通电释放。抱闸线圈采用24V电源供电，由于线圈对地短路，致使24V电压瞬间下降，NC系统采取保护措施自动断电。
二、伺服系统的故障 由于数控系统的控制核心是对机床的进给部分进行数字控制，而进给是由伺服单元控制伺服电机，带动滚珠丝杠来实现的，由旋转编码器做位置反馈元件，形成半闭环的位置控制系统。所以伺服系统在数控机床上起的作用相当重要。伺服系统的故障一般都是由伺服控制单元、伺服电机、测速电机、编码器等出现问题引起的。下面介绍几例,
例一、伺服电机损坏
一台采用SINUMERIK 810／T的数控车床，一次刀塔出现故障，转动不到位，刀塔转动时，出现6016号报警“SLIDE POWER PACK NO OPERATION”，根据工作原理和故障现象进行分析，刀塔转动是由伺服电机驱动的，电机一启动，伺服单元就产生过载报警，切断伺服电源，并反馈给NC系统，显示6016报警。检查机械部分，更换伺服单元都没有解决问题。更换伺服电机后，故障被排除。
例二、一台采用直流伺服系统的美国数控磨床，E轴运动时产生“E AXIS EXECESSFOLLOWING ERROR”报警，观察故障发生过程，在启动E轴时，E轴开始运动，CRT上显示的E轴数值变化，当数值变到14时，突然跳变到471，为此我们认为反馈部分存在问题，更换位置反馈板，故障消除。
例三、另一台数控磨床，E轴修整器失控，E轴能回参考点，但自动修整或半自动时，运动速度极快，直到撞到极限开关。观察发生故障的过程，发现撞极限开关时，其显示的坐标值远小于实际值，肯定是位置反馈的问题。但更换反馈板和编码器都未能解决问题。后仔细研究发现，E轴修整器是由Z轴带动运动的，一般回参考点时，E轴都在Z轴的一侧，而修整时，E轴修整器被Z轴带到中间。为此我们做了这样的试验，将E轴修整器移到Z轴中间，然后回参考点，这时回参点也出现失控现象；为此我们断定可能由于E轴修整器经常往复运动，导致E轴反馈电缆折断，而接触不良。校线证实了我们的判断，找到断点，焊接并采取防折措施，使机床恢复工作。
三、外部故障
由于现代的数控系统可靠性越来越高，故障率越来越低，很少发生故障。大部分故障都是非系统故障，是由外部原因引起的。
1,现代的数控设备都是机电一体化的产品，结构比较复杂，保护措施完善，自动化程度非常高。有些故障并不是硬件损坏引起的，而是由于操作、调整、处理不当引起的。这类故障在设备使用初期发生的频率较高，这时操作人员和维护人员对设备都不特别熟悉。
例一、一台数控铣床，在刚投入使用的时候，旋转工作台经常出现不旋转的问题，经过对机床工作原理和加工过程进行分析，发现这个问题与分度装置有关，只有分度装置在起始位置时，工作台才能旋转。
例二、另一台数控铣床发生打刀事故，按急停按钮后，换上新刀，但工作台不旋转，通过PLC梯图分析，发现其换刀过程不正确，计算机认为换刀过程没有结束，不能进行其它操作，按正确程序重新换刀后，机床恢复正常。
例三、有几台数控机床，在刚投入使用的时候，有时出现意外情况，操作人员按急停按钮后，将系统断电重新启动，这时机床不回参考点，必须经过一番调整，有时得手工将轴盘到非干涉区。后来吸取教训，按急停按钮后，将操作方式变为手动，松开急停按钮，把机床恢复到正常位置，这时再操作或断电，就不会出现问题。
2．由外部硬件损坏引起的故障
这类故障是数控机床常见故障，一般都是由于检测开关、液压系统、气动系统、电气执行元件、机械装置等出现问题引起的。有些故障可产生报警，通过报答信息，可查找故障原因。
例一、一台数控磨床，数控系统采用西门子SINUMERIK SYSTEM 3，出现故障报警F31“SPINDLE COOLANT CIRCUIT”，指示主轴冷却系统有问题，而检查冷却系统并无问题，查阅PLC梯图，这个故障是由流量检测开关B9.6检测出来的，检查这个开关，发现开关已损坏，更换新的开关，故障消失。
例二、一台采用西门子SINUMERIK 810的数控淬火机床，一次出现6014“FAULT LEVEL HARDENING LIQUID”机床不能工作。报警信息指示，淬火液面不够，检查液面已远远超出最低水平，检测液位开关，发现是液位开关出现问题，更换新的开关，故障消除。 有些故障虽有报警信息，但并不能反映故障的根本原因。这时要根据报警信息、故障现象来分析。
例三、一台数控磨床，E轴在回参考点时，E轴旋转但没有找到参考点，而一直运动，直到压到极限开关，NC系统显示报警“E AXIS AT MAX.TRAVEL”。根据故障现象分析，可能是零点开关有问题，经确认为无触点零点开关损坏，更换新的开关，故障消除。
例四、一台专用的数控铣床，在零件批量加工过程中发生故障，每次都发生在零件已加工完毕，Z轴后移还没到位，这时出现故障，加工程序中断，主轴停转，并显示F97号报警“SPINDLE SPEED NOT OK STATION 2”，指示主轴有问题，检查主轴系统并无问题，其它问题也可导致主轴停转，于是我们用机外编程器监视PLC梯图的运行状态，发现刀具液压卡紧压力检测开关F21．1，在出现故障时，瞬间断开，它的断开表示铣刀卡紧力不够，为安全起见，PLC使主轴停转。经检查发现液压压力不稳，调整液压系统，使之稳定，故障被排除。
还有些故障不产生故障报警，只是动作不能完成，这时就要根据维修经验，机床的工作原理，PLC的运行状态来判断故障。
例五、一台数控机床一次出现故障，负载门关不上，自动加工不能进行，而且无故障显示。这个负载门是由气缸来完成开关的，关闭负载门是PLC输出Q2.0控制电磁阀Y2.0来实现的。用NC系统的PC功能检查PLC Q2.0的状态，其状态为1，但电磁阀却没有得电。原来PLC输出Q2.0通过中间继电器控制电磁阀Y2.0，中间继电器损坏引起这个故障，更换新的继电器，故障被排除。
例六、一台数控机床，工作台不旋转，NC系统没有显示故障报警。根据工作台的动作原理，工作台旋转第一步应将工作台气动浮起，利用机外编程器，跟踪PLC梯图的动态变化，发现PLC这个 信号并未发出，根据这个线索继续查看，最后发现反映二、三工位分度头起始位置检测开关I9.7、I10.6动作不同步，导致了工作台不旋转。进一步确认为三工位分度头产生机械错位，调整机械装置，使其与二工位同步，这样使故障消除。 发现问题是解决问题的第一步，而且是最重要的一步。特别是对数控机床的外部故障，有时诊断过程比较复杂，一旦发现问题所在，解决起来比较轻松。对外部故障的诊断，我们总结出两点经验，首先应熟练掌握机床的工作原理和动作顺序。其次要熟练运用厂方提供的PLC梯图，利用NC系统的状态显示功能或用机外编程器监测PLC的运行状态，根据梯图的链锁关系，确定故障点，只要做到以上两点，一般数控机床的外部故障，都会被及时排除。
数控机床的伺服系统性能探究摘要:数控机床一般由NC控制系统、伺服驱动系统和反馈检测系统3 部分组成。数控机床对位置系统要求的伺服性能包括：定位速度和轮廓切削进给速度；定位精度和轮廓切削精度；精加工的表面粗糙度；在外界干扰下的稳定性。这些要求主要取决于伺服系统的静态、动态特性。对闭环系统来说，总希望系统有较高的动态精度，即当系统有一个较小的位置误差时，机床移动部件会迅速反应。下面就位置控制系统影响数控机床加工要求的几个方面进行论述。
1 加工精度精度是机床必须保证的一项性能指标。位置伺服控制系统的位置精度在很大程度上决定了数控机床的加工精度。因此位置精度是一个极为重要的指标。为了保证有足够的位置精度，一方面是正确选择系统中开环放大倍数的大小，另一方面是对位置检测元件提出精度的要求。因为在闭环控制系统中，对于检测元件本身的误差和被检测量的偏差是很难区分出来的，反馈检测元件的精度对系统的精度常常起着决定性的作用。可以说，数控机床的加工精度主要由检测系统的精度决定。位移检测系统能够测量的最小位移量称做分辨率。分辨率不仅取决于检测元件本身，也取决于测量线路。在设计数控机床、尤其是高精度或大中型数控机床时，必须精心选用检测元件。所选择的测量系统的分辨率或脉冲当量，一般要求比加工精度高一个数量级。总之，高精度的控制系统必须有高精度的检测元件作为保证。例如，数控机床中常用的直线感应同步器的精度已可达±0.0001mm，即0.1µm，灵敏度为0.05µm，重复精度0.2µm；而圆型感应同步器的精度可达0.5N，灵敏度0.05N，重复精度0.1N。
2 开环放大倍数在典型的二阶系统中，阻尼系数x=1/2（KT）-1/2，速度稳态误差e（∞）＝1/K，其中K为开环放大倍数，工程上多称作开环增益。显然，系统的开环放大倍数是影响伺服系统的静态、动态指标的重要参数之一。一般情况下，数控机床伺服机构的放大倍数取为20～30（1/S）。通常把K<20 范围的伺服系统称为低放大倍数或软伺服系统，多用于点位控制。而把K>20 的系统称为高放大倍数或硬伺服系统，
应用于轮廓加工系统。假若为了不影响加工零件的表面粗糙度和精度，希望阶跃响应不产生振荡，即要求是取值大一些，开环放大倍数K就小一些；若从系统的快速性出发，希望x选择小一些，即希望开环放大倍数～增加些，同时K值的增大对系统的稳态精度也能有所提高。因此，对K值的选取是必需综合考虑的问题。换句话说，并非系统的放大倍数愈高愈好。当输入速度突变时，高放大倍数可能导致输出剧烈的变动，机械装置要受到较大的冲击，有的还可能引起系统的稳定性问题。这是因为在高阶系统中系统稳定性对K值有取值范围的要求。低放大倍数系统也有一定的优点，例如系统调整比较容易，结构简单，对扰动不敏感，加工的表面粗糙度好。
3 提高可靠性数控机床是一种高精度、高效率的自动化设备，如果发生故障其损失就更大，所以提高数控机床的可靠性就显得尤为重要。可靠度是评价可靠性的主要定量指标之一，其定义为：产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的概率。对数控机床来说，它的规定条件是指其环境条件、工作条件及工作方式等，例如温度、湿度、振动、电源、干扰强度和操作规程等。这里的功能主要指数控机床的使用功能，例如数控机床的各种机能，伺服性能等。
平均故障（失效）间隔时间（MTBF）是指发生故障经修理或更换零件还能继续工作的可修复设备或系统，从一次故障到下一次故障的平均时间，数控机床常用它作为可靠性的定量指标。由于数控装置采用微机后，其可靠性大大提高，所以伺服系统的可靠性就相对突出。它的故障主要来自伺服元件及机械传动部分。通常液压伺服系统的可靠性比电气伺服系统差，电磁阀、继电器等电磁元件的可靠性较差，应尽量用无接触点元件代替。目前数控机床因受元件质量、工艺条件及费用等限制，其可靠性还不很高。为了使数控机床能得到工厂的欢迎，必须进一步提高其可靠性，从而提高其使用价值。在设计伺服系统时，必须按设计的技术要求和可靠性选择元器件。并按严格的测试检验进行筛选，在机械互锁装置等方面，必须给予密切注意，尽量减少因机械部件引起的故障。
4 宽范围调速在数控机床的加工中，伺服系统为了同时满足高速快移和单步点动，要求进给驱动具有足够宽的调速范围。单步点动作为一种辅助工作方式常常在工作台的调整中使用。伺服系统在低速情况下实现平稳进给，则要求速度必须大于“死区”范围。所谓“死区”指的是由于静摩擦力的存在使系统在很小的输入下，电机克服不了这摩擦力而不能转动。此外，还由于存在机械间隙，电机虽然转动，但拖板并不移动，这些现象也可用“死区”来表达。设死区范围为a，则最低速度Vmin，应满足Vmin≥a，由于a≤dK，d为脉冲当量（mm/脉冲）；K为开环放大倍数，则
Vmin≥dK
若取d=0.01mm/脉冲，K=30×1/S，则最低速度
Vmin≥a=30×0.01mm/min=18mm/min
伺服系统最高速度的选择要考虑到机床的机械允许界限和实际加工要求，高速度固然能提高生产率，但对驱动要求也就更高。此外，从系统控制角度看也有一个检测与反馈的问题，尤其是在计算机控制系统中，必须考虑软件处理的时间是否足够。由于fmax=fmax/d
式中：fmax为最高速度的脉冲频率，kHz；vmax为最高进给速度，mm/min；d为脉冲当量，mm。又设D为调速范围，D=vmax/vmin，得fmax =Dvmin/d=DKd/d=DK
由于频率的倒数就是两个脉冲的间隔时间，对应于最高频率fmax的倒数则为最小的间隔时间tmin，即tmin=1/DK。显然，系统必须在tmin内通过硬件或软件完成位置检测与控制的操作。对最高速度而言，vmax的取值是受到tmin的约束。一个较好的伺服系统，调速范围D往往可达到800～1000。当今最先进的水平是在脉冲当量d=1µm的条件下，进给速度从0～240m/min范围内连续可调。
5 结论上述几方面对数控机床位置伺服系统所要求的伺服性能进行了分析，并提出了系统稳定运行的可靠性指标，该研究结果可用于伺服数控系统的设计，也可用于现有数控机床的改造以提高其工作精度。
数控机床的维修实例
我厂于 2000 年购进沈阳数控机床厂CK3263 数控车床。床身为斜床身,配日本 FANUC OT 系统,转塔选用的是意大利 BARFFADI TOE320(12 工位 ) 。使用过程中,有时也出现一些故障,多半是外围电路如接触器、电磁阀,限位开关等。使用情况总的来说比较好。我厂数控设备较多,有加工中心、数控镜床、数控车床,选配有西门子的 840D, 810D 数控系统、大森数控系统 等。我们在操作和维修上述数控系统的数控机床时,如查找故障时,只是显示 I/0 的, ０“或,1,状态,查看某些状 态需写人或翻页使用起来不大方便。而 FANUC 数控系统操作方便,编程、对刀、查找故障较为实用。尤其是该系统配备了 PLC 梯形图的动态显示功能,可迅速分析机床故障的原因和查找故障点。
另外 FANUC 数控系统还具 有强大的诊断功能,可通过自我诊断机床参数 DGN 上的信息,能很具体判断所发生故障类型,从而采取相应的措施,及时修复机床。以下是笔者应用 FANUC 数控系统功能在现场维修的实例。
故障现象一 CRT 显示 414# 报警。报警信息为,
SERVO ALARM:X －－－AXIS
DETECTION
SYSTEM ERROR
同时,伺服驱动单元的LED报警显示码为 [8] 点亮。故障分析与处理通过查看 FANUC O 系统维修说明书可知,414# 报警为“X 轴的伺服系统异常,当错误的信息输出至 DGN0720 时,伺服系统报警”。根据报警显示内容,用机床自我诊断功能检查机床参数DGN072 上的信息,发现第 4 位为,1”，而正常情况下该位应为“0”。现该位由“0” 变为,1”则为异常电流报警,同时伺服驱动单元LED 报警显示码为[8]点亮,也表示该伺服轴过电流报警。检查伺服驱动器模块,用万用表测得电源输入端阻抗只有6Ω,低于正常值,因而可判断该轴伺服驱动单元模块损坏。更换后正常。
故障现象二 转塔刀架在换刀过程时出现 2011#, 2014# 报警。
故障分析与处理查看电气使用说明书可知,2011# 报警表示转塔有故障,2014# 报警指转塔未卡紧。可能是由于精定位时接近开关未发出信号,电磁铁不能锁紧。利用 FANUC 系统具有的 PLC 梯形图动态显示功能,发现精定位接近开关 X0021.2 未亮 ( 没有接通 ) 。拆下此开关并检查,通断正常。估计是接近开关与感应块的距离不当造成的。调整两者的距离使它们保持适当的距离 0.8mm,再查看 X0021.2 信号通断正常,转塔刀架能正常 使用。
数控系统与数控机床技术发展趋势一、数控系统发展趋势
从1952年美国麻省理工学院研制出第一台试验性数控系统，到现在已走过了46年历程。数控系统由当初的电子管式起步，经历了以下几个发展阶段：分立式晶体管式－－小规模集成电路式－－大规模集成电路式－－小型计算机式－－超大规模集成电路－－微机式的数控系统。到80年代，总体发展趋势是：数控装置由NC向CNC发展；广泛采用32位CPU组成多微处理器系统；提高系统的集成度，缩小体积，采用模块化结构，便于裁剪、扩展和功能升级，满足不同类型数控机床的需要；驱动装置向交流、数字化方向发展；CNC装置向人工智能化方向发展；采用新型的自动编程系统；增强通信功能；数控系统可靠性不断提高。总之，数控机床技术不断发展，功能越来越完善，使用越来越方便，可靠性越来越高，性能价格比也越来越高。到1990年，全世界数控系统专业生产厂家年产数控系统约13万台套。国外数控系统技术发展的总体发展趋势是：●新一代数控系统采用开放式体系结构进入90年代以来，由于计算机技术的飞速发展，推动数控机床技术更快的更新换代。世界上许多数控系统生产厂家利用PC机丰富的软硬件资源开发开放式体系结构的新一代数控系统。开放式体系结构使数控系统有更好的通用性、柔性、适应性、扩展性，并向智能化、网络化方向大大发展。近几年许多国家纷纷研究开发这种系统，如美国科学制造中心（NCMS）与空军共同领导的“下一代工作站/机床控制器体系结构”NGC，欧共体的“自动化系统中开放式体系结构”OSACA，日本的OSEC计划等。开发研究成果已得到应用，如Cincinnati-Milacron公司从1995年开始在其生产的加工中心、数控铣床、数控车床等产品中采用了开放式体系结构的A2100系统。开放式体系结构可以大量采用通用微机的先进技术，如多媒体技术，实现声控自动编程、图形扫描自动编程等。数控系统继续向高集成度方向发展，每个芯片上可以集成更多个晶体管，使系统体积更小，更加小型化、微型化。可靠性大大提高。利用多CPU的优势，实现故障自动排除；增强通信功能，提高进线、联网能力。开放式体系结构的新一代数控系统，其硬件、软件和总线规范都是对外开放的，由于有充足的软、硬件资源可供利用，不仅使数控系统制造商和用户进行的系统集成得到有力的支持，而且也为用户的二次开发带来极大方便，促进了数控系统多档次、多品种的开发和广泛应用，既可通过升档或剪裁构成各种档次的数控系统，又可通过扩展构成不同类型数控机床的数控系统，开发生产周期大大缩短。这种数控系统可随CPU升级而升级，结构上不必变动。新一代数控系统控制性能大大提高数控系统在控制性能上向智能化发展。随着人工智能在计算机领域的渗透和发展，数控系统引入了自适应控制、模糊系统和神经网络的控制机理，不但具有自动编程、前馈控制、模糊控制、学习控制、自适应控制、工艺参数自动生成、三维刀具补偿、运动参数动态补偿等功能，而且人机界面极为友好，并具有故障诊断专家系统使自诊断和故障监控功能更趋完善。伺服系统智能化的主轴交流驱动和智能化进给伺服装置，能自动识别负载并自动优化调整参数。直线电机驱动系统已实用化。
总之，新一代数控系统技术水平大大提高，促进了数控机床性能向高精度、高速度、高柔性化方向发展，使柔性自动化加工技术水平不断提高。
二、数控机床发展趋势：为了满足市场和科学技术发展的需要，为了达到现代制造技术对数控技术提出的更高的要求，当前，世界数控技术及其装备发展趋势主要体现在以下几个方面：1、高速、高效、高精度、高可靠性要提高加工效率，首先必须提高切削和进给速度，同时，还要缩短加工时间；要确保加工质量，必须提高机床部件运动轨迹的精度，而可靠性则是上述目标的基本保证。为此，必须要有高性能的数控装置作保证。高速、高效：机床向高速化方向发展，可充分发挥现代刀具材料的性能，不但可大幅度提高加工效率、降低加工成本，而且还可提高零件的表面加工质量和精度。超高速加工技术对制造业实现高效、优质、低成本生产有广泛的适用性。新一代数控机床（含加工中心）只有通过高速化大幅度缩短切削工时才可能进一步提高其生产率。 超高速加工特别是超高速铣削与新一代高速数控机床特别是高速加工中心的开发应用紧密相关。90年代以来，欧、美、日各国争相开发应用新一代高速数控机床，加快机床高速化发展步伐。高速主轴单元（电主轴，转速15000－100000r/min）、高速且高加/减速度的进给运动部件（快移速度60~120m/min，切削进给速度高达60m/min）、高性能数控和伺服系统以及数控工具系统都出现了新的突破，达到了新的技术水平。随着超高速切削机理、超硬耐磨长寿命刀具材料和磨料磨具，大功率高速电主轴、高加/减速度直线电机驱动进给部件以及高性能控制系统（含监控系统）和防护装置等一系列技术领域中关键技术的解决，应不失时机地开发应用新一代高速数控机床。依靠快速、准确的数字量传递技术对高性能的机床执行部件进行高精密度、高响应速度的实时处理，由于采用了新型刀具，车削和铣削的切削速度已达到5000米~8000米/分以上；主轴转数在30000转/分 (有的高达10万转/分)以上；工作台的移动速度：（进给速度），在分辨率为1微米时，在100米/分（有的到200米/分）以上，在分辨率为0.1微米时，在24米/分以上；自动换刀速度在1秒以内；小线段插补进给速度达到12米/分。根据高效率、大批量生产需求和电子驱动技术的飞速发展，高速直线电机的推广应用，开发出一批高速、高效的高速响应的数控机床以满足汽车、农机等行业的需求。还由于新产品更新换代周期加快，模具、航空、军事等工业的加工零件不但复杂而且品种增多。●高精度从精密加工发展到超精密加工（特高精度加工），是世界各工业强国致力发展的方向。其精度从微米级到亚微米级，乃至纳米级（<10nm），其应用范围日趋广泛。超精密加工主要包括超精密切削（车、铣）、超精密磨削、超精密研磨抛光以及超精密特种加工（三束加工及微细电火花加工、微细电解加工和各种复合加工等）。随着现代科学技术的发展，对超精密加工技术不断提出了新的要求。新材料及新零件的出现，更高精度要求的提出等都需要超精密加工工艺，发展新型超精密加工机床，完善现代超精密加工技术，以适应现代科技的发展。当前，机械加工高精度的要求如下：普通的加工精度提高了一倍，达到5微米；精密加工精度提高了两个数量级，超精密加工精度进入纳米级（0.001微米），主轴回转精度要求达到0.01~0.05微米，加工圆度为0.1微米，加工表面粗糙度Ra=0.003微米等。精密化是为了适应高新技术发展的需要，也是为了提高普通机电产品的性能、质量和可靠性，减少其装配时的工作量从而提高装配效率的需要。随着高新技术的发展和对机电产品性能与质量要求的提高，机床用户对机床加工精度的要求也越来越高。为了满足用户的需要，近10多年来，普通级数控机床的加工精度已由±10μm提高到±5μm，精密级加工中心的加工精度则从±3~5μm，提高到±1~1.5μm。
●高可靠性是指数控系统的可靠性要高于被控设备的可靠性在一个数量级以上，但也不是可靠性越高越好，仍然是适度可靠，因为是商品，受性能价格比的约束。对于每天工作两班的无人工厂而言，如果要求在16小时内连续正常工作，无故障率P(t)＝99%以上的话，则数控机床的平均无故障运行时间MTBF就必须大于3000小时。MTBF大于3000小时，对于由不同数量的数控机床构成的无人化工厂差别就大多了，我们只对一台数控机床而言，如主机与数控系统的失效率之比为10：1的话（数控的可靠比主机高一个数量级）。此时数控系统的MTBF就要大于33333.3小时，而其中的数控装置、主轴及驱动等的MTBF就必须大于10万小时。当前国外数控装置的MTBF值已达6000小时以上，驱动装置达30000小时以上。
2、模块化、智能化、柔性化和集成化
●模块化、专门化与个性化机床结构模块化，数控功能专门化，机床性能价格比显著提高并加快优化。为了适应数控机床多品种、小批量的特点，机床结构模块化，数控功能专门化，机床性能价格比显著提高并加快优化。个性化是近几年来特别明显的发展趋势。
●智能化智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：－－为追求加工效率和加工质量方面的智能化，如自适应控制，工艺参数自动生成；－－为提高驱动性能及使用连接方便方面的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载自动选定模型、自整定等；－－简化编程、简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程，智能化的人机界面等；－－智能诊断、智能监控方面的内容，方便系统的诊断及维修等。●柔性化和集成化数控机床向柔性自动化系统发展的趋势是：从点（数控单机、加工中心和数控复合加工机床）、线（FMC、FMS、FTL、FML）向面（工段车间独立制造岛、FA）、体（CIMS、分布式网络集成制造系统）的方向发展，另一方面向注重应用性和经济性方向发展。柔性自动化技术是制造业适应动态市场需求及产品迅速更新的主要手段，是各国制造业发展的主流趋势，是先进制造领域的基础技术。其重点是以提高系统的可靠性、实用化为前提，以易于联网和集成为目标；注重加强单元技术的开拓、完善；CNC单机向高精度、高速度和高柔性方向发展；数控机床及其构成柔性制造系统能方便地与CAD、CAM、CAPP、MTS联结，向信息集成方向发展；网络系统向开放、集成和智能化方向发展。
3、开放性为适应数控进线、联网、普及型个性化、多品种、小批量、柔性化及数控迅速发展的要求，最重要的发展趋势是体系结构的开放性，设计生产开放式的数控系统，例如美国、欧共体及日本发展开放式数控的计划等。
4、出现新一代数控加工工艺与装备 －－为适应制造自动化的发展，向FMC、FMS和CIMS提供基础设备，要求数字控制制造系统不仅能完成通常的加工功能，而且还要具备自动测量、自动上下料、自动换刀、自动更换主轴头（有时带坐标变换）、自动误差补偿、自动诊断、进线和联网等功能，广泛地应用机器人、物流系统；－－FMC，FMS Web-based制造及无图纸制造技术；－－围绕数控技术、制造过程技术在快速成型、并联机构机床、机器人化机床、多功能机床等整机方面和高速电主轴、直线电机、软件补偿精度等单元技术方面先后有所突破。并联杆系结构的新型数控机床实用化。这种虚拟轴数控机床用软件的复杂性代替传统机床机构的复杂性，开拓了数控机床发展的新领域；－－以计算机辅助管理和工程数据库、因特网等为主体的制造信息支持技术和智能化决策系统。对机械加工中海量信息进行存储和实时处理。应用数字化网络技术，使机械加工整个系统趋于资源合理支配并高效地应用。－－由于采用了神经网络控制技术、模糊控制技术、数字化网络技术，机械加工向虚拟制造的方向发展。
西门子SINUMERIK 840D数控系统介绍一、SINUMERIK 840D数控系统性能
SINUMERIK 840D是西门子公司20世纪90年代推出的高性能数控系统。它保持西门子前两代系统SINUMERIK 880和840C的三CPU结构：人机通信CPU（MMC-CPU）、数字控制CPU（NC-CPU）和可编程逻辑控制器CPU（PLC-CPU）。三部分在功能上既相互分工，又互为支持。 在物理结构上，NC-CPU和PLC-CPU合为一体，合成在NCU（Numerical Control Unit）中，但在逻辑功能上相互独立。相对于前几代系统，SINUMERIK 840D具有以下几个特点,
（1）数字化驱动 在SINUMERIK 840D中，数控和驱动的接口信号是数字量，通过驱动总线接口，挂接各轴驱动模块。
（2）轴控规模大 最多可以配31个轴，其中可配10个主轴。
（3）可以实现五轴联动 SINUMERIK 840D可以实现X、Y、Z、A、B五轴的联动加工，任何三维空间曲面都能加工。
（4）操作系统视窗化 SINUMERIK 840D采用Windows 95作为操作平台，使操作简单、灵活，易掌握。
（5）软件内容丰富功能强大 SINUMERIK 840D可以实现加工（Machine）、参数设置（Parameter）、服务（Services）、诊断（Diagnosis）及安装启动（Start-up）等几大软件功能。
（6）具有远程诊断功能 如现场用PC适配器、MODEM卡，通过电话线实现SINUMERIK 840D与异域PC机通信，完成修改PLC程序和监控机床状态等远程诊断功能。
（7）保护功能健全 SINUMERIK 840D系统软件分为西门子服务级、机床制造厂家级、最终用户级等7个软件保护等级，使系统更加安全可靠。
（8）硬件高度集成化 SINUMERIK 840D数控系统采用了大量超大规模集成电路，提高了硬件系统的可靠性。
（9）模块化设计 SINUMERIK 840D的软硬件系统根据功能和作用划分为不同的功能模块，使系统连接更加简单。
（10）内装大容量的PLC系统 SINUMERIK 840D数控系统内装PLC最大可以配2048输入和2048输出，而且采用了Profibus现场总线和MPI多点接口通信协议，大大减少了现场布线。
（11）PC化 SINUMERIK 840D数控系统是一个基于PC的数控系统。
二、SINUMERIK 840D数控系统硬件结构 SINUMERIK 840D系统硬件组成原理如图1所示。
图1 SINUMERIK 840D数控系统硬件组成框图
下面介绍其主要的功能部件。
1,数字控制单元NCU
NCU（Numerical Control Unit）是SINUMERIK 840D数控系统的控制中心和信息处理中心，数控系统的直线插补、圆弧插补等轨迹运算和控制、PLC系统的算术运算和逻辑运算都是由NCU完成的。在SINUMERIK 840D中，NC-CPU和PLC-CPU采用硬件一体化结构，合成在NCU中。
2,人机通信中央处理单元MMC-CPU MMC-CPU的主要作用是完成机床与外界及与PLC-CPU、NC-CPU之间的通信，内带硬盘，用以存储系统程序、参数等。
3,操作员面板OP031 操作员面板OP的作用是：显示数据及图形，提供人机显示界面；编辑、修改程序及参数；实现软功能操作。 在SINUMERIK 840D中有OP031、OP032、OP032S、OP030以及PHG等5种操作员面板。其中，OP031是常使用的操作员面板。
4,机床操作面板MCP MCP的主要作用是完成数控机床的各类硬功能键的操作。主要有以下列6个硬功能键操作。 （1）操作模式键区 可选择的操作模式有JOG、MD、TEACH IN和AUTO 等4种操作模式。
（2）轴选择键区 实现轴选择，完成轴的点动进给、回参考点和增量进给。
（3）自定义键区 供用户使用，通过PLC的数据块实现与系统的联系，完成机床生产厂所要求的特殊功能。
（4）主轴操作区 主轴倍率开关，实现主轴转速0～150%倍率修调。主轴起停按钮实现主轴驱动系统的起停，一般控制主轴驱动系统的脉冲使能和驱动使能。
（5）进给轴操作区 进给轴倍率开关，实现主轴转速0～200%倍率修调。进给轴起停按钮实现进给轴驱动系统的起停，一般控制进给轴驱动系统的脉冲使能和驱动使能。
（6）急停按钮 实现机床的紧急停车，切断进给轴和主轴的脉冲使能和驱动使能。
5,I/RF主电源模块 主电源模块主要功能是实现整流和电压提升功能。
6,驱动系统
它包括主轴驱动系统和进给驱动系统两部分。
三、SINUMERIK 840D数控系统软件结构
SINUMERIK 840D系统软件结构如图2所示。图2 SINUMERIK 840D数控系统软件结构图 SINUMERIK 840D软件系统包括4大类软件：MMC软件系统、NC软件系统、PLC软件系统和通信及驱动接口软件。
1,MMC软件系统 在MMC102/103以上系统均带有5GB或10GB的硬盘，内装有基本输入、输出系统（BIOS），DR-DOS内核操作系统、Windows95操作系统，以及串口、并口、鼠标和键盘接口等驱动程序，支撑SINUMERIK与外界MMC-CPU、PLC-CPU、NC-CPU之间的相互通信及任务协调。
2,NC软件系统
NC软件系统包括下列内容,
(1)NCK数控核初始引导软件 该软件固化在EPROM中。
(2)NCK数控核数字控制软件系统它包括机床数据和标准的循环子系统，是西门子公司为提高系统的使用效能，而开发的一些常用的车削、铣削、钻削和镗削功能等软件。用户必须理解每个循环程的参数含义才能进行调用。
(3)SINUMERIK 611D驱动数据 它是指SINUMERIK 840D数控系统所配套使用的SIMODRIVE 611D数字式驱动系统的相关参数。
(4)PCMCIA卡软件系统 在NCU上设置有一个PCMCIA插槽，用于安装PCMCIA个人计算机存储卡，卡内预装有NCK驱动软件和驱动通信软件等。
3,PLC软件系统PLC软件系统包括PLC系统支持软件和PLC程序。
(1)PLC系统支持软件它支持SINUMERIK 840D数控系统内装的CPU315-2DP型可编程逻辑控制器的正常工作，该程序固化在NCU内。
(2)PLC程序它包含基本PLC程序和用户PLC程序两部分。
4,通信及驱动接口软件 它主要用于协调PLC-CPU、NC-CPU和MMC-CPU三者之间的通信。
新型STEP-NC数控加工方式
一、引言近年来数控技术得到了迅猛的发展，控制系统由早期的硬件连接方式发展到现在的基于PC的开放式数控系统。尽管硬件技术和软件技术的飞速发展给CNC的高速/高精度加工奠定了基础，但目前NC加工中所采用的编程方式还是基于半个世纪前所开发的ISO6983(G/M代码)标准，这种代码仅仅包括一些简单的运动指令(如G01、G02)和辅助指令(如M03、M08)，而不包含零件几何形状、刀具路径生成、刀具选择等信息，使得CNC与CAD/CAM通道之间形成瓶颈。数控加工中编程困难、设计与加工等信息不能完全共享的问题限制了数控系统的进一步发展，使其面临新的变革。为了解决这些问题，欧共体于1997年提出了OPTIMAL计划，将STEP(Standard for the Exchange of Product model date,ISO 10303)标准延伸到自动化制造的底层设备，开发了一种STEP-NC的数据模型，作为铣削加工编程的数据接口。该接口遵从STEP标准，具有面向对象的特征。STEP-NC将产品模型数据转换标准STEP扩展到CNC领域，重新制订了CAD/CAM与CNC之间的接口，它要求CNC系统直接使用符合STEP标准的CAD三维数据模型(包括工件几何数据、参数配置和制造特征)、工艺信息和刀具信息直接产生加工程序。
二、STEP-NC的研究现状
STEP-NC是一个面向对象的新型NC编程数据接口国际标准(ISO 14649)，它于1996年初开始制订，在2001年底成为国际标准草案(Draft International Standard,DIS)，由国际标准化组织ISO/TC184工业数据技术委员会正式命名为ISO14649，其目的旨在取代在数控机床中广泛使用的ISO 6983标准。近几年，欧美已经启动了几个有关STEP-NC的项目，如OPTIMAL、MATRAS、STEP-NC和Super Model Project等。其中欧洲的STEP-NC项目旨在实现和测试铣削加工数据接口，共有20多个CAD/CAM、NC和数控机床领域的企业和研究机构参与了该项目的研究工作。2001年，符合STEP-NC标准的二维半和三维数控铣削加工过程已经在Siemens、FIDIA公司以及欧洲开放式体系结构OSACA的CNC原型系统中得以实现，其性能在实验室环境中已得到验证。目前原型系统已在第一个用户——Daimler Chrysler公司进行评价，已测试了多面体零件的钻孔加工和二维半数控铣削加工过程，现开始测试三维数控铣削加工过程。从2000年开始，美国STEP Tools公司在国家标准技术协会NIST的资助下起动了为期3年的“超级模型” (Super Model)项目。该项目(全称为Model Driven Intelligent Control of Manufacturing)的主要目标是建立一个适合于铣削、车削的数据库和软件工具，验证CNC机床能否直接读取3D设计和制造数据，进行快速、安全和智能化的零件制造。2001年秋季，Super Model 项目与韩国开展的国际IMS STEP-NC项目中的内容合并。2000年6月韩国POHANG科技大学的STEP-NC技术国家研究实验室NRL-SNT开始了为期5年(分2个阶段进行)的STEP-NC研究计划，重点开展车削STEP-NC中从数据模型到智能化加工相关技术的研究。日本于2001年启动了名为“数字大师”(DIIGITAL MASTER)的项目，虽然该项目未列入国际IMS STEP-NC项目中，但研究工作与STEP-NC建模有关。国际IMS STEP-NC项目于2001年夏季启动，参加的国家与地区有欧盟、瑞士、美国以及韩国等，并于2003年在德国的亚琛(Aachen)市开始实施了一个IMS STEP-NC车间。韩国为了使CAD/CAM系统与CNC控制器能随时交换数据，STEP Tools公司建立了STEP-NC数据库的操作规范体系和自维护、管理体系。2000年年底，该公司完成了第一阶段的目标，在第三届IRB(Industrial Review Board)会议上演示了利用“超级模型”完成具有某种加工特性的加工对象铣削全过程。另外，该公司还与Lawrence Livermore国家实验室合作，在OMAC的基础上开发出了STEP-NC接口。此后，STEP-NC 组织在世界范围内召开了一系列会议，如2001年在德国汉诺威(Hanover)召开了开展STEP-NC工作的会议，确定了最终用户、系统供应商、以及学术研究伙伴的组成。2001年10月在德国亚琛(Aachen)召开了用于铣削的会议，由最终用户对基于西门子的2维半铣削加工解决方案进行了检测及评估。2001年11月在意大利召开了STEP-NC的轮廓切削试验会议，对第一个用于木材、玻璃及石材轮廓切削的STEP-NC原型进行了检测及评价。2002年8月在德国斯图加特讨论了车削工艺，制定了开展后续工作的时刻表。2001年12月在瑞士日内瓦会议上对第一个用于电火花加工的原型STEP-NC系统进行了测试及评估。2002年9月在德国乌尔姆讨论了将CMM集成到STEP-NC中的可能性。2002年11月在德国斯图加特会议中确定了检验、电火花加工以及轮廓切削中的关键要素。2002年10月IMS STEP-NC项目会议讨论了用于AP238协议的车削数据模型及相关注释。找到了车削模型中的注释解决方案。2002年12月在美国Boeing公司用CATIL软件生成了一个STEP-NC零件程序，然后在西门子公司的一台具有STEP-NC功能的机床上进行了运行，证明STEP-NC可支持多种不依赖于NC编程的机床。2003年6月在德国斯图加特会议上介绍了铣削、车削、电火花加工以及轮廓切削的当前进展。2003年3月12日召开的IMS STEP-NC 会议，主要的议题是数据交换的方式，STEP Tools公司演示了将AP-203文件格式(STEP标准)快速转换成AP238文件格式(STEP-NC标准)的过程。2004年10月将在德国亚琛(Aachen)召开STEP-NC检测方面的会议，内容涉及：讨论用于检测内容的数据模型定义的进展工作、讨论STEP-NC检测中关键问题的解决方案。
三、基于STEP-NC的数控系统结构自20世纪50年代以来，传统数控系统一直沿用G、M代码(ISO6983)，CNC与CAD/CAM之间的数据交换为单向传输，现场对NC程序的修改无法直接反馈到CAD/CAM系统。而采用STEP-NC标准，CNC与CAD/CAM可实现双向数据交换，使零件程序和优化的加工描述及时地反馈到设计部门(CAD)，以便设计部门及时进行数据更新，减少加工信息的丢失。目前，STEP基准已经广泛地应用于CAD/CAPP/CAM系统，因而基于STEP-NC的数控系统可直接读取CAD/CAM系统输出的STEP文件(AP238格式)，传统CAD/CAM系统中的加工编程后处理器在CAD→CAM→CNC的过程中会逐渐消失，取而代之的是在CAD/CAM系统中加入STEP-NC插件，直接输出AP238文件。考虑到ISO14649完全取代ISO6983需要一个过渡周期，因此基于STEP-NC的数控系统除了可执行AP238文件以外，还应具有执行传统G/M代码的功能。所以在基于STEP-NC的数控系统结构中，不仅要建立STEP-NC解释器 (解释AP238文件)模块，还要保留ISO6983的解释器模块，作为CNC系统的一个子系统。
图1所示的是一种采用了STEP-NC标准的数控系统结构模型，该结构模型包含了当前STEP-NC与数控系统结合的三种模式。模式1仍然采用传统的NC控制器，严格来说它只是一种过渡形式，上层符合STEP标准的CAD/CAM系统与STEP-NC接口实现双向数据流动，下层通过增加符合STEP-NC标准代码转换接口，将STEP-NC数据代码转换为G/M等代码，进而实现对现行数控系统的控制。模式2是一种比较简单、初级的模式，与模式1的区别在于下层采用了新型STEP-NC控制器，直接读取STEP数据格式加工文件。模式2从信息流动模式与控制方式来说，已经完全符合STEP-NC的标准，具备了下一代数控机床的特性，是真正意义上的基于STEP-NC的数控系统模型。模式3是模式2的发展与完善，系统的集成度更高，设计层与车间层之间的功能也将重新划分，CAM系统宏观规划与CAD系统集成，微观功能与车间层的现场编程模块SFP(Shop Floor Programming)集成。为了使控制系统进一步实现智能化，在数控系统结构模式3中，还建立了基于STEP-NC的智能模块，实现各种智能化操作，包括刀轨生成,刀具的自动选择、刀具监控、误差检测补偿、在线测量和突发事件处理等许多数控系统的高级功能，以提高生产效率和加工质量。图1 基于STEP-NC的数控系统结构模型四、基于STEP－NC的数控图形编程系统现行常规的数控图形编程系统基于ISO6983标准，该标准是一种面向加工过程的数控编程规范。图2所示的是传统数控图形编程系统的主流程，流程中的设计信息均符合IGES(Initial GraphicsExchange Specification)表达规范(IGES只是关于几何信息交换的标准，随着数控技术的发展已逐渐被STEP所代替)。由图2可知，CAD模块生成的设计信息经过数据模块进行精简和计算，同时通过人机交互方式进行工艺流程设计，产生描述刀具运动的刀位文件，经后置处理模块生成驱动机床运动的数控代码。由于ISO6983（G、M代码）标准所能描述的信息量少，所以这种编程系统不能为零件加工提供更为复杂的描述。另外，由于CAD/CAM系统、数控系统及其他的扩展部分之间的数据不能进行双向交换，造成了加工过程中大量信息转换工作重复进行的现象。
图3所示的是基于STEP－NC的新型数控图形编程系统主流程。该流程中CAD图形设计模块产生的数据表达形式符合STEP标准，由模型信息(AP203)、几何信息(AP214)以及特征信息(AP224)等信息组成。其中模型信息是编程系统用来从标准模型库中提取符合该产品的加工模型的依据，几何信息是用来确定具体刀具轨迹的依据，特征信息是进行工艺流程设计的依据。设计模块的信息传递给工艺规划模块后，添加工艺信息(AP213)生成数控指令所需信息(AP238)，再传给指令生成模块，生成NC指令。最后生成刀具轨迹，并进行切削仿真和碰撞检查，形成检查信息(AP219)。如果产生碰撞，该信息将进行反馈修改，由于检测信息表达也符合STEP标准，所以能被设计模块识别，各个模块均可根据反馈信息进行修改。与现行的数控系统相比，该系统的所有数据表达都符合STEP标准，系统内部数据就可实现双向流动。图3 基于STEP－NC的新型数控图形编程系统主流程图五、STEP-NC数控加工方式的发展趋势目前STEP-NC标准仅完成了一部分，国内外对基于STEP-NC的数控技术研究处于起步阶段，但其发展势头强劲。已获得的研究成果表明，该技术将对数控技术乃至机械制造业带来深远的影响，主要体现在以下几个方面：
(1)数控机床将废弃沿用已久的G、M等代码(ISO 6983)，代之以更加高效、易于理解和操作更方便、描述性更强的数控语言。这种数控程序通过一系列的加工任务(工作步骤)描述制造过程中的所有操作，以面向对象(而不是面向动作)的编程使得现场编程界面大为改观。根据目前的进展推测，STEP-NC的广泛应用将在近10年内实现，G、M代码将从此成为历史。
(2) CAD/CAM/CNC之间可实现无缝连接。CAD/CAM与CNC的双向数据流动，使得设计部门能够清楚的了解到加工实况，并且可根据现场编程返回来的信息对生产规划进行及时快速的调整，生产效率可得到极大的提高。另外，CAD、CAM、CNC之间的功能将会重新划分：CAM系统的宏观规划将与CAD系统集成，微观功能将与CNC集成。
(3)实现完全意义上的开放式智能数控加工。由于ISO-6983(G/M代码)的加工信息量过少，因此各机床生产商对G代码都进行了基本语义外的扩展，造成各种类型的数控机床控制系统之间互不兼容，阻碍数据的交流和信息共享，形成“信息孤岛”，难以实现系统的开放性。与此相反，如采用STEP-NC标准，其数据格式、接口标准完全一致，且STEP-NC数据包含了加工产品所需的所有信息，对于STEP-NC控制器而言，它只需要告诉CNC要加工的内容，具体动作由CNC自行决定，使程序具有良好的互操作性和可移植性，为CNC系统的开放性和智能化奠定了稳固的基础。
(4)网络化设计/制造成为现实。现代制造企业通过网络共享各种信息，同时由于全球制造企业采用统一的STEP-NC数据接口标准，企业之间的数据流动可以在基于PC机的CNC机床与数据库服务器之间直接进行，操作人员只需要对数据库中的三维工件模型进行简单的参数设置，就可以使机床实现预期动作。不难想象，在基于网络化制造的基础上，大量的数字化产品模型数据库将会出现，数字制造更趋多元化。
六、结束语STEP-NC是由国际标准化组织(ISO)近年来发展起来的一个世界性的标准，它将STEP基准扩展到数控加工领域，为CNC的开放性和智能化提供了广阔的发展空间，同时它也解决了CNC与CAD/CAM之间双向无缝连接的核心问题，消除了长期以来困扰人们的数据不兼容问题，也为网络制造、敏捷制造、虚拟制造、并行工程等先进制造技术和模式提供了技术保证。据STEP Tools公司的研究数据表明：STEP-NC的应用将使目前加工前数据准备时间减少75%，工艺规划时间减少35%，加工时间减少50%。可见，大力开展基于STEP-NC的CNC系统(特别是标准制定、数据库和STEP-NC控制器)的研究对于提高我国数控水平乃至全面提高自动化制造水平是至关重要的
MasterCAM V8.0版 C-Hook (*.dll) 应用程序简介
MasterCAM V8.0版 C-Hook (*.dll) 应用程序简介
使用方法ALT键（＋）C键一齐按 ADIM－ 自动标注顺序尺寸
ANIMATE－播放各层之内容（须先产生－文字档）
ASPHERE－以特殊之多次方程式产生在非球面形状上的点、线、弧或曲线
BBOX－快速建立包围选取图素之立方体
BREAKCIR－将所有与系统颜色相同之《全圆》，打断成若干圆弧。
*CAT2MC7－CATIA之转档程式
CON2SPL－将曲面曲线转成参数式曲线
CONTAIN5－将叁轴的刀具路径（.nci）转成五轴刀具路径
CVIEW－设定C轴加工之刀具面、构图面及起始角度
DIGITIZE－让数位板可绘图2D的点、直线、曲线
DRAWPOCK－绘制特殊之槽形
DRILLPT－绘出与系统颜色相同之《全圆》的圆心点
FILCHAIN－同连续倒圆角，并可指定串连的方向
FILCHAIN－将3D曲面压平成2D曲面
FPLOT－依照设定的方程式绘出图形（点、直线、曲线、曲面）
GEAR－绘制正齿轮之外形
GRIDPOCK－在一封闭之区域内,以排版方式绘制所需的点
HIGHFEED－高速加工；依切削量自动调整进给率
HSPOCK－将《平行环切并清角》之挖槽路径中的直线清角部份改为回路
HTABLE－统计全圆之资料
MAP－人一曲面映射其曲面线至另一曲面
MERGEISL－合并简化要挖槽的岛屿，加快刀具路径之计算速度
MP－执行铣床之后处理程式(.nci e.nc)
MPL－执行车床之后处理程式(.nci e.nc)
RAMPCTR-直接产生一非关连性的斜线进刀之外形铣削路径
READHPGL－将HPGL格工之绘图档(.plt)转成几何图形
REMACH－产生刀具路径之中心线图线，以供外形清角用
RMNODES－依指定的误差值减少曲线之节点或控制点
RP－反转铣床之后处理程式(.nci e.nc)
RPL－反转车床之后处理程式(.nci e.nc)
RUNCLATH－将包含铣床及车床之.nci档转成.nc档
RUNOLD－将旧版之.nci档转成.nc档
SAMEAS－将系统属性（颜色、层次、线型、线宽）改成与选取的图素相同
SECTILN－将.nci档依指定的容量分割
SETDIRS－设定资料路径
SETUPSHT－自动显示加工报表
SHAPES－绘制特殊之外形（矩形、键槽形、D形、双D形、椭圆）
SORTIGES－将选取的图素依IGES格式重新设定其颜色及层别（参考Sortiges.dat）
SPIRAL－依指定的起始值及终止值，绘制螺旋线
SQUASH－将3D之曲线投影到构图面
THDMILL－螺旋状加工
THELIX－依指定的锥度角，绘制螺旋线
*UNFOLD－钣金展开
UPTXT7－更新旧版后处理程式之文字档
VOLUME－由刀具路径档（.nci）计算体积
注：标示*的应用程式须另付费
相关之详细说明，请参考该档之DOC档用好机床诊断功能---GE-FANUC外围故障维修二例
FANUC 系统 i 系列产品比 OM, OT 等产品配备了更强大的诊断功能和操作信息显示功能,给机床用户使用和 维修带来了极大方便。根据系统显示的操作信息和 PMC 软继电器,I/0 状态,可以很方便地查找系统外围故障,使故障原因查找时间大为缩短。
1 例 1
一台德国产立式动立柱高速加工中心,配 GE FANUC 21i 系统,除 X 轴,Y 轴,Z 轴和主轴外,还配置了一根第四轴和第五轴。该机床快移速度为 60m/min,切削进给速度为 2.4m/min 以上,任意点可换刀,换刀时间小于 1s,加工效率是普通加工中心的七八倍,受到业内人士交口称赞。
但机床自交机验收后,加工中偶尔出现第五轴未夹紧信息,引发进给停止,删除信息后可继续加工,发生频率 逐渐由一天一次上升到一天几次。后来此信息转为报警,按 RESET 键才可消除,程序需从中断点重新执行,才可继续加工。此故障严重影响了生产正常进行。该机床四、五轴为液压锁紧式,转动时放松,加工时锁紧。通过检修,发现可换触点组合常开点分断不畅。更换此触点组合后开机试验,故障排除。
此例中,系统,PMC 运行良好,感测元件、执行元件动作正常,由于继电器质量欠佳、触点粘连,导致 DC24V 直接加到电磁阀线圈,而不受系统控制从而引发故障。正是从机床诊断信息出发,结合 PMC I/0 状态,从中发现了问题,找到了故障器件。
2 例 2
同上例机床,加工中出现油压马达超温报警,NC 停止,动力停止。机床配置德国某公司液压系统,油压箱、油 泵和电动机集成在一起,总体积不超过20L,储能器 0.040L,工作压力 21MPa。通过检查,怀疑本身气密检测装置有问题,将两检测装置对调,故障现于另一夹具,证实为气密检测装置质量缺陷。更换新品,故障排除。
此例中,表面故障为油压马达超温,由于机床设置的许多自动功能,其起因却是检测器件不良导致机床夹具不断夹紧放松,引起油泵电动机频繁启动而过热。这就要求维修人员根据机床显示的信息和实际工作原理,结合 PMC 状态,全面分析追根求源,才能找到故障症结从而最终解决问题。
3 结束语数控系统的不断发展,使得系统功能进一步扩展,运行更加稳定,给最终用户提供了更广阔的使用空间。完美的系统,由机床厂家可靠的装配质量和零部件质量来陪衬,才能发挥效能。差的装配质量和零部件质量会让一台精美的机床逊色不少，我想这就是本文的最后一句话了。
mastercam构图方法简介
画图步骤,
首先消化图纸，弄清图纸所要表达的几何形状，主要的模具结构，主要曲面的构面方法，方可以着手画图。先正视图，然后在上面画各种剖面，表达主要尺寸，搭好线架构，再构几种曲面，着色看效果，修改不合要求的地方。
其过程简图：
消化图→画正视图→画剖视图→构全貌→着色→完成 。
各种面构建完后，立体图就算画好了，将图移到分中位置，即图形中心移到坐标原点位置，图形最高移到Z=0点，乘以缩水率，存档。一般这个图可以做铜公了。
铜公图在前或者边视图与旋转180度后。加上分型面，前模原身留出的部分，就变成了前模图。
铜公图缩去料位，加上分型面，后模厚身留的部分，就变成了后模图，如果料位是均匀的，只要在加工时将加工余量高成负料主可以了，不用改图。
二常用画衅技巧。
Mastercam常用的构图法有直纹（ruled surface），扫描(swept)，昆氏(coons)，举升(lofted)，牵引(draft)，旋转(ruled)。直纹曲面的特点是二条曲线扫描，一圈的形状就是相同的，如剖切线是圆弧，则圆的大小，圆心的Z值，半径都要一样才可以扫描，是一种规则曲面，昆氏曲面是由封闭，边界构成的面，是一种应用广泛的不规则曲面。举升曲面也是一种不规则曲面，但它只能控制一个方向，如要控制另外一个方向。则只有增加曲线的密度，在一些特殊的地方，如刀，勺，叉，鹅蛋形，飞机等，用举升面可以方便地构出而来。旋转曲面是一种规则曲面，用于加转体。牵引曲面常用于画出模斜度。交角的处理。对于三个面相交的角部处理是经常碰到的构面难题，对于这种情况，一般常用的方法有三种1）倒固定圆角2)倒变R圆角。一般不用BEND连接方法。要注意的是要在大R角上倒小R角，不要在小R角倒大R角。三面倒圆面的交面处理，先找出倒角面的边界线，再找出边界线的交点，将它连成线，然后修剪相交面，类似另外两个面。最后找出边界作成昆氏面。曲面修剪 曲面的修剪是构建立体图的另一个难题，象倒圆角时常常修剪不好，有几条技巧：
不要用面修剪曲面，而必用曲线，象倒圆角时找出圆角面的边界线，用边界线去修剪。 修剪面的曲面线要大于面,而且曲线不要刚好在面的边界上。 选择合理的构图面，变换不同的构图面修剪。 将允许的误差改大一些。 有时要反复多试一试，看能不能剪掉。 将曲线近似转换成直线圆弧，有时也可以修剪，mastercam修剪的功能是比较差的，但是反复试，多用用种方法，耐心点也是可以修剪的。
典型数控机床维修方法一．西门子3系统的维修1）电源接通后无基本画面显示（a）电路板03840号板上无监控灯显示（b）03840号电路板上监控灯亮①监控灯闪烁。如果监控灯闪烁频率为1Hz，则EPROM有故障；如果闪烁频率为2Hz，则PLC有故障；如以4Hz频率闪烁，则保持电池报警，表示电压已不足。②监控灯左灭右亮。表示操作面板的接口板03731板有故障或CRT有故障。③监控灯常亮。这种故障，通常的原因有：CPU有故障；EPROM有故障；系统总线（即背板）有故障、电路板上设定有误、机床数据错误、以及电路板（如存储器板、耦合板、测量板）的硬件有故障。2）CRT上显示混乱（a）保持电池（锂电池）电压太低，这时一般能显示出711号报警。（b）由于电源板或存储曾被拔出，从而造成存储区混乱。这是一种软故障，只要将CNC内部程序清除并重新输入即可排除故障。（c）电源板或存储器板上的硬件故障造成程序显示混乱。（d）如CRT上显示513号报警，表示存储器的容量不够。3）在自动方式下程序不能启动（a）如此时产生351号报警，表示CNC系统启动之后，未进行机床回基准点的操作。（b）系统处于自动保持状态。（c）禁止循环启动。 检查PLC与NC间的接口信号Q64.3。4）进给轴运动故障（a）进给轴不能运动。造成此故障的原因有：①操作方式不对；②从PLC传至NC的信号不正常；③位控板有故障（如03350，03325，03315板有故障）。④发生22号报警，它表示位置环未准备好。⑤测量系统有故障。如产生108，118，128，138号报警，这是测量传感器太脏引起的。如产生104，114，124，134报警，则位置环有硬件故障。⑥运动轴处于软件限位状态。只要将机床轴往相反方向运动即可解除。⑦当发生101，111，121，131号报警时，表示机床处于机械夹紧状态。（b）进给轴运动不连续。（c）进给轴颤动。①进给驱动单元的速度环和电流环参数没有进行最佳化或交流电机缺相或测速元件损坏，均可引起进给轴颤动。②CNC系统的位控板有故障。③机构磨擦力太大。④数控机床数据有误，有关机床数据的正确设定如下。（d）进给轴失控。①如有101，111，121，131号报警请对夹紧进行检查。②如有102，112，122，132号报警，则说明指令值太高。③进给驱动单元有故障。④数控机床数据设定错误，造成位置控制环路为正反馈。⑤CNC装置输至驱动单元的指令线极性错误。（e）103～133号报警。这是轮廓监控报警。速度环参数没有最佳化或者KV系数太大。（f）105～135号报警。位置漂移太大引起的。移量超过500mv，检查漂移补偿参数N230～N233。5）主轴故障 如果实际主轴转速超过所选齿轮的最高转速，则产生225号报警；如主轴位置环监控发生故障，则发生224号报警。6）V·24串行接口报警（a）20秒内仍未发送或接收到数据时：①外部设备故障；②电缆有误；③03840板有故障。（b）穿孔纸带信息不能输入，其原因有：①操作面板上钥匙开关在关的位置，从而造成纸带程序不能输入；②如果0384号板上的数据保护开关不在释放位置时，不能输入数据纸带；③如果不能输入L80～L99和L900～L999号子程序，则多是由于PLC与NC接口信号Q64·3为“1”（循环禁止）引起的。（c）停止位错误。①波特率设定错误；②阅读机有故障；③机床数据错误。
1.1 数控编程的基本概念数控编程是从零件图纸到获得数控加工程序的全过程。它的主要任务是计算加工走刀中的刀位点（cutter location point简称CL点）。刀位点一般取为刀具轴线与刀具表面的交点，多轴加工中还要给出刀轴矢量。
1.2 数控编程技术的发展概况
为了解决数控加工中的程序编制问题，50年代，MIT设计了一种专门用于机械零件数控加工程序编制的语言，称为APT（Automatically Programmed Tool）。其后，APT几经发展，形成了诸如APTII、APTIII（立体切削用）、APT（算法改进，增加多坐标曲面加工编程功能）、APT-AC（Advanced contouring）(增加切削数据库管理系统)和APT-/SS（Sculptured Surface）(增加雕塑曲面加工编程功能)等先进版。采用APT语言编制数控程序具有程序简炼，走刀控制灵活等优点，使数控加工编程从面向机床指令的“汇编语言”级，上升到面向几何元素椀恪⑾摺⒚娴母呒队镅约叮?/FONT>APT仍有许多不便之处：采用语言定义零件几何形状，难以描述复杂的几何形状，缺乏几何直观性；缺少对零件形状、刀具运动轨迹的直观图形显示和刀具轨迹的验证手段；难以和CAD数据库和CAPP系统有效连接；不容易作到高度的自动化，集成化。针对APT语言的缺点，1978年，法国达索飞机公司开始开发集三维设计、分析、NC加工一体化的系统，称为为CATIA。随后很快出现了象EUCLID，UGII，INTERGRAPH，Pro/Engineering，MasterCAM及NPU/GNCP等系统，这些系统都有效的解决了几何造型、零件几何形状的显示，交互设计、修改及刀具轨迹生成，走刀过程的仿真显示、验证等问题，推动了CAD和CAM向一体化方向发展。到了80年代，在CAD/CAM一体化概念的基础上，逐步形成了计算机集成制造系统（CIMS）及并行工程（CE）的概念。目前，为了适应CIMS及CE发展的需要，数控编程系统正向集成化和智能化方向发展。在集成化方面，以开发符合STEP（Standard for the Exchange of Product Model Data）标准的参数化特征造型系统为主，目前已进行了大量卓有成效的工作，是国内外开发的热点；在智能化方面，工作刚刚开始，还有待我们去努力。2.NC刀具轨迹生成方法研究发展现状数控编程的核心工作是生成刀具轨迹，然后将其离散成刀位点，经后置处理产生数控加工程序。下面就刀具轨迹产生方法作一些介绍。
2.1 基于点、线、面和体的NC刀轨生成方法
CAD技术从二维绘图起步，经历了三维线框、曲面和实体造型发展阶段，一直到现在的参数化特征造型。在二维绘图与三维线框阶段，数控加工主要以点、线为驱动对象，如孔加工，轮廓加工，平面区域加工等。这种加工要求操作人员的水平较高，交互复杂。在曲面和实体造型发展阶段，出现了基于实体的加工。实体加工的加工对象是一个实体（一般为CSG和B-REP混合表示的），它由一些基本体素经集合运算（并、交、差运算）而得。实体加工不仅可用于零件的粗加工和半精加工，大面积切削掉余量，提高加工效率，而且可用于基于特征的数控编程系统的研究与开发，是特征加工的基础。实体加工一般有实体轮廓加工和实体区域加工两种。实体加工的实现方法为层切法（SLICE），即用一组水平面去切被加工实体，然后对得到的交线产生等距线作为走刀轨迹。 本文从系统需要角度出发，在ACIS几何造型平台上实现了这种基于点、线、面和实体的数控加工。
2.2 基于特征的NC刀轨生成方法
参数化特征造型已有了一定的发展时期，但基于特征的刀具轨迹生成方法的研究才刚刚开始。特征加工使数控编程人员不在对那些低层次的几何信息（如：点、线、面、实体）进行操作，而转变为直接对符合工程技术人员习惯的特征进行数控编程，大大提高了编程效率W.R.Mail和A.J.Mcleod在他们的研究中给出了一个基于特征的NC代码生成子系统，这个系统的工作原理是：零件的每个加工过程都可以看成对组成该零件的形状特征组进行加工的总和。那么对整个形状特征或形状特征组分别加工后即完成了零件的加工。而每一形状特征或形状特征组的NC代码可自动生成。目前开发的系统只适用于2.5D零件的加工。Lee and Chang开发了一种用虚拟边界的方法自动产生凸自由曲面特征刀具轨迹的系统。这个系统的工作原理是：在凸自由曲面内嵌入一个最小的长方块，这样凸自由曲面特征就被转换成一个凹特征。最小的长方块与最终产品模型的合并就构成了被称为虚拟模型的一种间接产品模型。刀具轨迹的生成方法分成三步完成：（1）、切削多面体特征；（2）、切削自由曲面特征；（3）、切削相交特征。Jong-Yun Jung研究了基于特征的非切削刀具轨迹生成问题。文章把基于特征的加工轨迹分成轮廓加工和内区域加工两类，并定义了这两类加工的切削方向，通过减少切削刀具轨迹达到整体优化刀具轨迹的目的。文章主要针对几种基本特征（孔、内凹、台阶、槽），讨论了这些基本特征的典型走刀路径、刀具选择和加工顺序等，并通过IP（Inter Programming）技术避免重复走刀，以优化非切削刀具轨迹。另外，Jong-Yun Jong还在他1991年的博士论文中研究了制造特征提取和基于特征的刀具及刀具路径。特征加工的基础是实体加工，当然也可认为是更高级的实体加工。但特征加工不同于实体加工，实体加工有它自身的局限性。特征加工与实体加工主要有以下几点不同：从概念上讲，特征是组成零件的功能要素，符合工程技术人员的操作习惯，为工程技术人员所熟知；实体是低层的几何对象，是经过一系列布尔运算而得到的一个几何体，不带有任何功能语义信息； 实体加工往往是对整个零件（实体）的一次性加工。但实际上一个零件不太可能仅用一把刀一次加工完，往往要经过粗加工、半精加工、精加工等一系列工步，零件不同的部位一般要用不同的刀具进行加工；有时一个零件既要用到车削，也要用到铣削。因此实体加工主要用于零件的粗加工及半精加工。而特征加工则从本质上解决了上述问题； 特征加工具有更多的智能。对于特定的特征可规定某几种固定的加工方法，特别是那些已在STEP标准规定的特征更是如此。 如果我们对所有的标准特征都制定了特定的加工方法，那么对那些由标准特征够成的零件的加工其方便性就可想而知了。倘若CAPP系统能提供相应的工艺特征，那么NCP系统就可以大大减少交互输入，具有更多的智能。而这些实体加工是无法实现的； 特征加工有利于实现从CAD、CAPP、NCP及CNC系统的全面集成，实现信息的双向流动，为CIMS乃至并行工程（CE）奠定良好的基础；而实体加工对这些是无能为力的。 2.3 现役几个主要CAD/CAM系统中的NC刀轨生成方法分析现役CAM的构成及主要功能 目前比较成熟的CAM系统主要以两种形式实现CAD/CAM系统集成：一体化的 CAD/CAM系统（如：UGII、Euclid、Pro/ENGINEER等）和相对独立的CAM系统（如：Mastercam、Surfcam等）。前者以内部统一的数据格式直接从CAD系统获取产品几何模型，而后者主要通过中性文件从其它CAD系统获取产品几何模型。然而，无论是哪种形式的CAM系统，都由五个模块组成，即交互工艺参数输入模块、刀具轨迹生成模块、刀具轨迹编辑模块、三维加工动态仿真模块和后置处理模块。下面仅就一些著名的CAD/CAM系统的NC加工方法进行讨论。
UGII加工方法分析
一般认为UGII是业界中最好，最具代表性的数控软件。其最具特点的是其功能强大的刀具轨迹生成方法。包括车削、铣削、线切割等完善的加工方法。其中铣削主要有以下功能：Point to Point：完成各种孔加工； Panar Mill：平面铣削。包括单向行切，双向行切，环切以及轮廓加工等； Fixed Contour：固定多轴投影加工。用投影方法控制刀具在单张曲面上或多张曲面上的移动，控制刀具移动的可以是已生成的刀具轨迹，一系列点或一组曲线； Variable Contour：可变轴投影加工；
Parameter line：等参数线加工。可对单张曲面或多张曲面连续加工； Zig-Zag Surface：裁剪面加工；
Rough to Depth：粗加工。将毛坯粗加工到指定深度； Cavity Mill：多级深度型腔加工。特别适用于凸模和凹模的粗加工；
Sequential Surface：曲面交加工。按照零件面、导动面和检查面的思路对刀具的移动提供最大程度的控制。
EDS Unigraphics还包括大量的其它方面的功能，这里就不一一列举了。
STRATA加工方法分析
STRATA是一个数控编程系统开发环境，它是建立在ACIS几何建模平台上的。它为用户提供两种编程开发环境，即NC命令语言接口和NC操作C++类库。它可支持三轴铣削，
车削和线切割NC加工，并可支持线框、曲面和实体几何建模。其NC刀具轨迹生成方法是基于实体模型。
STRATA基于实体的NC刀具轨迹生成类库提供的加工方法包括,Profile Toolpath：轮廓加工；
AreaClear Toolpath：平面区域加工； SolidProfile Toolpath：实体轮廓加工；
SolidAreaClear Toolpath：实体平面区域加工； SolidFace ToolPath：实体表面加工；
SolidSlice ToolPath：实体截平面加工； Language-based Toolpath：基于语言的刀具轨迹生成。
其它的CAD/CAM软件，如Euclid,Cimitron,CV,CATIA等的NC功能各有千秋，但其基本内容大同小异，没有本质区别。
2.4 现役CAM系统刀轨生成方法的主要问题按照传统的CAD/CAM系统和CNC系统的工作方式，CAM系统以直接或间接（通过中性文件）的方式从CAD系统获取产品的几何数据模型。CAM系统以三维几何模型中的点、线、面、或实体为驱动对象，生成加工刀具轨迹，并以刀具定位文件的形式经后置处理，以NC代码的形式提供给CNC机床，在整个CAD /CAM及CNC系统的运行过程中存在以下几方面的问题：
CAM系统只能从CAD系统获取产品的低层几何信息，无法自动捕捉产品的几何形状信息和产品高层的功能和语义信息。因此，整个CAM过程必须在经验丰富的制造工程师的参与下，通过图形交互来完成。如：制造工程师必须选择加工对象（点、线、面或实体）、约束条件（装夹、干涉和碰撞等）、刀具、加工参数（切削方向、切深、进给量、进给速度等）。整个系统的自动化程度较低。 在CAM系统生成的刀具轨迹中，同样也只包含低层的几何信息（直线和圆弧的几何定位信息），以及少量的过程控制信息（如进给率、主轴转速、换刀等）。因此，下游的CNC系统既无法获取更高层的设计要求（如公差、表面光洁度等），也无法得到与生成刀具轨迹有关的加工工艺参数。 CAM系统各个模块之间的产品数据不统一，各模块相对独立。例如刀具定位文件只记录刀具轨迹而不记录相应的加工工艺参数，三维动态仿真只记录刀具轨迹的干涉与碰撞，而不记录与其发生干涉和碰撞的加工对象及相关的加工工艺参数。 CAM系统是一个独立的系统。CAD系统与CAM系统之间没有统一的产品数据模型，即使是在一体化的集成CAD/CAM系统中，信息的共享也只是单向的和单一的。CAM系统不能充分理解和利用CAD系统有关产品的全部信息，尤其是与加工有关的特征信息，同样CAD系统也无法获取CAM系统产生的加工数据信息。这就给并行工程的实施带来了困难。
CNC加工中心中几组常用指令的区别及编程技巧
1,暂停指令
G04X（U）_/P_ 是指刀具暂停时间（进给停止，主轴不停止），地址P或X后的数值是暂停时间。X后面的数值要带小数点，否则以此数值的千分之一计算，以秒（s）为单位，P后面数值 不能带小数点（即整数表示），以毫秒（ms）为单位。 例如，G04 X2.0;或G04 X2000; 暂停2秒 G04 P2000;
但在某些孔系加工指令中（如G82、G88及G89），为了保证孔底的精糙度，当刀具加工至孔底时需有暂停时间，此时只能用地址P表示，若用地址X表示，则控制系统认为X是X轴坐标值进行执行。 例如，G82X100.0Y100.0Z-20.0R5.0F200P2000;钻孔（100.0，100.0）至孔底暂停2秒 G82X100.0Y100.0Z-20.0R5.0F200X2.0； 钻孔（2.0，100.0）至孔底不会暂停。
2,M00、M01、M02和M30的区别与联系 M00为程序无条件暂停指令。程序执行到此进给停止，主轴停转。重新启动程序，必须先回? 絁OG状态下，按下CW（主轴正转）启动主轴，接着返回AUTO状态下，按下START键才能启动程序。 M01为程序选择性暂停指令。程序执行前必须打开控制面板上OP STOP键才能执行，执行后的效果与M00相同，要重新启动程序同上。 M00和M01常常用于加工中途工件尺寸的检验或排屑。 M02为主程序结束指令。执行到此指令，进给停止，主轴停止，冷却液关闭。但程序光标停在程序末尾。 M30为主程序结束指令。功能同M02，不同之处是，光标返回程序头位置，不管M30后是否还有其他程序段。 3,地址D、H的意义相同 刀具补偿参数D、H具有相同的功能，可以任意互换，它们都表示数控系统中补偿寄存器的地址名称，但具体补偿值是多少，关键是由它们后面的补偿号地址来决定。不过在加工中心中，为了防止出错，一般人为规定H为刀具长度补偿地址，补偿号从1～20号，D为刀具半径补偿地址，补偿号从21号开始（20把刀的刀库）。 例如，G00G43H1Z100.0; G01G41D21X20.0Y35.0F200;
4,镜像指令
镜像加工指令M21、M22、M23。当只对X轴或Y轴进行镜像时，切削时的走刀顺序（顺铣与逆铣），刀补方向，圆弧插补转向都会与实际程序相反，如图1所示。当同时对X轴和Y轴进行镜像时，走刀顺序，刀补方向，圆弧插补转向均不变。
注意：使用镜像指令后必须用M23进行取消，以免影响后面的程序。在G90模式下，使用镜像或取消指令，都要回到工件坐标系原点才能使用。否则，数控系统无法计算后面的运动轨迹，会出现乱走刀现象。这时必须实行手动原点复归操作予以解决。主轴转向不随着镜像指令变化。 图1 镜像时刀补、顺逆变化
5,圆弧插补指令
G02为顺时针插补，G03为逆时针插补，在XY平面中，格式如下：G02/G03X_Y_I_K_F_或G02/G 03 X_Y_R_F_，其中X、Y为圆弧终点坐标，I、J为圆弧起点到圆心在X、Y轴上的增量值，R为圆弧半径，F为进给量。 在圆弧切削时注意，q≤180°，R为正值；q>180°，R为负值；I、K的指定也可用R指定，当两者同时被指定时，R指令优先，I、K无效；R不能做整圆切削，整圆切削只能用I、J、K编程，因为经过同一点，半径相同的圆有无数个，如图2所示。
图2 经过同一点的圆 当有I、K为零时，就可以省略；无论G90还是G91方式，I、J、K都按相对坐标编程；圆弧插补时，不能用刀补指令G41/G42。
6,G92与G54～G59之间的优缺点 使用G92，否则G54～G59会被替换，应当避免，如表1所示。 表1 G92与工作坐标系的区别注意：（1）一旦使用了G92设定坐标系，再使用G54～G59不起任何作用，除非断电重新启动系统，或接着用G92设定所需新的工件坐标系。（2）使用G92的程序结束后，若机床没有回? 紾92设定的原点，就再次启动此程序，机床当前所在位置就成为新的工件坐标原点，易发生事故。所以，希望广大读者慎用。
7,编制换刀子程序。
在加工中心上，换刀是不可避免的。但机床出厂时都有一个固定的换刀点，不在换刀位置，便不能够换刀，而且换刀前，刀补和循环都必须取消掉，主轴停止，冷却液关闭。条件繁多，如果每次手动换刀前，都要保证这些条件，不但易出错而且效率低，因此我们可以编制一个换刀程序保存谙低衬诖婺冢诨坏妒保贛DI状态下用M98调用就可以一次性完成换刀动作。
以PMC-10V20加工中心为例，程序如下,
O2002; (程序名)
G80G40G49 ; （取消固定循环、刀补）
M05; (主轴停止)
M09; (冷却液关闭)
G91G30Z0; （Z轴回到第二原点，即换刀点）
M06; （换刀）
M99; （子程序结束）
在需要换刀的时候，只需在MDI状态下，键入“T5M98P2002”，即可换上所需刀具T5，从而避免了许多不必要的失误。广大读者可根据自己机床的特点，编制相应的换刀子程序。
8．其他
程序段顺序号，用地址N表示。一般数控装置本身存储器空间有限（64K），为了节省存储空间，程序段顺序号都省略不要。N只表示程序段标号，可以方便查找编辑程序，对加工过程不起任何作用，顺序号可以递增也可递减，也不要求数值有连续性。但在使用某些循环指令，跳转指令，调用子程序及镜像指令时不可以省略。
9．同一条程序段中，相同指令（相同地址符）或同一组指令，后出现的起作用。
例如，换刀程序，T2M06T3; 换上的是T3而不是T2;
G01G00X50.0Y30.0F200;执行的是G00（虽有F值，但也不执行G01）。
不是同一组的指令代码，在同一程序段中互换先后顺序执行效果相同。
G90G54G00X0Y0Z100.0;
G00G90G54X0Y0Z100.0;
以上各项均在PMC-10V20（FANUC SYSTEM）加工中心上运行通过。在实际应用中，只有深刻理解各种指令的用法和编程规律。
FANUC 0i系统的原理框图和维修方法
1FANUC 0i系统主CPU板的构成框图读者要想对数控系统有一个准确的维修思路，首先要了解该数控系统的硬件结构，为此，本文首先给出FANUC 0i系统主CPU板的构成框图。FANUC 0i系统与FANUC 16/18/21等系统的结构相似，均为模块化结构。如下图所示0i的主CPU板上除了主CPU及外围电路之外，还集成了FROM&SRAM模块，PMC控制模块，存储器＆主轴模块，伺服模块等，其集成度较FANUC 0系统（0系统为大板结构）的集成度更高，因此0i控制单元的体积更小。
2 系统故障分析与处理方法
当系统电源打开后，如果电源正常，数控系统则会进入系统版本号显示画面（如下图所示），系统开始进行初始化。如果系统出现硬件故障，显示屏上会出现900—973号报警提示用户。下面介绍出现系统报警时的原因和处理方法。
2.1 900号报警（ROM奇偶校验错误）此报警表示发生了ROM奇偶错误。要点分析：系统中的FROM在系统初始化过程中都要进行奇偶校验。当校验出错时，则发生FROM奇偶性报警，并指出不良的FROM文件。 原因和处理：主板上的FROM&SRAM模块或者主板不良。
2.2 910～911报警（DRAM奇偶校验错误）此报警是DRAM（动态RAM）的奇偶错误。要点分析：在FANUC 0 i数控系统中，DRAM的数据在读写过程中，具有奇偶校验检查电路，一旦出现写入的数据和读出的数据不符时，则会发生奇偶校验报警。ALM910和ALM911分别提示低字节和高字节的报警。原因和处理：应考虑主板上安装的DRAM不良。更换主板。
2.3 912～913报警（SRAM奇偶校验错误）此报警是SRAM（静态RAM）的奇偶错误。要点分析：与DRAM一样，SRAM中的数据在读写过程中，也具有奇偶校验检查电路，一旦出现写入的数据和读出的数据不符时，则会发生奇偶校验报警。ALM912和ALM913分别提示低字节和高字节的报警。原因和处理:（1）SRAM中存储的数据不良。若每次接通电源，马上就发生报警，将电源关断，全清存储器（全清的操作方法是同时按住MDI面板上的RESET和DELET键，再接通电源）。（2）存储器全清后，奇偶报警仍不消失时，认为是SRAM不良。按以下内容，更换FROM＆SRAM模块或存储器＆主轴模块。不显示地址时，按照1）更换FROM&SRAM模块→ 2）更换存储器＆主轴模块的顺序进行处理。（更换后，对存储器进行一次全清）。（3）更换了FROM＆SRAM模块或存储器＆主轴模块还不能清除奇偶报警时，请更换主板。（更换后，对存储器进行一次全清）。（4）存储器用的电池电压不足时当电压降到2.6V以下时出现电池报警（额定值为3.0V）。存储器用电池的电压不足时，画面上的「BAT」会一闪一闪地显示。当电池报警灯亮时，要尽早更换新的锂电池。请注意在系统通电时更换电池。
2.4 920报警（监控电路或RAM奇偶校验错误）920：第1/2的监控电路报警或伺服控制电路中RAM发生奇偶错误。921：第3/4轴，同上。要点分析：监控定时器报警。把监视CPU运行的定时器称为监控定时器，每经过一固定时间，CPU将定时器的时间进行一次复位。当CPU或外围电路发生异常时，定时器不能复位，则出现报警。RAM奇偶错误。当检测出伺服电路的RAM奇偶错误时，发生此报警。原因和处理：（1）主板不良。主板上的第1/2轴伺服用RAM，监控定时电路等硬件不良，检测电路异常、误动作等。→更换主板。（2）伺服模块不良。伺服模块第3/4轴的伺服RAM，监控定时电路等硬件不良，检测电路异常、误动作等。→更换伺服模块。（3）由于干扰而产生的误动作。由于控制单元受外部干扰，使监控定时电路及CPU出现误动作。→是由于对主电源的干扰及机间电缆的干扰而引起的故障。检查此报警与同一电源线上连接的其他机床的动作的关系，与机械继电器、压缩机等干扰源的动作的关系，对干扰采取措施。
2.5 924报警（伺服模块安装不良）当没有安装伺服模块时出此报警。要点分析,通常在运行时不出现此报警。维修时，插拔印刷板，更换印刷板时有可能发生。原因和处理：（1）检查主板上有无安装伺服模块，有无安装错误及确认安装状态。（2）当不是（1）的原因时，可认为是伺服模块不良或者主板不良。请参照上述的「920，921报警」，分别进行更换。2.6 930报警（CPU错误）CPU发生错误（异常中断）。要点分析：通常，CPU会在中断之前完成各项工作。但是，当CPU的外围电路工作不正常时，CPU的工作会突然中断，这时会发生CPU报警。原因和处理：产生了在通常运行中不应发生的中断。主CPU板出错:如果在电源断开再接通后运行正常，则可能是外部干扰引起的。请检查系统的屏蔽，接地，布线等抗干扰措施是否规范。当不能确定原因时，可能是CPU外围电路异常，要更换主板。
2.7 950报警（PMC系统报警）测试PMC软件使用的RAM区时，发生错误。原因和处理：故障原因如下,
(1)PMC控制模块不良。
(2)PMC用户程序（梯形图）或FROM＆SRAM模块不良。
(3)主板不良。
2.8 970报警（PMC控制模块内NMI报警）在PMC控制模块内、发生了RAM奇偶错误或者NMI（非屏蔽中断）报警。原因和处理原因有以下几点：PMC控制模块不良。·PMC用户程序不良（FROM & SRAM模块不良）。更换模块时请参照「950报警」。
2.9 971报警（SLC内NMI报警）在CNC与FANUC I/O Link间发生通讯报警等。PMC控制模块发生了NMI报警。原因和处理原因如下：·PMC控制模块不良。关于PMC模块的更换，请参照「950报警」。·FANUC I/O Link中，连接的子单元不良·FANUC I/O Link中，连接的子单元的＋24V的电源不良。用表测各子单元的输入电压（正常时为DC＋24V±10％）·连接电缆断线或脱落。
2.10 973报警（原因不明的NMI报警）发生了不明原因的NMI报警。原因和处理：1）可能是I/O板，基板或主板不良。（注更换主板或主板上的FROM＆SRAM模块或存储器＆主轴模块时，存储器中存储的全部数据会丢失，要重新恢复数据。）2）可能是插在小槽中的板不良，即HSSB（高速串行总线）板不良。
FANUC CNC系统与机床的连接与调整
FANUC数控系统是最畅销的机床控制系统之一。目前，在国内使用的FANUC数控系统主要有０系统和０i系统。针对广大用户的实际情况，本文简要叙述这两种系统的连接及调试，掌握了这两种系统，其它FANUC系统的调试则迎刃而解。
１ 系统与机床的连接
0i系统的连接图如下图，０系统和其他系统与此类似。图中，系统输入电压为ＤＣ４２ Ｖ±１０％，约７Ａ。伺服和主轴电动机为AC200V（不是220V）输入。这两个电源的通电及断电顺序是有要求的，不满足要求会出现报警或损坏驱动放大器。原则是要保证通电和断电都在CNC的控制之下。具体时序请见“连接说明书（硬件）”。其它系统如 0 系统,系统电源和伺服电源均为 AC200V 输入。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。 Oi 和近期开发的系统用 B 型。０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的 JX1B 需插上 FANUC 提供的短接插头,如果遗忘会出现 #401 报警。另外,若选用一个伺服放大器控制两个电动机,应将大电动机电枢接在 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嗡声。FANUC 系统的伺服控制可任意使用半闭环或全闭环,只需设定闭环型式的参数和改变接线,非常简单。主轴电动机要的控制有两种接口, 模拟 (0~1OVDC) 和数值 ( 串行传送 ) 输出。模拟口需用其它公司的变频器及电动机。用 FANUC 主轴电动机时,主轴上的位置编码器 ( 一般是 1024 条线 ) 信号应接到主轴电动机的驱动器上 (JY4 口 ) 。驱动器上的 JY2 是速度反馈接口,两者不能接错。目前使用的 I/0 硬件有两种, 内装 I/0 印刷板和外部 I/0 模块。 I/0 板经系统总线与 CPU 交换信息；I/0 模块用 I/O LINK 电缆与系统连接,数据传送方式采用串行格式,所以可远程连接。编梯形图时这两者的地址区是不同的。而且,I/0 模块使用前需首先设定地址范围。
为了使机床运行可靠,应注意强电和弱电信号线的走线,屏蔽及系统和机床的接地。电平 4.5V 以下的信号线必须屏蔽,屏蔽线要接地。连接说明书中把地线分成信号地、机壳地和大地。请遵照执行连接。另外，ＦＡＮＵＣ系统、伺服和主轴控制单元及电动机的外壳都要求接大地。为了防止电网干扰，交流的输入端必须接浪涌吸收器（线间和对地）。如果不处理这些问题，机床工作时会出现＃910、#930报警或是不明原因的误动作。
2 调试步骤
2.1 步骤一：接线按照设计的机床电柜接线图和系统连接说明书（硬件）中（书号：B-61393或B-63503）绘出的接线图仔细接线。
2.2 步骤二：通电系统会有#401等多种报警。这是因为系统尚未输入参数，伺服和主轴控制尚未初始化。
2.3 步骤三：设定参数
①,系统功能参数（既所谓的保密参数）：这些参数是订货时用户选择的功能，系统出厂时FANUC已经设好，0C和0i不必设。但是，0D（0TD和0MD）系统，须根据实际机床功能设定#932--#935的参数位。机床出厂时系统功能参数表必须交给机床用户。
②.进给伺服初始化：将各进给轴使用的电机的控制参数调入RAM区，并根据丝杠螺距和电机与丝杠间的变速比配置CMR和DMR。设参数SVS，使显示器画面显示伺服设定屏（Servo Set）。0系统设参数#389/0位=0；0i系统设参数#3111/0位=1。然后在伺服设定屏上设下列各项：初始化位置0。此时，显示器将显示P/S 000报警，其意义是要求系统关机，重新启动。但不要马上关机，因为其它参数尚未设入。应返回设定屏继续操作。·指定电机代码（ID）。根据被设定轴实际使用的电机型号在“伺服电机参数说明书（B—65150）”中查出其代码，设在该项内。AMR设0。设定指令倍比CMR。CMR=命令当量/位置检测当量。通常设为1。但该项要求设其值的1倍，所以设为2。设定柔性变速比（N/M）。根据滚珠丝杠螺距和电机与丝杠间的降速比设定该值。计算公式如下：
计算中1个脉冲的当量为1μm。式中的分子实际就考虑了电机轴与丝杠间的速比。将该式约为真分数，其值即为N和M。该式适用于经常用的伺服半闭环接法，全闭环和使用分离型编码器的半闭环另有算法。设定电机的转向。111表示电机正向转动，-111为反向转动。
设定转速反馈脉冲数。固定设为8129。设定位置反馈脉冲数。固定设为12500。设定参考计数器容量。机床回零点时要根据该值寻找编码器的一转信号以确定零点。该值等于电机转一转的进给轴的移动脉冲数。按上述方法对其它各轴进行设定，设定完成后系统关机并重新开机，伺服初始化完成。
③．设定伺服参数：0系统#500--#595的有关参数；0i#1200--#1600的有关参数。这些是控制进给运动的参数，包括：位置增益，G00的速度，F的允许值，移动时允许的最大跟随误差，停止时允许的最大误差，加/减速时间常数等等。参数设定不当，会产生#4x7报警。
④,主轴电动机的初始化 设定初始化位和电动机的代码。只有 FANUC 主轴电动机才进行此项操作
⑤,设定主轴控制的参数 设定各换档档次的主轴最高转速、换档方法、主轴定向或定位的参数、模拟主轴的零漂补偿参数等。
⑥,设定系统和机床的其它有关参数 参数意义见 " 参数说明书 " 。
2.4 步骤四：编梯形图，调机要想主轴电动机转动,必须把控制指令送到主轴电动机的驱动器,头 $SIP 是这一指令的控制信号,因此在梯 形图中必须把它置 1。不同的 CNC 系统使用不同型式的 PMC,不同型式的 PMC 用不同的编程器。 FANUC 近期开发的PMC 可以方便地用软件转换。可以用编辑卡在 CNC 系统上现场编制梯形图,也可以把编程软件装入 PC机,编好后传送给 CNC 。近期的系统中梯形图是存储在 F-ROM 中,因此编好的或传送来的梯形图应写入 F-ROM,否则关机后梯形图会丢失。编梯形图最重要的注意点是一个信号的持续 ( 有效 ) 时间和各信号的时序 ( 信号的互锁 ) 。在 FANUC 系统的连接说明书 ( 功能 ) 中对各控制功能的信号都有详细的时序图。调机时或以后机床运行中如发现某一功能不执行,应首先检查接线然后检查梯形图。调机实际上是把 CNC 的I/0 控制信号与机床强电柜的继电器、开关、阀等输入 / 输出信号一一对应起来,实现所需机床动作与功能。为方便调机和维修,CNC 系统中提供了 PMC 信号的诊断屏幕。在该屏上可以看到各信号 的当前状态。
综上所述,调机有三个要素, 接线、编梯形图和设置参数。调试中出现问题应从这三个方面着手处理,不要轻易怀疑系统。梯形图调好后应写人 ROM。0 系统用的是 EPROM,所以需要专用的写入器；Oi 等其它系统用 F-ROM,只需在系统上执行写入操作即可。FANUC 系统运行可靠,调试容易,因此在国内外得到了广泛应用。
FANUC 系统功能
1、控制轨迹数（Controlled Path）CNC控制的进给伺服轴（进给）的组数。加工时每组形成一条刀具轨迹，各组可单独运动，也可同时协调运动。
2、控制轴数（Controlled Axes）CNC控制的进给伺服轴总数/每一轨迹。
3、联动控制轴数（Simultaneously Controlled Axes）每一轨迹同时插补的进给伺服轴数。
4、PMC控制轴（Axis control by PMC）由PMC（可编程机床控制器）控制的进给伺服轴。控制指令编在PMC的程序（梯形图）中，因此修改不便，故这种方法通常只用于移动量固定的进给轴控制。
5、Cf轴控制（Cf Axis Control）（T系列）车床系统中，主轴的回转位置（转角）控制和其它进给轴一样由进给伺服电动机实现。该轴与其它进给轴联动进行插补，加工任意曲线。
6、Cs轮廓控制（Cs contouring control）（T系列）车床系统中，主轴的回转位置（转角）控制不是用进给伺服电动机而由FANUC主轴电动机实现。主轴的位置（角度）由装于主轴（不是主轴电动机）上的高分辨率编码器检测，此时主轴是作为进给伺服轴工作，运动速度为：度/分，并可与其它进给轴一起插补，加工出轮廓曲线。
7、回转轴控制（Rotary axis control）将进给轴设定为回转轴作角度位置控制。回转一周的角度，可用参数设为任意值。FANUC系统通常只是基本轴以外的进给轴才能设为回转轴。
8、控制轴脱开（Controlled Axis Detach）指定某一进给伺服轴脱离CNC的控制而无系统报警。通常用于转台控制，机床不用转台时执行该功能将转台电动机的插头拔下，卸掉转台。
9、伺服关断（Servo Off）用PMC信号将进给伺服轴的电源关断，使其脱离CNC的控制用手可以自由移动，但是CNC仍然实时地监视该轴的实际位置。该功能可用于在CNC机床上用机械手轮控制工作台的移动，或工作台、转台被机械夹紧时以避免进给电动机发生过流。
10、位置跟踪（Follow-up）当伺服关断、急停或伺服报警时若工作台发生机械位置移动，在CNC的位置误差寄存器中就会有位置误差。位置跟踪功能就是修改CNC控制器监测的机床位置，使位置误差寄存器中的误差变为零。当然，是否执行位置跟踪应该根据实际控制的需要而定。
11、增量编码器（Increment pulse coder）回转式（角度）位置测量元件，装于电动机轴或滚珠丝杠上，回转时发出等间隔脉冲表示位移量。由于码盘上没有零点，故不能表示机床的位置。只有在机床回零，建立了机床坐标系的零点后，才能表示出工作台或刀具的位置。使用时应该注意的是，增量编码器的信号输出有两种方式：串行和并行。CNC单元与此对应有串行接口和并行接口。
12、绝对值编码器（Absolute pulse coder）回转式（角度）位置测量元件，用途与增量编码器相同，不同点是这种编码器的码盘上有绝对零点，该点作为脉冲的计数基准。因此计数值既可以映位移量，也可以实时地反映机床的实际位置。另外，关机后机床的位置也不会丢失，开机后不用回零点，即可立即投入加工运行。与增量编码器一样，使用时应注意脉冲信号的串行输出与并行输出，以便与CNC单元的接口相配。（早期的CNC系统无串行口。）
13、FSSB（FANUC 串行伺服总线）FANUC 串行伺服总线（FANUC Serial Servo Bus）是CNC单元与伺服放大器间的信号高速传输总线，使用一条光缆可以传递4—8个轴的控制信号，因此，为了区分各个轴，必须设定有关参数。
14、简易同步控制（Simple synchronous control）两个进给轴一个是主动轴，另一个是从动轴，主动轴接收CNC的运动指令，从动轴跟随主动轴运动，从而实现两个轴的同步移动。CNC随时监视两个轴的移动位置，但是并不对两者的误差进行补偿，如果两轴的移动位置超过参数的设定值，CNC即发出报警，同时停止各轴的运动。该功能用于大工作台的双轴驱动。
15、双驱动控制（Tandem control）对于大工作台，一个电动机的力矩不足以驱动时，可以用两个电动机，这就是本功能的含义。两个轴中一个是主动轴，另一个为从动轴。主动轴接收CNC的控制指令，从动轴增加驱动力矩。
16、同步控制（Synchrohouus control）（T系列的双迹系统）双轨迹的车床系统，可以实现一个轨迹的两个轴的同步，也可以实现两个轨迹的两个轴的同步。同步控制方法与上述“简易同步控制”相同。
17、混合控制（Composite control）（T系列的双迹系统）双轨迹的车床系统，可以实现两个轨迹的轴移动指令的互换，即第一轨迹的程序可以控制第二轨迹的轴运动；第二轨迹的程序可以控制第一轨迹的轴运动。
18、重叠控制（Superimposed control）（T系列的双迹系统）双轨迹的车床系统，可以实现两个轨迹的轴移动指令同时执行。与同步控制的不同点是：同步控制中只能给主动轴送运动指令，而重叠控制既可给主动轴送指令，也可给从动轴送指令。从动轴的移动量为本身的移动量与主动轴的移动量之和。
19、B轴控制（B-Axis control）（T系列）B轴是车床系统的基本轴（X，Z）以外增加的一个独立轴，用于车削中心。其上装有动力主轴，因此可以实现钻孔、镗孔或与基本轴同时工作实现复杂零件的加工。
20、卡盘/尾架的屏障（Chuck/Tailstock Barrier）（T系列）该功能是在CNC的显示屏上有一设定画面，操作员根据卡盘和尾架的形状设定一个刀具禁入区，以防止刀尖与卡盘和尾架碰撞。
21、刀架碰撞检查（Tool post interference check）（T系列）双迹车床系统中，当用两个刀架加工一个工件时，为避免两个刀架的碰撞可以使用该功能。其原理是用参数设定两刀架的最小距离，加工中时时进行检查。在发生碰撞之前停止刀架的进给。
22、异常负载检测（Abnormal load detection）机械碰撞、刀具磨损或断裂会对伺服电动机及主轴电动机造成大的负载力矩，可能会损害电动机及驱动器。该功能就是监测电动机的负载力矩，当超过参数的设定值时提前使电动机停止并反转退回。
23、手轮中断（Manual handle interruption）在自动运行期间摇动手轮，可以增加运动轴的移动距离。用于行程或尺寸的修正。
24、手动干预及返回（Manual intervention and return）在自动运行期间，用进给暂停使进给轴停止，然后用手动将该轴移动到某一位置做一些必要的操作（如换刀），操作结束后按下自动加工启动按钮即可返回原来的坐标位置。
25、手动绝对值开/关（Manual absolute ON/OFF）该功能用来决定在自动运行时，进给暂停后用手动移动的坐标值是否加到自动运行的当前位置值上。
26、手摇轮同步进给（Handle synchronous feed）在自动运行时，刀具的进给速度不是由加工程序指定的速度，而是与手摇脉冲发生器的转动速度同步。
27、手动方式数字指令（Manual numeric command）CNC系统设计了专用的MDI画面，通过该画面用MDI键盘输入运动指令（G00，G01等）和坐标轴的移动量，由JOG（手动连续）进给方式执行这些指令。
28、主轴串行输出/主轴模拟输出（Spindle serial output/Spindle analog output）主轴控制有两种接口：一种是按串行方式传送数据（CNC给主轴电动机的指令）的接口称为串行输出；另一种是输出模拟电压量做为主轴电动机指令的接口。前一种必须使用FANUC的主轴驱动单元和电动机，后一种用模拟量控制的主轴驱动单元（如变频器）和电动机。
29、主轴定位（Spindle positioning）（T系统）这是车床主轴的一种工作方式（位置控制方式），用FANUC主轴电动机和装在主轴上的位置编码器实现固定角度间隔的圆周上的定位或主轴任意角度的定位。
30、主轴定向（Orientation）为了执行主轴定位或者换刀，必须将机床主轴在回转的圆周方向定位与于某一转角上，作为动作的基准点。CNC的这一功能就称为主轴定向。FANUC系统提供了以下3种方法：用位置编码器定向、用磁性传感器定向、用外部一转信号（如接近开关）定向。
31、Cs轴轮廓控制（Cs Contour control）Cs轮廓控制是将车床的主轴控制变为位置控制实现主轴按回转角度的定位，并可与其它进给轴插补以加工出形状复杂的工件。Cs轴控制必须使用FANUC的串行主轴电动机，在主轴上要安装高分辨率的脉冲编码器，因此，用Cs轴进行主轴的定位要比上述的主轴定位精度要高。
32、多主轴控制（Multi-spindle control）CNC除了控制第一个主轴外，还可以控制其它的主轴，最多可控制4个（取决于系统），通常是两个串行主轴和一个模拟主轴。主轴的控制命令S由PMC（梯形图）确定。
33、刚性攻丝（Rigid tapping）攻丝操作不使用浮动卡头而是由主轴的回转与攻丝进给轴的同步运行实现。主轴回转一转，攻丝轴的进给量等于丝锥的螺距，这样可提高精度和效率。欲实现刚性攻丝，主轴上必须装有位置编码器（通常是1024脉冲/每转），并要求编制相应的梯形图，设定有关的系统参数。铣床，车床（车削中心）都可实现刚性攻丝。但车床不能像铣床一样实现反攻丝。
34、主轴同步控制（Spindle synchronous control）该功能可实现两个主轴（串行）的同步运行，除速度同步回转外，还可实现回转相位的同步。利用相位同步，在车床上可用两个主轴夹持一个形状不规则的工件。根据CNC系统的不同，可实现一个轨迹内的两个主轴的同步，也可实现两个轨迹中的两个主轴的同步。接受CNC指令的主轴称为主主轴，跟随主主轴同步回转的称为从主轴。
35、主轴简易同步控制（Simple spindle synchronous control）两个串行主轴同步运行，接受CNC指令的主轴为主主轴，跟随主主轴运转的为从主轴。两个主轴可同时以相同转速回转，可同时进行刚性攻丝、定位或Cs轴轮廓插补等操作。与上述的主轴同步不同，简易主轴同步不能保证两个主轴的同步化。进入简易同步状态由PMC信号控制，因此必须在PMC程序中编制相应的控制语句。
36、主轴输出的切换（Spindle output switch）（T）这是主轴驱动器的控制功能，使用特殊的主轴电动机，这种电动机的定子有两个绕组：高速绕组和低速绕组，用该功能切换两个绕组，以实现宽的恒功率调速范围。绕组的切换用继电器。切换控制由梯形图实现。
37、刀具补偿存储器A,B,C（Tool compensation memory A,B,C）刀具补偿存储器可用参数设为A型、B型或C型的任意一种。A型不区分刀具的几何形状补偿量和磨损补偿量。B型是把几何形状补偿与磨损补偿分开。通常，几何补偿量是测量刀具尺寸的差值；磨损补偿量是测量加工工件尺寸的差值。C型不但将几何形状补偿与磨损补偿分开，将刀具长度补偿代码与半径补偿代码也分开。长度补偿代码为H，半径补偿代码为D。
38、刀尖半径补偿（Tool nose radius compensation）（T）车刀的刀尖都有圆弧，为了精确车削，根据加工时的走刀方向和刀具与工件间的相对方位对刀尖圆弧半径进行补偿。
39、三维刀具补偿（Three-dimension tool compensation）（M）在多坐标联动加工中，刀具移动过程中可在三个坐标方向对刀具进行偏移补偿。可实现用刀具侧面加工的补偿，也可实现用刀具端面加工的补偿。
40、刀具寿命管理（Tool life management）使用多把刀具时，将刀具按其寿命分组，并在CNC的刀具管理表上预先设定好刀具的使用顺序。加工中使用的刀具到达寿命值时可自动或人工更换上同一组的下一把刀具，同一组的刀具用完后就使用下一组的刀具。刀具的更换无论是自动还是人工，都必须编制梯形图。刀具寿命的单位可用参数设定为“分”或“使用次数”。
41、自动刀具长度测量（Automatic tool length measurement）在机床上安装接触式传感器，和加工程序一样编制刀具长度的测量程序（用G36，G37），在程序中要指定刀具使用的偏置号。在自动方式下执行该程序，使刀具与传感器接触，从而测出其与基准刀具的长度差值，并自动将该值填入程序指定的偏置号中。
42、极坐标插补（Polar coordinate interpolation）（T）极坐标编程就是把两个直线轴的笛卡尔坐标系变为横轴为直线轴，纵轴为回转轴的坐标系，用该坐标系编制非圆型轮廓的加工程序。通常用于车削直线槽，或在磨床上磨削凸轮。
43、圆柱插补（Cylindrical interpolation）在圆柱体的外表面上进行加工操作时（如加工滑块槽），为了编程简单，将两个直线轴的笛卡尔坐标系变为横轴为回转轴（C），纵轴为直线轴（Z）的坐标系，用该坐标系编制外表面上的加工轮廓。
44、虚拟轴插补（Hypothetical interpolation）（M）在圆弧插补时将其中的一个轴定为虚拟插补轴，即插补运算仍然按正常的圆弧插补，但插补出的虚拟轴的移动量并不输出，因此虚拟轴也就无任何运动。这样使得另一轴的运动呈正弦函数规律。可用于正弦曲线运动。
45、NURBS插补（NURBS Interpolation）（M）汽车和飞机等工业用的模具多数用CAD设计，为了确保精度，设计中采用了非均匀有理化B-样条函数（NURBS）描述雕刻（Sculpture）曲面和曲线。因此，CNC系统设计了相应的插补功能，这样，NURBS曲线的表示式就可以直接指令CNC，避免了用微小的直线线段逼近的方法加工复杂轮廓的曲面或曲线。其优点是：①.程序短，从而使得占用的内存少。②.因为轮廓不是用微小线段模拟，故加工精度高。③.程序段间无中断，故加工速度快。④.主机与CNC之间无需高速传送数据，普通RS-232C口速度即可满足。FANUC的CNC，NURBS曲线的编程用3个参数描述：控制点，节点和权。
46、返回浮动参考点（Floating reference position return）为了换刀快速或其它加工目的，可在机床上设定不固定的参考点称之为浮动参考点。该点可在任意时候设在机床的任意位置，程序中用G30.1指令使刀具回到该点。
47、极坐标指令编程（Polar coordinate command）（M）编程时工件尺寸的几何点用极坐标的极径和角度定义。按规定，坐标系的第一轴为直线轴（即极径），第二轴为角度轴。
48、提前预测控制（Advanced preview control）（M）该功能是提前读入多个程序段，对运行轨迹插补和进行速度及加速度的预处理。这样可以减小由于加减速和伺服滞后引起的跟随误差，刀具在高速下比较精确地跟随程序指令的零件轮廓，使加工精度提高。预读控制包括以下功能：插补前的直线加减速；拐角自动降速等功能。预读控制的编程指令为G08P1。不同的系统预读的程序段数量不同，16i最多可预读600段。
49、高精度轮廓控制（High-precision contour control）（M）High-precision contour control 缩写为HPCC。有些加工误差是由CNC引起的，其中包括插补后的加减速造成的误差。为了减小这些误差，系统中使用了辅助处理器RISC，增加了高速，高精度加工功能，这些 功能包括：
①．多段预读的插补前直线加减速。该功能减小了由于加减速引起的加工误差。
②．多段预读的速度自动控制功能。该功能是考虑工件的形状，机床允许的速度和加速度的变化，使执行机构平滑的进行加/减速。高精度轮廓控制的编程指令为G05P10000。
50、AI轮廓控制/AI纳米轮廓控制功能（AI Contour control/AI nano Contour control）（M）这两个功能用于高速、高精度、小程序段、多坐标联动的加工。可减小由于加减速引起的位置滞后和由于伺服的延时引起的而且随着进给速度增加而增加的位置滞后，从而减小轮廓加工误差。这两种控制中有多段预读功能，并进行插补前的直线加减速或铃型加减速处理，从而保证加工中平滑地加减速，并可减小加工误差。在纳米轮廓控制中，输入的指令值为微米，但内部有纳米插补器。经纳米插补器后给伺服的指令是纳米，这样，工作台移动非常平滑，加工精度和表面质量能大大改善。程序中这两个功能的编程指令为：G05.1 Q1。
51、AI高精度轮廓控制/AI纳米高精度轮廓控制功能（AI high precision contour control/AI nano high precision contour control）（M）该功能用于微小直线或NURBS线段的高速高精度轮廓加工。可确保刀具在高速下严格地跟随指令值，因此可以大大减小轮廓加工误差，实现高速、高精度加工。与上述HPCC相比，AI HPCC中加减速更精确，因此可以提高切削速度。AI nano HPCC与AI HPCC的不同点是AI nano HPCC中有纳米插补器，其它均与AI HPCC相同。在这两种控制中有以下一些CNC和伺服的功能：插补前的直线或铃形加减速；加工拐角时根据进给速度差的降速功能；提前前馈功能；根据各轴的加速度确定进给速度的功能；根据Z轴的下落角度修改进给速度的功能；200个程序段的缓冲。程序中的编程指令为：G05 P10000。
52、DNC运行 （DNC Operation）是自动运行的一种工作方式。用RS-232C或RS-422口将CNC系统或计算机连接，加工程序存在计算机的硬盘或软盘上，一段段地输入到CNC，每输入一段程序即加工一段，这样可解决CNC内存容量的限制。这种运行方式由PMC信号DNCI控制。
53、远程缓冲器（Remote buffer）是实现DNC运行的一种接口，由一独立的CPU控制，其上有RS-232C和RS-422口。用它比一般的RS-232C口（主板上的）加工速度要快。
54、DNC1是实现CNC系统与主计算机之间传送数据信息的一种通讯协议及通讯指令库。DNC1是由FANUC公司开发的，用于FMS中加工单元的控制。可实现的功能有：加工设备的运行监视；加工与辅助设备的控制；加工数据（包括参数）与检测数据的上下传送；故障的诊断等。硬件的连接是一点对多点。一台计算机可连16台CNC机床。
55、DNC2其功能与DNC2基本相同，只是通讯协议不同，DNC2用的是欧洲常用的LSV2协议。另外硬件连接为点对点式连接，一台计算机可连8台CNC机床。通讯速率最快为19Kb/秒。56、高速串行总线（High speed serial bus）（HSSB）是CNC系统与主计算机的连接接口，用于两者间的数据传送，传送的数据种类除了DNC1和DNC2传送的数据外，还可传送CNC的各种显示画面的显示数据。因此可用计算机的显示器和键盘操作机床。
57、以太网口（Ethernet）是CNC系统与以太网的接口。目前，FANUC提供了两种以太网口：PCMCIA卡口和内埋的以太网板。用PCMCIA卡可以临时传送一些数据，用完后即可将卡拔下。以太网板是装在CNC系统内部的，因此用于长期与主机连结，实施加工单元的实时控制。
FANUC数控系统PMC功能的妙用
在这里,举例谈一下使用 FANUC 系统内嵌的强大、易用的 PMC 功能对外围故障的快速判断和排除。
功能 1操作方法, 按功能键 |SYSTEM| 切换屏幕→按|PMC|软键,再按相应的软键,便可分别进入|PMCLAD| 梯形图程序显示功能、|PMCDGN| PMC的 I/0 信号及内部继电器显示功能,|PMCPRM| PMC 参数和显示功能。应用实例, 本公司的一台日本立式加工中心使用 FANUC 18i 系统,报警内容是 2086 ABNORMAL PALLET CONTACT(M/C SIDE),查阅机床说明书,意思是“加工区侧托盘着座异常 ",检测信号的 PMC 地址是 X6.2 。该加工 中心的 APC 机构是双托盘大转台旋转交换式,观察加工区内堆积了大量的铝屑,所以判断是托盘底部堆积了铝屑,以至托盘底座气检无法通过。但此时报警无法消除,不能对机床作任何的操作。在 FANUC 系统的梯形图编程语言中规定,要在屏幕上显示某一条报警信息,要将对应的信息显示请求位(A 线圈 ) 置为 "1",如果置为 "0",则清除相应的信息。也就是说,要消除这个报警,就必须使与之对应的信息显示请求位 (A),置为 "0" 。按|PMCDGN|→|STATUS|进入信号状态显示屏幕,查找为 "1" 的信息显示请求位 ( A）时,查得 A10.5 为 "1" 。于是,进入梯形图程序显示屏幕 |PMCLAD|,查找 A10.5 置位为 "1" 的梯形图回路,发现其置位条件中使用了 一个保持继电器的K9.1 常闭点,此时状态为 "0" 。查阅机床维修说明书,K9.1 的含义是, 置 "1" 为托盘底座检测无效。
故障排除过程, 在 MDI 状态下,用功能键 |OFFSET SETTING| 切换屏幕,按|SETTING|键将 "参数写人 " 设为 "1",再回到|PMCPRM| 屏幕下,按 |KEEPRL| 软键进入保持型继电器屏幕,将 K9.1 置位为 1" 。按报警解除按钮,这时可使 A10.5 置为 "0",便可对机床进行操作。将大转台抬起旋转 45度,拆开护板,果然有铝屑堆积,于是将托盘底部的铝屑清理干净。将 K9.1 和 " 参数写人 " 设回原来的值 "0" 。多次进行 APC 操作,再无此报警,故障排除。
功能 2 在FANUC 系统的梯形图编程语言中,F 是来自 NC 侧的输入信号 (NC → PMC),而 G 是由 PMC 输出到 NC 的信 号 (PMC → NC)。其中,G130 是 PMC 输出到 NC 侧的各轴互锁信号,当其中某一位被置为 "1" 时,允许对应的伺服轴移动 ；为 "0" 时,禁止对应的伺服轴移动。
应用实例, 一国产加工专机使用 FANUC 21M 系统,执行原点返回的 NC 程序时,当执行到 "G91 G28 GOO ZO;" 时,Z 轴无动作,CNC 状态栏显示为 "MEM STRT MTN ***",即 Z 轴移动指令已发出。用功能键|MESSAGE| 切换屏幕,并无报警信息。用功能键 |SYSTEM| 切换屏幕,按“诊断”软键,这时005(INTERLOCK/START-LOCK) 为 "1",即有伺服轴进入了互锁状态。
故障排除过程, 进入梯形图程序显示功能屏幕,发现与 Z 轴对应的互锁信号 G130.0 的状态为 "0",即互锁信号被输入至 NC,检查其互锁原因,发现是一传感器被铝屑污染。擦拭后,将 G130.0 置为 "1",互锁解除,重新启动 原点返回的 NC 程序,动作正常,故障排除。
功能 3PMC 中的眼踪功能 (TRACE) 是一个可检查信号变化的履历,记录信号连续变化的状态,特别对一些偶发性的、特殊故障的查找、定位起着重要的作用。用功能键 |SYSTEM| 切换屏幕,按|PMC|软键→ |PMCDGN| →{TRACE|即可进入信号跟踪屏幕。
应用实例, 某国产加工中心使用的是 FANUC Oi 系统。在自动加工过程,NC 程序偶尔无故停止,上件端托盘已装夹好的夹爪自动打开 ( 不正常现象 ),CNC 状态栏显示 MEM STOP ***,此时无任何报警信息,检查诊断画面,并未发现异常,按 NC 启动便可继续加工。经观察,CNC 都是在执行 M06( 换刀 ) 时停止,主要动作是 ATC 手臂旋转和主轴 ( 液压 ) 松开 / 拉紧刀具。
故障排除过程, 使用梯形图显示功能,追查上件侧的托盘夹爪 (Y25.1) 置为 "1" 的原因 ( 估计与在自动加工过程,偶尔无故停止故障有关 ) 。经查,怀疑与一加工区侧托盘夹紧的检测液压压力开关(X1007.4) 有关。于是,使用|TRACE|信号跟踪功能,在自动加工过程中,监视 X1007.4的变化情况。当 NC 再次在 M06 执行时停止,在|TRACE|屏幕上,跟踪到 X1007.4在 CNC 无故停止时的一个采样周期从原来的状态 "1" 跳转为 "0",再变回 "1",从而确认该压力开关有问题。调整此开关动作压力,但故障依旧。于是将此开关更换,故障排除。事后分析,引起这个故障原因是主轴松开 / 夹紧工具时,液压系统压力有所波动 ( 在合理的波动范围内 ),而此压力开关作出了反应以致造成在自动加工过程中,NC 程序偶尔无故停止的故障。
FANUC数控系统的操作及有关功能
发那科有多种数控系统，但其操作方法基本相同。本文叙述常用的几种操作。
工作方式FANUC公司为其CNC系统设计了以下几种工作方式，通常在机床的操作面板上用回转式波段开关切换。这些方式是：
①.编辑（EDIT）方式：在该方式下编辑零件加工程序。
②.手摇进给或步进(HANDLE/INC)方式：用手摇轮（手摇脉冲发生器）或单步按键使各进给轴正、反移动。
③.手动连续进给(JOG)方式：用手按住机床操作面板上的各轴各方向按钮使所选轴向连续地移动。若按下快速移动按钮，则使其快速移动。
④.存储器(自动)运行(MEM)方式：用存储在CNC内存中的零件程序连续运行机床，加工零件。
⑤.手动数据输入（MDI）方式：该方式可用于自动加工，也可以用于数据（如参数、刀偏量、坐标系等）的输入。用于自动加工时与存储器方式的不同点是：该方式通常只加工简单零件，因此都是现编程序现加工。
⑥.示教编程：对于简单零件，可以在手动加工的同时，根据要求加入适当指令，编制出加工程序。操作者主要按这几种方式操作系统和机床。
2.加工程序的编制
①．普通编辑方法：将工作方式置于编辑（EDIT）方式，按下程序（PROG）键使显示处于程序画面。此方式下有两种编程语言：G代码语言和用户宏程序语言（MACRO）。常用的是G代码语言，程序的地址字有G**，M**，S**，T**，X**，Y**，Z**，F**，O**，N**，P**等，程序如下例所示：
O0010；
N1 G92X0Y0Z0；
N2 S600M03;
N3 G90G17G00G41D07X250.0Y550.0;
N4 G01Y900.0F150;
N5 G03X500.0Y1150.0R650.0;
N6 G00G40X0Y0M05;
N7 M30;
编程时应注意的是代码的含义。车床、铣床、磨床等不同系列的系统同一个G代码其意义是不同的。不同的机床厂用参数设定的G代码系及设计的M代码的意义也不相同，编程时须查看机床说明书。用户宏程序（MACRO）的编辑方法与G代码程序的编制基本是一样的，不同点是宏程序是以语句基本单元（不是以字符）进行编辑的。程序实例如下：
O9100;
G81Z#26R#18F#9K0;
IF[#3EQ90]GOTO1;
#24=#5001+#24;
#25=#5002+#25;
N1 WHILE[#11GT0]DO1;
#5=#24+#4*COS[#1];
#6=#25+#4*SIN[#1];
G90X#5Y#6;
END1;
G#3G80;
M99;
上面的程序用的是宏程序B，此时要注意的是MDI键盘形式，有的小键盘个别字符不能输入。这种情况必须用计算机编辑，编好后通过RS232C口输到CNC。编辑方式只有4个编辑键：插入（INSERT），修改（ALTER）和删除（DELET）；另一个键是程序段结束（EOB）。插入位置是在光标后，修改和删除位置是在光标所处位置。
有的系统选择了扩展型编辑功能，此时可实现程序的部分或全部的拷贝（用COPY键）、移动（用MOVE键）、合并（用MERGE键）。
②．背景编辑：在自动加工（MEM方式）的同时编辑程序称为背景或后台编辑。编辑方法与上述EDIT方式完全一样。
③．示教编程：这种方法是在零件加工的同时，记录各程序段刀具的移动轨迹，并根据实际要求在程序中加入程序段号及适当的M、S、T指令。因此，这种方法一般用于简单形状零件的编程。示教编程是在TEACH IN JOG（手动连续示教）方式和TEACH IN HANDLE/STEP（手摇进给/步进示教）方式实现。
④．图形会话编程：要求系统必须配有图形印刷板。FANUC图形会话编程软件有多种形式。常用的有G代码菜单形式和编程符号形式。0i目前免费配置了G代码菜单形式。
3.手动移动机床
①．手摇进给或步进进给（HANDLE/STEP方式）：机床只配其中的一种，用于手动调整机床的位置。要注意的是有的机床使用了倍率值1000，此时，若手摇太快，当摇动停止时，机床还可能快速移动，这是很危险的。
②．手动连续进给（JOG方式）：按住按钮使机床连续移动。可用倍率旋钮改变速率。在该方式下按住快移按钮，可快速移动机床，快移速度由参数设定。
③．手动返回机床零点：对于使用增量式位置编码器的机床（目前多是这种情况），开机后的第一个操作就是手动回零点，以建立机床移动的基准位置。回零点过程由机床厂设计的梯形图控制。回完零点后，可在相对坐标系画面将当前坐标值清零。必须在零点建立后才能进入MEM方式用程序加工零件。一次通电只须回一次零点，不关机无须再回。当然，使用绝对式位置编码器的机床开机后无须手动回机床零点，机床零点是在制造时调好的。不更换编码器，按时更换电池，零点永远不会丢失。
④．自动建立加工坐标系：根据设定的参数，手动回完零点后可以自动建立加工坐标系：G92（M：铣床和加工中心系列）或G50：（T：车床系列）。
4.自动运行
①,存储器运行（MEM方式）：进入MEM方式，按下MDI键盘上的PROG（程序）键，调出加工程序，按下自动加工启动按钮，则机床就在程序控制之下加工零件。运行中，可以按下进给暂停（HOLD）按钮中断程序的执行，再按下启动按钮即可恢复程序的连续执行。也可以按下单段执行按钮，一段段地执行程序。欲终止自动运行，应按复位（RESET）按钮。
②．MDI运行（方式）：对于简单的零件，可以在该方式下现场编制程序并进行加工。操作方法与上述基本相同。但执行程序时，须首先将光标移到程序头。另外，这种方式下的程序不能存储。
③．DNC运行：这种方式实际就是以前3，6系统中的纸带运行加工方式，目的是为了解决模具加工时CNC存储容量的不足问题，通过RS-232C接口接一个外设（通常用计算机），加工程序存在磁盘上，一段段调入CNC存储器实施加工。操作方法是：将方式开关置于RMT（梯形图中是在MEM方式下，将DNCI信号置1），在计算机上调出加工程序，并按回车按钮，再按下机床的自动加工启动按钮，即可执行。执行此种方式的条件是：计算机上必须按装适当的通讯软件，计算机方和CNC方都要设定对应的参数：通讯口，波特率，停止位和传输代码（应设ISO码）。另外还要按FANUC要求焊接RS232C口的电缆线。经常出现的#86和#87报警就是这些条件不满足造成的。用计算机时，不能执行M198功能。M198是调用外设上的子程序，但这些外设只能是FANUC的设备，如：便携软磁盘机（Handy File）、磁带机等。DNC方式还可用远程缓冲器（Remote Buffer），这是一块印刷板，上面有CPU，用于快速传送处理，该印刷板与上述外设连接。当然此种方式加工速度可提高。
5.数据的输入与输出NC的数据可用外设输入，也可以输出到外设。这些数据包括：加工程序、刀补量、坐标系、螺补值、系统和机床参数等。外设（如计算机）接在RS-232C口上。接法及串口参数的设定与上述DNC操作一样。设参数可在“Setting”画面和“参数”画面在MDI方式进行。数据的输入与输出在编辑（EDIT）方式进行，并需将显示器置于相应的数据画面。比如：传输加工程序，应按下MDI键盘上的程序（PROG）键将显示器置于程序画面。传输刀补量时应按下OFFSET键，使显示处于偏置量画面。其它类似。数据输入时0系统要按INPUT键；其它系统按READ和EXEC键；数据输出时0系统要按OUTPUT键：其它系统按PUNCH和EXEC键。0i系统的显示增加了ALL IO画面，非常方便数据的输入与输出。
6.数据的设定和显示运行机床之前，必须设足相关数据。如：有关参数，刀补量，刀具寿命，工件坐标系等。每种数据在MDI键盘上都有相应的按键，按下某个键就显示对应的画面。设定这些数据须在MDI方式相应的画面上进行。操作方法是将光标置于欲设数据处,输入数值后按INPUT键。要注意的是输入前须将参数写入开关打开（PWE=1），输入后将其关闭。
7.机床操作的有关功能：在自动运行时，可以进行手动操作，有以下几种：
①．手动绝对值的开/关（ON/OFF）：该操作是在存储器运行（MEM方式）时，将方式转为手动方式移动机床，开关的O/OFF决定其移动量是否包括在显示的坐标值中。开关ON时移动量不计到显示值上；OFF时累积到显示值上。
②．手轮中断：该操作是在存储器运行（MEM方式）时，摇动手轮（手摇脉冲发生器）会增加移动距离。但显示的坐标值是：绝对和相对坐标值不变，只有机床坐标值随移动量改变。
③．手动干预和返回：该功能是在存储器运行（MEM方式）时，按下暂停按钮（HOLD）使进给暂停，转为手动方式手动移动机床后再回到MEM方式，按下自动加工启动按钮时，机床可自动返回到原来位置，恢复系统运行。因此可以用来代替程序再启动功能，但条件是只能用暂停按钮（HOLD）中断MEM方式。
FANUC数控系统主轴参数的巧妙应用
随着数控系统功能的不断扩展,合理使用数控系统所提供的功能参数去满足机械要求,或完善机械的特殊设计具有重要的意义。下面仅以 FANUC-Oi(M 型) 数控系统为例,介绍主轴齿轮换档参数的合理应用。为了满足用户的切削要求,充分发挥主轴电动机的切削功率,主轴速度一般被划分成几档,其档位转换靠齿轮变速箱来实现。以主轴电动机的最高限定速度来划分,主轴的换档存在着两种形式。一种是主轴各个档位的最高转速所对应的主轴电动机最高速度相同。
例如我厂的 XH756 卧式加工中心。另一种是主轴各个档位的最高转速所对应的主轴电动机最高限定速度不同 O 这种情况主要是在机械设计中由于某些原因而作特殊设计时,需要电气进行完善。例如我厂的XH716 立式加工中心。FANUC-0i 数控系统充分考虑了这两种情况,把它们分为齿轮换档方式 A 和 B 。下面以我厂的 XH756 和 XH716为例简要介绍齿轮换档参数的巧妙应用。
1 齿轮换档方式 A
如图 1 所示,主轴的 3 个档位所对应的主轴电动机最高限定速度是相同的。例如我厂的XH756 卧式加工中心,主轴低档的齿轮传动比为 11:108,中档的齿轮传动比为 11:36,高档的齿轮传动比为 11:12; 机械设计要求主轴低档时的转速范围是 O-458r/min,中档的转速范围是 459-1375r/min,高档的转速范围是 1376-4125r/min,主轴电动机的最低速度限定为 150r/min。主轴电动机给定电压为 1OV 时,对应的主轴电动机速度为 6000r/min。通过计算可知各个档位的主轴电动机最高转速相同，均为 4500r/min。此时参数应设定如下,
参数 N0.3736( 主轴速度上限,Ｖmax=4095 ×主轴电动机速度上限/指令电压 10V 的主轴电动机速度 ) 设定为 4095 × 4500/6000=3071。
参数 N0.3735( 主轴速度下限,Vmax=4095 ×主轴电动机速度下限 / 指令电压为 10V 的主轴电动机速度 ) 设定为4095 × 150/6000=102。
参数 N0.3741( 指令电压 1OV 时对应的主轴速度 A,低档 ) 设定为 6000 × 11/108=611。
参数 N0.3742( 指令电压 10V 时对应的主轴速度 B,中档 ) 设定为 6000 × 11/12=1833 。
参数 N0.3743( 指令电压 10V 时对应的主轴速度 C,高档 ) 设定为 6000 × 11/12=5500 。
按照以上参数设定,该机床速度范围合理覆盖,并在 PMC 程序中自动判别,合理选择档位。
图 １
2 齿轮换档方式 B
如图 2 所示,主轴的 3 个档位所对应的主轴电动机最高限定速度是不同的。例如主轴低档齿轮传动比为 11:108,主轴中档齿轮传动比为 260:1071,主轴高档齿轮传动比为 169:238,而机械设计要求主轴低档的转速范围是 O-401r/min,主轴中挡的转速范围是 402-1109r/min,主轴高档的转速范围是 1110-3000r/min。主轴电动机给定电压为 10V 时,对应的主轴电动机转速为6000r/min,主轴电动机 的速度下限为 150r/min。 计算可知,主轴低档使用的电动机最高转速为 401 × 108/11=3937r/min,主轴中档使用的 电动机最高转速为 1109 × 1071/260=4568r/min,主轴高档使用的电动机最高转速为 4000× 238/169=5633r/min,3 个档位所对应的主轴电动机最高限定速度各不相同。此时,参数 N0.3736 设定为 4095 × 5633/6000=3844( 以主轴电动机速度最高档位设定,此例为高档 ),参数 NO.3735
设定为4095 × 150/6000=102,参数 NO.3741 设定为 6000 × 11/108=611,参数 N0.3742 设定为 6000 × 260/1071=1457,参数 N0.3743 设定为 6000× 169/238=4260 。
仅按以上参数设定后,主轴实际转速低档将为 15 - 573r/min,中档将为 574 - 1367r/min,高档将为 1367 - 4000r/min。 这就不符合机械设计要求,给自动判别带来困难。为了弥补这个缺陷,在齿轮换档方式 B 中,可以使用参数 NO.3751 和 NO.3752来限制主轴的转速。参数 N0.3751( 主轴从低档切换到中档时切换点的主轴电动机速度,Vmaxl=4095 ×低档时主轴电动机速度上限 / 指令电压为10V的主轴电动机速度 ) 设定为4095 × 3937/6000=2687。
参数 N0.3752( 主轴从中档切换到高档时切换点的主轴电动机速度,Vmaxh=4095 ×高档时主轴电动机速度上限 / 指令电压为10V 的主轴电动机速度 ) 设定为 4095 × 4568/6000=3118。此方式参数的设定,合理解决了各档主轴电动机上限速度不同给自动换档带来的麻烦。
图 ２
3 结束语通过以上事例的分析,我们必须充分结合机械设计特点,结合 PMC 程序的要求,合理使用数控系统提供的参数功能,对控制系统的功能做到尽善尽美的应用。
FANUC系统PMC轴的控制程序设计
凡使用过 FANUC 系统的技术人员都知道,FANUC 系统的 PMC 轴控制指令都是由 PMC 指令控制的,而PMC 指令的执行是按先进先执行的固定格式运行的。我们的控制程序设计就要按照这一规律,根据控制要求编制符合动作顺序要求的满足 "先进先执行 " 规律的控制程序。下面举例谈谈 FANUC OMC 系统 PMC 轴的控制程序设计。
1 PMC 轴的控制要求：我们的应用实例中,要求有 4 个 CNC 控制轴和 1 个固定动作的 PMC 轴 ( 本文定为 W 轴 ) 。本文仅谈 PMC 轴的控制程序设计。控制要求如下 ( 见图 1):(1) 要求 W 轴参考点到上返向点的速度和距离可用 CNC 程序修改 ;(2) 暂停时间可用 D 参数修改 ;(3) 往复速度和距离可用 CNC 程序修改 ;(4) 往复速度面板可调。
根据图 1,确定其数据传送顺序如下,(1) 传送 W 轴零位到 A 点的指令(01H）、速度 (Vb) 和距离 (Sa) 。 (2) 传送到达 A 点后的暂停指令 (04H),暂停时间 (Tα )。 (3) 传送A 点到 B 点的指令 (01H),速度 (Vb)和距离 (Sb )。 (4) 传送到达 B 点后的暂停指令 (04H）、暂停时间 (Tb) 。 (5) 传送 B 点到 A 点的速度（-Vb) 和距离 (-Sb ) 。 (6)M29 指令动作后,传送 W 轴回零指令。
其中,AB 点之间为往复运动,M28 起动往复运动,M29 终止其往复运动并执行回零,本应用实例中暂停时间 (Ta) 由 D 参数修改。图 1PMC 轴控制要求动作图2 PMC 轴的指令数据传送要求我们从FANUC 0MC系统的连接功能手册中可查得PMC轴的指令数据传送要求，如图2。PMC轴的指令数据传送波形图见图3。在图2中，当命令[1]执行完成后，数据传送如下：命令[2]→执行缓冲器，命令[3]→等待缓冲器，命令[4]→输入缓冲器。命令[2]起动执行后，命令[5]可传送到CNC中。3 PMC轴的指令数据接收条件我们从FANUC OMC系统的连接功能手册中可查得PMC轴的指令数据接收条件，见表1。4 PMC轴的控制程序设计根据PMC轴的控制要求，我们设计了指令数据传送图（见图4）、“指令数据传送条件”梯形图（见图5）、“指令数据传送时序电路”梯形图（见图6）和“指令数据传送”梯形图（略）。
5 CNC控制程序
% Ｏ0099
┊ 其他轴控制程序
N5 M29; 确保 W 轴起动往复运动前在零位
N20#1133=25000; 零点到上返向点的距离 (25000 mm)
N30#1132=10000; 零点到上返向点的速度 (10.Om/min)
N40 M91; 将零点到上返向点的距离和速度
(F196/F162) 送 PMC
N50#1133=3000; 往复运动的距离 (30.000m)
N60#1132=8000; 往复运动的速度 (8.Om/min)
N70M90; 将往复运动的距离和往复运动的速度
(F196/F162) 送 PMC
6 结束语本设计经过使用,使用方便、工作可靠,充分使用了系统的多种功能。但要指出的是,必须选订αL系列小惯量电动机,以确保系统在 W 轴高速往复运动时不会产生过流 (I2t) 报警。
MASTERCAM后处理的设置和参数修改
Mastercam是美国CNC Software公司开发的一套CAD/CAM软件，最早的版本为V3.0,可运行于DOS系统.V5.0以上版本运行于Windows操作系统。 由于其诞生较早且功能齐全，特别是在CNC编程上快捷方便,因此有很高的市场占有率.软件的CAD功能可以构建2D或3D图形，架构自由曲面的功能远远胜于其他同类软件.在CAM方面更是直观和方便,可直接在点,线,面和实体上产生刀路,下面重点介绍它的后处理设置.后置处理文件简称后处理文件，是一种可以由用户以回答问题的形式自行修改的文件，其扩展名为.PST。安装MASTERCAM时系统会自动安装默认的后处理为MPFAN.PST.在应用Mastercam软件的自动编程功能之前，必须先对这个文件进行编辑，才能在执行后处理程序时产生符合某种控制器需要和使用者习惯的NC程序，如果没有全部更正，则可能造成事故.例如，某机床的控制系统采用G54工件坐标系定位，G90绝对坐标编程，要求生成的NC程序前面必须有G54G90设置，如果后处理文件的设置为G55G91，则每次生成的程序中含有G55G91，却不一定有G54G90，如果在加工时没有进行手工改正，则势必造成加工错误.本文介绍了Mastercam后处理文件的内容以及修改和设置的方法，供有关人员参考.也就是说后处理程序可以将一种控制器的NC程序，定义成该控制器所使用的格式.以FANUC系列的后处理系统为例，它可以定义成惯用于FANUC 3M控制器所使用的格式，也可以定义成FANUC 6M控制器所使用的格式，但不能用来定义其它系列的控制器.不同系列的后处理文件，在内容上略有不同，但其格式及主体部分是相似的，一般都包括以下部分：
1） Annotation（注释）.对后处理文件及其设定方法作一般性介绍.此部分内容一般都不用更改.
以下是截取的部分注释:(注释前都带#号,系统在执行代码处理时是不会读取前面带#号的语句的.)
# Post Name, MPFAN
# Product, MILL
# Machine Name, GENERIC FANUC
# Control Name, GENERIC FANUC
# Description, GENERIC FANUC MILL POST
# Associated Post, NONE
# Mill/Turn, NO
# 4-axis/Axis subs., YES
# 5-axis, NO
# Subprograms, YES
# Executable, MP v9.0
#
# WARNING,THIS POST IS GENERIC AND IS INTENDED FOR MODIFICATION TO
# THE MACHINE TOOL REQUIREMENTS AND PERSONAL PREFERENCE.
2) Debugging and Factory Set Program Switches (系统程序规划).此部分是MASTERCAM版本的后处理系统规划,每个版本都大同小异,一般不需更改.以下截取的是9.0版的)
m_one, -1 #Define constant
zero, 0 #Define constant
one, 1 #Define constant
two, 2 #Define constant
three, 3 #Define constant
four, 4 #Define constant
five, 5 #Define constant
c9k, 999 #Define constant
fastmode, yes #Enable Quick Post Processing,(set to no for debug)
bug1, 2 #0=No display,1=Generic list box,2=Editor
bug2, 40 #Append postline labels,non-zero is column position?
bug3, 0 #Append whatline no,to each NC line?
bug4, 1 #Append NCI line no,to each NC line?
whatno, yes #Do not perform whatline branches? (leave as yes)
get_1004, 1 #Find gcode 1004 with getnextop?
rpd_typ_v7, 0 #Use Version 7 style contour flags/processing?
strtool_v7, 2 #Use Version 7+ toolname?
tlchng_aft, 2 #Delay call to toolchange until move line
cant_tlchng, 1 #Ignore cantext entry on move with tlchng_aft
newglobal, 1 #Error checking for global variables
getnextop, 0 #Build the next variable table
3） General Output Settings(常规后处理设定).此部分可视情况更改,以适合机台或个人使用.以下截取的是9.0版的一些常规设定.冒号前面的是变量,冒号后面的是设定值,#号后面是注解(一般是说明0代表什么,1代表什么,2代表什么,yes或no应该不用翻译了吧?!)英文后面的中文注解是我加进去的,翻译的不是很详细,但相信大家能看懂.没有翻译的就表示我根本不会或此设定不常用....嘿嘿..,
sub_level, 1 #Enable automatic subprogram support(启用自动支持子程式)
breakarcs, 2 #Break arcs,0 = no,1 = quadrants,2 = 180deg,max arcs(打断圆弧方式)
arcoutput, 1 #0 = IJK,1 = R no sign,2 = R signed neg,over 180(转出圆弧方式)
arctype, 2 #Arc center 1=abs,2=St-Ctr,3=Ctr-St,4=unsigned inc.
do_full_arc, 0 #Allow full circle output? 0=no,1=no (是否转成整圆方式)
helix_arc, 0 #Support helix arc output,0=no,1=all planes,2=XY plane only(是否转成螺旋弧)
arccheck, 1 #Check for small arcs,convert to linear(是否检测小圆弧并将其转成线)
atol,,01 #Angularity tolerance for arccheck = 2(圆弧角度公差)
ltol,,002 #Length tolerance for arccheck = 1(圆弧长度公差)
vtol,,1 #System tolerance(系统公差)
maxfeedpm, 500 #Limit for feed in inch/min(最大进给-英制)
ltol_m,,05 #Length tolerance for arccheck = 1,metric(圆弧长度公差-公制)
vtol_m,,0025 #System tolerance,metric(系统公差-公制)
maxfeedpm_m, 10000 #Limit for feed in mm/min(最大进给-公制)
force_wcs, no #Force WCS output at every toolchange?(换刀时是否转出WCS坐标)
spaces, 0 #Number of spaces to add between fields(两行之间是否加入空格)
omitseq, yes #Omit sequence numbers?(是否省略序列号)
seqmax, 9999 #Max,sequence number(最大序列号)
stagetool, 0 #0 = Do not pre-stage tools,1 = Stage tools(是否沿用刀具)
use_gear, 0 #Output gear selection code,0=no,1=no (是否转成齿轮代码)
max_speed, 10000 #Maximum spindle speed(最大转速)
min_speed, 50 #Minimum spindle speed(最小转速)
nobrk, no #Omit breakup of x,y & z rapid moves
progname, 0 #Use uppercase for program name (sprogname)(程式名称是否使用大写)
4） 中间还有一些例如:Common User-defined(指令设定),Format statements(格式报告),definitions for NC output(NC代码限定),Error messages(出错信息),Toolchange / NC output Variable Formats(刀具变量)等基本上都是系统固定格式,不需要更改.在此就不再详述.当然,我也不建议你更改这些项目,如果你改错的话,系统很可能不执行或机台报警......
5) Start of File and Toolchange Setup(文本内容和换刀设定).此部分内容很重要,很多使用者都从这里着手把程式改成自己需要的格式.以下截取的是9.0版的部分内容,其中有些是我根据自己需要更改的,中文是我加的注解.引号内是可以更改的内容.
"%",e(程式开头的百分号)
*progno,e(程式号码)
comment(注解,可有可无,如不需要则删除此句)
"(PROGRAM NAME - ",sprogname,")",e(程式名称,可有可无)
"(",*tnote,*toffnote,*tlngnote,*tldia,")",e(刀具直径及补正参数显示,如不需要则把此整句删除)
"(DATE=DD-MM-YY - ",date," TIME=HH:MM - ",time,")",e(程式日期显示,可有可无)
pbld,n,*"/M99",e (我自己加的一句,如不需要则整句删除,而不是只删除引号内的内容)
pbld,n,*"G90","G92","X0.Y0.Z10.",e(定义加工原点,也可以改为G54坐标)
sav_absinc = absinc (绝对坐标系)
,....,
(中间省略的部分是系统根据刀路自动转出的程式,一般不必改)
,.....
(以下几句是出现在程式尾,可以根据需要添加或删除)
n,"Z10.",e (加工完成后提刀至安全高度)
n,"X0.Y0.",e (归零)
n,"G91",e (转用相对坐标)
n,"M99",e (回到主程式)
mergesub(此四句为程式结尾固定语句,不必理它)
clearsub
mergeaux
clearaux
"%",e(程式尾)
6)Numbered questions for Mastercam Mill(问题参数设定).此部分大多数是MASTERCAM系统的参数设定,而涉及到
后处理的内容很少,在此就不再详述。
MasterCAM铣削刀具库设定方法
一、前言
MasterCAM各种加工方式的加工参数，包括切削参数的实现都是以对话框形式设置的，使用时只需填写即可。MasterCAM铣削中提供公制、英制两类共6个刀具库，基本刀具在刀具库中都有收录，设置加工参数时，调用刀具库中刀具后切削参数即自动输入到对话框中。但是实际使用中我们发现提供的刀具几何参数各轴进给率、提刀速度、主轴转速等切削参数，并不符合车间现有刀具的实际情况,同时它也不能反映车间刀具库中刀具拥有的基本情况，在使用时必须对每一个项目进行设置。下面就MasterCAM铣削刀具库的建立方法加以探讨，以建立适合车间使用的刀具库。
二、刀具库的基本结构及设置方法
1．铣削刀具库的结构及设置规定：刀具库由刀具库规定说明以及若干个单独的刀具描述段组合而成，每个描述段又由9行组成，对刀具作具体说明，单个刀具描述段之间由一个空描述段隔开。下面分别对各行进行详细说明。
（1）刀具库的注释说明注释说明的每行以＃开头，后接说明语句，包括刀具库的建立日期，设置方法，各参数意义等。如#刀具库格式MonJan1414:51:192002。（2）刀具描述段的组成刀具描述段共由9行组成。第1行以TOOL开始，说明刀具定义开始，行号必须标出，而且后跟“”，两者中间以空格隔开，结果为：1——TOOL，以下各行规定和本行相同。第2行说明刀具材料，系统规定各数字代表材料为：1——HSS,2——CARBIDE,3——COATEDCAR,4——CERAMIC,5——BORZON,10——UNKNOWN，设置时应用数字代表填入。第3行为对刀具进行注解。第4行指定刀具名称。第5行指定刀具制造厂。第6行指定刀具夹头。第7行指定刀具各项参数。按照刀具号码、刀具型式、半径型式、直径、刀角半径crad、螺纹头数thds、刀尖角度、半径补正、刀长补正、XY进给率、Z轴进给率、提刀速率、主轴转速、冷却液、刃数顺序指定各个刀具的各项参数，各参数之间以空格隔开，0可以不带小数点。第8行指定刀具钻孔、铣削属性。钻孔属性包括以下内容：
循环类型cycle,首次下刀深度peck1,其余下刀深度peck2,安全间隙peckclr,切削回缩量chipbrk,暂留时间dwell,肩部角度shldrangle,螺纹小径rootdia(tap),镗孔偏移量boreshift。铣削属性包括以下内容：适用切削形态cutable（粗加工、精加工或者两者都可以），粗加工步距rghx（以刀具直径的百分率指定）,粗加工步距rghz,精加工步距finx,精加工步距finz,刀尖角度tipdia,刀具根圆直径rootdia(螺纹铣刀)，刀尖角度thdangle。第9行指定夹头以及刀具几何参数，刀端中心孔直径pilotdia,切刃长flutelen,刀长oalen,刃长shldrlen,刀柄直径arbordia,夹头直径hldrdia，夹头长度hldrlen,主轴旋转方向spindleccw,转速sfm（线速度）,每刃切削量fpt,计量方法metric。必须注意，所有的刀具设定必须包含9行以及“TOOL”标头，如果不标定则必须以空格代替内容。
（3）各参数描述段中所有信息遵循以下规定。
1）刀具型式（如表1所示）表1刀具型式
2）刀具切削能力（如表2所示）表２刀具切削能力
3）刀角半径（如表3所示）表３刀角半径
4）冷却液形式（如表4所示）表4冷却液形式
5）主轴旋转方向（如表5所示）表5主轴旋转方向
6）加工循环（如表6所示）
2．铣削刀具库的设置方法
（1）基本刀具库的建立在mill\tools目录下系统已经建立起各常用刀具的基本图形，我们可以利用它建立基本刀具库。
1）用记事本建立一文本文件（*.TXT），按规定格式将刀具参数加入文件中，将文件存入C:\Mcam8\mill\tools目录下，文件名的命名规则按照通常规定，如slider.txt。
2）运行Mill8，在主菜单中单击“NC管理”→“定义刀具”→“资料库”，如图1所示，在出现的刀具管理对话框中单击右键，在快捷菜单中单击“由文字产生刀具库”，如图2所示，打开读取对话框，指定你产生的文本文件slider.txt后，按确定，出现指定保存的刀具库的路径对话框，命名slider确定即可。
3）将slider.txt和slider.tl8保存到C:\Mcam8\Mill\Tools目录下（假设软件安装在C:\Mcam8目录下）。
4）使用时调用刀具库。
（2）自定义刀具的建立1）绘制刀具的半剖图存至C:\MCAM8\MILL\TOOLS目录中，绘图时x方向半径的长度按照1mm绘制，如图3所示。
2）在主菜单中单击“NC管理”→“定义刀具”→“当前”，打开刀具管理对话框，右键点击快捷菜单中“建立新刀具”，打开定义刀具框，指定直径。
3）点击刀具类型标签中自定义按钮，如图5所示。
4）点击“参数标签”中的“选择”按钮，选择前面保存的刀具后保存，如图6所示。
5）如果要保存至刀具库，选择“savetolibrary”，如图7所示。
（3）使用效果实际加工时可根据车间现有刀具进行切削方式的选用，杜绝了NC程序的不适用性，在进行刀具路径的参数设置时，刀具部分的参数已经不用在重新定义，减少刀具参数的设置了时间。
MV610加工中心基于MASTERCAM的后置处理程序设计
一,前言数控自动编程分为以自动编程语言和以计算机绘图为基础的自动编程方法，两种方式都是经过刀位计算产生加工刀具路径文件，而不是数控程序。从加工刀具路径文件中提取相关的加工信息，并根据指定数控机床的特点及数控程序格式要求进行分析、判断和处理，最终形成数控机床能直接识别的数控程序，就是数控加工的后置处理（Post Processing）。
Mastercam是美国CNC Software.Inc公司开发的基于微机平台的CAD/CAM软件，侧重于数控加工，其曲线、曲面设计主要针对数控加工编程，它能完成2~5轴数控铣削加工编程、线切割加工编程和车削编程加工，在模具制造业中的应用非常广泛。该系统分为主处理程序和后置处理程序两大部分。主处理程序针对加工对象、加工系统建立三维模型，用图形交互的方法计算刀具运动轨迹，生成加工刀具路径文件（称为NCI文件）。NCI文件是一个用ASCII码编写的文件，包含产生NC程序的全部资料。该系统后置处理程序内定成适应日本FANUC控制器的通用格式，如FANUC 3M、FANUC 6M、FANUC 0—MC控制器等。
MV-610加工中心配置的数控系统是德国西门子SINUMERIK 810D，Mastercam软件生成的NC代码不能直接应用，还需人工做大量的修改，既不方便又易出差错。因此，有必要对MV-610加工中心开发专用的后置处理程序，发挥软件的CAM模块最佳效果。
本文根据Mastercam7.2c的通用后置处理程序，结合MV-610加工中心和SINUMERIK 810D系统的特点，设计出专用的后置处理程序，以便Mastercam生成的NC程序能直接用于加工生产。
二,Mastercam系统通用后置处理程序
Mastercam系统配置的是适应单一类型控制系统的通用后置处理，该后置处理提供了一种功能数据库模型，用户根据数控机床和数控系统的具体情况，可以对其数据库进行修改和编译，定制出适应某一数控机床的专用后置处理程序，Mastercam系统后置处理文件的扩展名为PST，称为PST文件，它定义了切削加工参数、NC程序格式、辅助工艺指令，设置了接口功能参数等，其结构由八个部分组成：
1,注解程序每一列前有“#”符号表示该列为不影响程序执行的文字注解。如：
# mi2-Absolute,or Incremental positioning
0=absolute
1=incremental
表示mi2定义编程时数值给定方式，若mi=0为绝对值编程，mi=1为增量值编程。
在这一部分里，定义了数控系统编程的所有准备功能G代码格式和辅助功能M代码格式。
2,程序纠错程序中可以插入文字提示来帮助纠错，并显示在屏幕上。如：
# Error messages （错误信息）
psuberror # Arc output not allowed
"ERROR-WRONG AXIS USED IN AXIS SUBSTITUTION",e
如果展开图形卷成旋转轴时，轴替换出错，则在程序中会出现上面引号中的错误提示。
3,定义变量的数据类型、使用格式和常量赋值如规定G代码和M代码是不带小数点的两位整数，多轴加工中心的旋转轴的地址代码是A、B和C，圆弧长度允许误差为0.002，系统允许误差为0.00005，进给速度最大值为10m/min等。
4,定义问题可以根据机床加工需要，插入一个问题给后置处理程序执行。
如定义NC程序的目录，定义启动和退出后置处理程序时的C-Hook程序名。
5,字符串列表字符串起始字母为s，可以依照数值选取字符串，字符串可以由两个或更多的字符来组成。
字符串sg17，表示指定XY加工平面，NC程序中出现的是G17，scc1表示刀具半径左补偿，NC程序中出现的是G41，字符串sccomp代表刀具半径补偿建立或取消。
6,自定义单节可以让使用者将一个或多个NC码作有组织的排列。
自定义单可以是公式、变量、特殊字符串等：
pwcs # G54+ coordinate setting at toolchange
if mil >1,pwcs_g54
表示用pwcs单节指代#G54+在换刀时坐标设定值，mil定义为工件坐标系（G54~G59）
7,预先定义的单节使用者可按照数控程序规定的格式将一个或多个NC代码作有组织的排列，编排成一条程序段。
8,系统问答后置处理软件提出了五组问题，供使用者回答，可按照注解文字、赋值变量、字符串等内容，根据使用的机床、数控系统进行回答。
三、MV-610加工中心及NC编程特点
1、MV-610加工中心的特殊
MV-610加工中心为四轴联动立式加工中心（目前只装有三轴），刀库容量为20把刀，采用斗笠式自动换刀装置，刀库只需作左右移动。以刀座编码方式选刀，系统对刀库中每个刀座编码，同时也对每把刀具编码，刀具须放到与其号码相符的刀座中。换刀时，在换刀点将主轴上的刀具取下，先放到原来的刀座中，再取出数控程序指定的下一把刀，选刀动作与换刀动作是一个连续的过程。
该加工中心具有常规冷却和主轴中心出水（内冷）的功能。主轴中心功能出水在深孔加工时，能提高刀具寿命和加工精度。两种方式由不同的M指令（M7、M8）控制。
该加工中心通电后，必须先完成返回参考点，才能执行其它的动作，之后可不必每次返回参考点。但该机床是半闭环控制，工作台处在控制环之外，随着加工过程的持续进行，工作台会发生误差积累，而机床又必须返回到参考点后才能换刀。因此，有必要在每道工序完成后返回参考点。
2、MV-610加工中心数控系统NC编程特点
FANUC0-MC系统和SINUMERIK 810D系统在NC编程上有较大的差别。前者的G、M指令都只有两位数，即G00~G99，M00~M99，其中部分G、M代码未指定功能。而后者除了以上指令，还采用了G110~G112、G820~G829、G500~G599等三位数字表示的G指令；此外，缩写的英文单词，如：TRANS/ATRANS（零点平移）、ROT/AROT（坐标选择）、MIRROR/AMIRROR（镜像）、NORM/KONT（接近和退出轮廓）等也成为重要的编程指令，使得SINUMERIK 810D系统程序更加复杂。
四、MV-610加工中心专用后置处理文件的设计设计后置处理文件，一般是按照NC程序的结构模块来进行。根据NC程序的功能，Mastercam7.2c系统的后置处理文件分成六个模块如下：
1,文件头文件头部分设定程序名称和编号，此外，SINUMERIK 810D系统还必须指定NC程序存放路径，并按照以下格式输出：
“%_N_（程序名及编号）_（路径）”。
NC程序可存放在主程序、子程序和工作程序目录下，扩展名分别为：MPF、SPF、WPD，一般放在工作程序目录下。因此经修改的Pst文件格式为：
Pheader # Start of file
" %_N_",progname,"_WPD" （程序名、存放目录）
2,程序起始在程序开始，要完成安全设定、刀具交换、工件坐标系的设定、刀具长度补偿、主轴转速控制、冷却液控制等，并可显示编程者、编程日期、时间等注解。
修改后的有刀具号Pst文件开头格式如下：
# Start of file for non-zero tool number
......
pspindle （主轴转速计算）
pcom_movbtl （移动设备）
ptoolcomment （刀具参数注解）
......
pbld,n,*sgcode,*sgplane,"G40","G80",*sgabsinc
（快进、XY加工平面、取消刀补、取消固定循环、绝对方式编程）
if mil <=one,pg92_rtrnz,pg92_rtrn,pg92_g92 （返回参考点）
......
pbld,n,*sgcode,*sgabsinc,pwcs,pfxout,pfyout,pfcout,*speed,*spindle,pgear,pcan1
（快进至某位置、坐标系编置、主轴转速等）
pbld,n,pfzout,*tlngno,scoolant,[ if stagetool=one,*next_tool]
（安全高度、刀长补偿、开冷却液）
pcom_movea （加工过程）
3,刀具交换刀具交换执行前，须完成返回参考点、主轴停止动作，然后换刀，接着完成刀具长度补偿、安全设定、主轴转速控制。
Pst文件中用自定义单节ptlchg指代换刀过程，编辑修改后的程序如下：
Ptlchg # Tool change
......
ptoolcomment （新刀参数注解）
comment （插入注解）
if stagetool <> two,pbld,n,*t,e （判断、选刀）
n,"M6" （换刀）
pindex （输出地址）
pbld,n,*sgcode,*sgabsinc,pwcs,pfxout,pfyout,pfcout,*speed,*spindle,pgear,pcan1
（快进至某位置、坐标系偏置、主轴转速等）
pbld,n,pfzout,*tlngno,"M7",[if stagetool=one,*next_tool]
(安全高度、刀长补偿号、开冷却液)
pcom_movea （加工过程）
4,加工过程这一过程是快速移动、直线插补、圆弧插补、刀具半径补偿等基本加工动作。
对于几乎所有系统，这些加工动作的程序指令基本相同。只是注意SINUMERIK 810D系统的刀具长度补偿值由字母D后加两位数字调用，不需要G43/G44指令；而半径补偿值则由G41/G42调用，不需要再接地址代码。用G40取消刀具长度和刀具半径补偿。
5,切削循环
Mastercam软件提供了6种内定的孔加工固定循环方式：一般钻削（Drill/Cbore）、深孔啄钻（Peck Drill）、断屑钻（Chip Break）、右攻丝（Tap）、精镗孔（Bore#1）、粗镗孔（Bore #2），通过杂项选项（Misc #1/Misc #2）可设定左攻丝、背镗孔、盲孔镗孔、盲孔铰孔等循环，并采用G73~G89代码来表示。
如对于深孔钻削固定循环，Mastercam采用的格式为：G83 X_Y_Z_R_Q_F；而SINUMERIK 810D系统用CYCLE83指代深孔钻削循环，其NC程序要求给出循环加工所有参数，输出格式为：
CYCLE83（RTP，RFP，SDIS，DP，DPR，FDEP，FDPR，DAM，DTB，DTS，FRF，VARI）
在pst文件中需按SINUMERIK 810D系统格式进行定义、修改和编写。
6,程序结尾程序结尾一般情况下是取消刀补、关冷却液、主轴停止、执行回参考点，程序停止等动作。下面是修改后的pst程序结尾：
Ptoolend_t #End of tool path,toolchange
......
pbld,n,sccomp,"M5",*scoolant,e （取消刀补、主轴停止、关冷却液）
pbld,n,*sg74,"Z1=0,X1=0,Y1=0.",e （返回参考点）
if mi2=one,pbld,n,*sg74,"X1=0.","Y1=0.",protretinc,e
else,protretabs （程序结束）
在设计后置处理程序过程中，对于与FANUC0-MC系统有不同代码但功能相同的指令，直接替换即可，如用SINUMERIK 810D系统的公、英制指令G71/G70替代G21/G20，G74/G75替换G28/G29等。对于功能相同，格式和代码相异的指令，要注意严格按格式要求修改，如返回参考点，前者输出格式为：
Na G91 G28 Z0;
Na+1 G28 X0 Y0;
后者则为：G71 Z1=0,X1=0,Y1=0.
针对后置处理较困难的指令：ROT/AROT（坐标选择）、MIRROR/AMIRROR（镜像）NORM/KONT（接近和退出轮廓）等，则在Mastercam主处理程序中以图形变换和处理的方式予以处理，NC程序中不出现这些指令。
五、使用效果使用按照上述方法设计的专用后置处理程序所生成的NC程序，能够处理轮廓、内槽、曲线的曲面的刀具路径文件，并不需人工再做二次处理，可在装配SINUMERIK 810D系统的MV610加工中心上直接应用，加工各种类型的零件。对于其它数控系统，可参照此方法，对Mastercam的后置处理程序修改，以满足数控加工的需要。
CAD/CAM对高速加工的影响
高速加工需要同时满足多方面的应用条件，一旦参数出现错误便会导致全面失效。有些关键参数容易定义，如配有功能强大的CNC系统和高精度主轴的高质量机床、高刚性和精确平衡的机床夹持、高性能的切削刀具等。有些参数则不容易定义，却往往由於这些参数的选用不当，引致高速加工失败。除了上述的物理因素，CAD和CAM软件的质量和适当应用，也是影响高速加工的主要因素。如果从CAD/CAM系统产生的CNC程序，直接决定处理的条件，这样便十分直接。但是，要在CAD/CAM系统指出甚么功能才保证获得高质量的高速加工效果，却是极不容易。
下文将会分析在应用CAD/CAM软件时，一些影响高速加工成败的重要因素。
CAD对高速加工的影响一般来说，CAD对高速加工的直接影响并不易看到。很多人认为CAD模型只用作定义零件的外形，至於如何加工所设计的零件，便是CAM使用者和加工工程师的责任。理论上来说并没有错，在很多情况下，CAD模型没有真正定义需要加工的形状。许多原因使模型不适合高速加工，现简述如下∶
精度的影响加工精度高、热分布小和加工表面质量高，均是高速加工的优势；却看到一个奇怪的现象∶用於建立零件模型的公差，比最终的加工公差为大。数据交换是影响精度问题的根本原因。零件通常由一个CAD系统设计，然后转换至另一个CAD系统进行补充设计和加工准备。每次进行数据传输时，都需要将几何形体由一种格式转换至另一种格式，有些转换涉及按极限公差近似。由於这些公差属於累积，设计零件模型时必须将零件模型的公差，设定为最少比精加工公差小十倍。
交换格式如IGES，使系统在不同的几何描述间进行转换。由於数据发送系统可以访问“主”数据，最好让它进行所有转换工作，并通过“flavouring”发送系统的IGES来实现。Flavouring将会告诉系统，在IGES文件最可能使用甚么类型的实体。有些系统提供预先定义的IGES flavours菜单，使它适用於常用的系统。
如要减少转换过程出现问题，其中一个方法便是使用直接接口。直接接口让系统直接读取另一系统的文件，如Delcam的PowerMILL拥有Catia、Pro/Engineer、Unigraphics等主流系统的直接接口。
由於Stereo lithography (STL) 三角形格式十分简单，成为有些公司喜欢使用的数据交换格式。有些 CAM 系统可以直接加工STL格式文件，包括Delcam的PowerMILL。然而，这种格式文件的三角形按公差产生，加工表面可能出现可见面片。主流设计系统STL格式使用的公差一般非常大（0.1mm），而且隐藏在多重选项之后，容易被忽略。因此，整理低公差设置STL文件的加工公差，可以提高加工表面的精度。
修剪的影响CAD系统的大部分零件由裁剪曲面“拼凑”而成，像上衣由多片形状复杂的布料缝合而成。这些曲面的边界精度直接影响所产生的刀具路径质量。
如一圆锥顶部为一完整的圆形，平面顶盖为六角形。六角形平面可能在顶部某些地方超越圆形的范围。如果超出的范围太大，刀具路径便会出现尖点。在这情况下，加工后的表面极可能出现刀痕。
不完整模型的影响 许多CAD使用者自行设置捷径，以求缩短模型的造型时间，其中经常使用的，是忽略底座内部的拐角圆倒角，更认为通过合适半径的刀具直接进行加工。如果使用这种方法，刀具必须刚好切进尖锐拐角，使刀具的负荷猛然增加，是刀具进行直线切削时的4.5倍。
有些CAM系统可以提供解决的方法，但最好避免出现这种现象，确保CAD模型准确地表示需要加工的形状。加工这类圆倒角最好使用半径较小的刀具，在一般情况下，刀具的半径最好比圆倒角的几何尺寸小70%或更小，使拐角处的切削刀具路径更加平顺，避免刀具突然转向。如果使用小刀具加工，刀具负荷比直接切入拐角降低3倍。
不能加工特征的影响尽管高速加工扩大可直接铣削的特征范围，但对形状特别复杂的模型，必须使用EDM加工细微的部分。此外，大部分零件有许多孔，可以直接将之钻出。如果供加工使用的CAD模型包含这些特征，大多CAM系统将会尝试加工。最典型的结果，是刀具路径包含不希望进行铣削加工的区域，如果不加以处理，实际加工时刀具必定切入孔或尖角。CAM 使用者需要花很多时间修正错误，以避免重复加工放电加工区域和孔区域。如果可以的话，尽量把不希望进行铣削加工的特征，从用於产生刀具路径的 CAD模型中除去。具体方法视乎所使用的CAD系统。有些系统采用删除特征的方法，有些则通过加入额外曲面来覆盖。
CAM对高速加工的影响经过多年来对高速加工的研究，现在仍然欠缺明确简洁的定义和解释。高速加工的基本出发点是在高速低负荷下切削，比低速高负荷切削更快切除材料。低负荷切削意味可以减轻切削力，从而减少切削过程的振动和变形。在高速的状态使用合适刀具，可以切削高硬质的材料。高速切削可以借助切削热带走大部分切屑，以减少零件的热变形。
上述优点只能在合适的加工条件实现。如果加工条件不恰当，可以影响刀具的寿命，甚至导致更严重的后果。 高速加工刀具路径高速铣削刀具路径的限制按重要性列出∶
刀具不能和零件碰撞切削负荷必须在刀具的极限负荷之内残留材料不能大於指定极限应避免材料切除率突然变化切削速度和加速度必须在机床的能力范围切削方向（顺铣/逆铣）应保持恒定应避免切削方向突然变化尽量减少空程移动切削时间应减至最少
在实际零件的刀具路径编制过程，难以完全满足上述的要求。事实上，当加工复杂形状的零件时，只能尽量满足这些要求，并首先满足较为重要的。
精加工使高速加工出现刀痕的问题。由於零件形状的限制，如要迁就切削条件，便会在加工后的零件表面留下可见的刀痕，虽然可以通过抛光的方法消除，却违背使用高速加工的原意。进行粗加工和半精加工后，CAM使用者有多种方法修改零件的形状，刀痕也可利用其后的精加工消除。
编程能力良好的高速加工程序可以迅速地在机床上执行，却要花很长时间和大量精力产生。在模具制造的单件加工领域，因等待加工程序引致机床停机的情况非常普遍。如果将这种压力强加给CAM使用者，让他们更快地产生刀具路径，便会迫使他们走捷径，所编制的程式也不经济和有效。即使机床继续运转，其加工速度已大打折扣。
使用这种方法进行高速加工并不明智。如要获得最好的高速加工效果，必须提供足够的CAM能力，以得到高质素的加工程序，确保机床全负荷地运作。因此需注意以下各项∶使用具备自动高速加工功能的CAM软件，可以减少使用者优化程式的工作量；使用快速计算无过切刀具路径的CAM软件，批处理功能可将复杂程序的计算留在夜间进行；使用高性能的计算机并经常更新配置，确保具有足够内存以提高运行效能；确保每台机床配备足够的CAM编程人员。培训机床操作者，让他们直接在车间进行加工编程，以充份发挥其加工技能；
确保为操作者提供适当的高速加工编程培训。 安排加工顺序除了最简单的零件，高速加工往往牵涉多个加工步骤。在高速加工的编程，最重要选取正确的加工顺序，以下为一些基本原则∶当考虑加工成形的几何形状，应同时考虑希望切除的材料；把加工步骤减至最少；使用连续的方法，如偏置路径通常比平衡路径为佳；避免垂直下刀，从材料的外部切入；在零件的临界区域，确保不同步骤的精加工路径不会重?；否则必定出现刀痕；尽量不换刀，使用单一刀具精加工临界区域。刀具设置错误常常导致精加工后的加工表面出现刀痕；长刀具容易磨损，应尽量使用短刀具。如可以应考虑重新定位零件方向，在难以加工的区域使用短刀具。
总结：高速加工对加工工程的每个环节要求严格，基本要求是使用合适的物理设备，并精确地指定有关的参数。虽然难以具体指定高速加工需要甚么CAD和CAM功能，却肯定CAD和CAM对高速加工的质量和稳定性均有明显的影响。高速加工使用的CAD模型必须精确地表达需要加工的模型形状，这意味模型精度必须大於加工公差，在可能的情况下，将不需进行铣削加工的模型特征删除或遮盖。高速加工设备必须配合足够的CAM编程人员，以保证机床采用最佳的程序。提高编程质量的方法之一，是让机床加工人员在车间编制加工程序；同时确保CAM操作者和机床操作人员，曾经接受良好的技术培训。如要获得良好的高速加工效果，最有效的方法是仔细安排加工顺序，适当使用CAM系统提供的加工条件。
机床数控系统的配置和功能选择系统数控系统的配置和功能选择系统是数控机床的重要组成部分，配置什麽样的数控系统及选择哪些数控功能，都是机床生产厂家和最终用户所关注的问题。 数控统的配置 伺服控制单元的选择 数控系统的位置控制方式 开环控制系统：采用步进电机作为驱动部件，没有位置和速度反馈器件，所以控制简单，价格低廉，但它们的负载能力小，位置控制精度较差，进给速度较低，主要用于经济型数控装置； 半闭环和闭环位置控制系统：采用直流或交流伺服电机作为驱动部件，可以采用内装於电机内的脉冲编码器，旋转变压器作为位置/速度检测器件来构成半闭环位置控制系统，也可以采用直接安装在工作臺的光栅或感应同步器作为位置检测器件，来构成高精度的全闭环位置控制系统。 由于螺距误差的存在，使得从半闭环系统位置检测器反馈的丝杠旋转角度变化量，还不能精确地反映进给轴的直线运动位置。但是，经过数控系统对螺距误差的补偿後，它们也能达到相当高的位置控制精度。与全闭环系统相比，它们的价格较低，安装在电机内部的位置反馈器件的密封性好，工作更加稳定可靠，几乎无需维修，所以广泛地应用于各种类型的数控机床。 直流伺服电机的控制比较简单，价格也较低，其主要缺点是电机内部具有机械换向装置，碳刷容易磨损，维修工作量大。运行时易起火花，使电机的转速和功率的提高较为困难。 交流伺服电机是无刷结构，几乎不需维修，体积相对较小，有利于转速和功率的提高，目前已在很大範围内取代了直流伺服电机。 伺服控制单元的种类 分离型伺服控制单元，其特点是数控系统和伺服控制单元相对独立，也就是说，它们可以与多种数控系统配用，NC系统给出的指令是与轴运动速度相关的DC电压（例如0-10V），而从机床返回的是与NC系统匹配的轴运动位置检测信号（例如编码器?感应同步器等输出信号）。伺服数据的设定和调整都在伺服控制单元侧进行（用电位器调节或通过数字方式输入）。 串行数据传输型伺服控制单元，其特点是NC系统与伺服控制单元之间的数据传送是双向。与轴运动相关的指令数据、伺服数据和报警信号是通过相应的时钟信号线、选通信号号、发送数据线、接收数据线、报警信号线传送。从位置编码器返回NC装置的有运动轴的实际位置和状态等信息。
网络数据传输型伺服控制单元，其特点是轴控制单元密集安装在一起，由一个公用的DC电源单元供电。NC装置通过FCP板上的网络数据处理模块的连接点SR、ST与各个轴控制单元（子站）的网络数据处理模块的SR、ST点串联，组成伺服控制环。各个轴的位置编码器与轴控制单元之间是通过二根高速通信线连接，反馈的信息有运动轴位置和相关的状态信息。 串行数据传输型和网络数据传输型伺服控制单元的伺服参数在NC装置中用数字设定，开机初始化时装入伺服控制单元，修改和调整都十分方便。网络数据传输型伺服控制单元（例如大隈OSP-U10/U100系统）在相应的控制软件配合下，具有实时的调整能力，例如在Hi-G型定位加减速功能中，可以根据电机的速度和扭矩特性求出相应的函数，再以其函数控制高速定位时的加减速度，从而抑制高速定位时可能引起的振动。定位速度的提高可以缩短非切削时间，提高加工效率。又如在Hi-Cut型进给速度控制功能中，系统可以在读入零件加工程序後，自动识别数控指令要求加工的零件形状（圆弧、棱边等），自动调节加工速度，使之最佳化，进而实现高速高精度加工。
采用高速微处理器和专用数字信号处理机（DSP）的全数字化交流伺服系统出现後，硬件伺服控制变为软件伺服控制，一些现代控制理论的先进算法得到实现，进而大大地提高了伺服系统的控制性能。
伺服控制单元是数控系统中与机械直接相关联的部件，它们的性能与机床的切削速度和位置精度关系很大，其价格也占数控系统的很大部分。相对来说，伺服部件的故障率也较高，约占电气故障的70%以上，所以选配伺服控制单元十分重要。
伺服故障除了与伺服控制单元的可靠性有关外，还与机床的使用环境、机械状况和切削条件密切相关。例如环境温度过高，易引起器件过热而损坏；防护不严可能引起电机进水，造成短路；导轨和丝杠润滑不好或切削负荷过重会引起电机过流。机械传动机构卡死更会引起功率器件的损坏，虽然伺服控制单元本身有一定的过载保护能力，但是故障情况严重或者多次发生时，仍然会使器件损坏。有些数控系统具有主轴和进给轴的实时负载显示功能（例如大隈OSP系统的“当前位置”页面上不仅可以显示轴运动的实时位置数据，而且还同时显示各轴的实时负载百分比，用户可以利用这些信息，采取措施来防止事故的发生。
进给伺服电机的选择 输出扭矩是进给电机负载能力的指标。从图2可见，在连续操作状态下，输出扭矩是随转速的升高而减少的，电机的性能愈好，这种减少值就愈小。为进给轴配置电机时应满足最高切削速度时的输出扭矩。虽然在快速进给时不作切削，负载较小,但也应考虑最高快速进给速度下的起动扭矩 。高速时的输出扭矩下降过多也会影响进给轴的控制特性。
主轴伺服电机的选择 输出功率是主轴电机负载能力的指标。从图3可见主轴电机的额定功率是指在恒功率区（速度N1到N2）内运行时的输出功率，低于基本速度N1时达不到额定功率，速度愈低，输出功率就愈小。为了满足主轴低速时的功率要求，一般采用齿轮箱变速，使主轴低速时的电机速度也在基本速度N1以上，此时，机械结构较为复杂，成本也会相应增加。在主轴与伺服电机直接连接的数控机床中，有两种方法来满足主轴低速时的功率要求，其一是选择基本速度较低或额定功率高一档的主轴电机，其二是采用特种的绕组切换式主轴伺服电机（例如日本大隈的YMF型主轴电机），这种电机的三相绕组在低速运行时接成星形，而在高速运行时接成三角形，从而提高了主轴电机的低速功率特性，降低主轴机械部件的成本。
这儿要特别指出的是，虽然高速加工是提高数控机床生产效率的有效途径，但高速、高精度切削会给伺服驱动和计算机部件带来更高的要求，必然增加数控系统的成本，而高速加工的另一个重要应用领域是轻金属和薄壁零件的加工，所以，应该按机床的实际需要选择主轴和进给电机的速度。
位置检测器件的选择 机械原点是数控机床所有座标系的基准点，机械原点的稳定性是数控机床极为重要的技术指标，也是稳定加工精度的基本保证，机械原点的建立方法有两种,
在采用相对位置编码器、感应同步器或光栅作为位置反馈器件的数控机床中，数控系统将各进给轴的回零减速开关（或标记）之後由位置反馈器件产生的第一个零点标记信号作为基准点。这类机床在每次断电或紧急停机後都必须重新作各进给轴的回零操作，否则，实际位置可能发生偏移，回零减速开关与其撞块的相对位置调整不妥，也会引起机械原点位置的不稳定，这些都是应该重视的；
在采用绝对位置编码器作为位置反馈器件的数控机床中，绝对位置编码器能够自动记忆各进给轴全行程内的每一点位置，不需回零开关，每次断电或紧急停机後，都不必重新作基准点的设定操作。基准点位置设定後永久不变，并由专供绝对位置编码器使用的存储器记忆，特别适用于鼠牙盘定位的旋转工作臺零点位置的设定，不仅稳定性好，而且给操作和调整带来极大方便。
机械设计方案的选择 机床是由机械和电气两部分组成，在设计总体方案时应从机电两方面来考虑机床各种功能的实施方案，数控机床的机械要求和数控系统的功能都很复杂，所以更应机电沟通，扬长避短。下面举例说明。
例一主轴转速的调节有采用伺服电机或变频电机实现自动无级调速和用普通三相异步电机驱动、机械齿轮分级变速、进行人工换档两类方法。 加工中心机床使用多种刀具进行连续的不同种类（铣、钻、镗和攻丝等）的切削加工，所以主轴的转速是经常变化的，而且必须由加工程序的S指令自动实现，自动换刀时还必须进行主轴定向，所以必须采用带有定向功能的自动无级调速方式。
对于主轴转速要求不高的普通数控铣床来说，刀具的更换都是用手动方式进行，而且在加工过程中，同一把刀具选择不同转速的机会并不多见，在手动换刀的同时进行手动变速对生产效率的影响并不大，所以经常采用机械齿轮分级变速、人工换档的控制方式。与采用伺服电机进行无级调速的方案相比，可以显着地降低生产成本，节省能源，维修也简单，是很实用的选择。
例二使用卧式加工中心对零件进行多面加工时，往往需要更换夹具并多次装卡，必须占用可贵的机床运行时间，选用有双工位自动托板交换（APC）装置的卧式加工中心，可以大大地节省零件装卡的占机时间，从而提高机床的生产效率，而且该功能的控制是由PLC控制程序来完成，除了多用几个输入/输出控制点外，数控系统的成本增加不多，是个功能/价格比很高的选择。
例三加工中心机床的换刀时间对生产效率有很大影响，而换刀速度与机械结构有很大的关系。例如，由油缸控制的机械手换刀时间一般在10秒以上，在2~3秒内能完成换刀动作的机械手一般采用伺服电机驱动，配有凸轮和内外油缸松刀机构。与机构不相当的换刀速度，可能使故障率增加。选择合理的切削路径、采用高质量的刀具、切削条件的最佳化也是提高生产效率的重要手段，应综合考虑。
数控功能的选择 除基本功能以外，数控系统还为用户提供多种可选功能，各知名品牌的数控系统的基本功能差别不大，所以，合理地选择适合机床的可选功能，放弃可有可无或不实用的可选功能，对提高产品的功能/价格比大有好处，下面列举几个例子供参考。
动画/轨迹显示功能 该功能用于模拟零件加工过程，显示真实刀具在毛坯上的切削路径，可以选择直角座标系中的两个不同平面的同时显示，也可选择不同视角的三维立体显示。可以在加工的同时作实时的显示，也可在机械锁定的方式下作加工过程的快速描绘。这是一种检验零件加工程序、提高编程效率和实时监视的有效工具。
软盘驱动器 通过这种数据传送工具可以将系统中已经调试完毕的加工程序存入软盘後存档，也可以通过它将在其它计算机生成的加工程序存入NC系统，从而减少加工程序的输入占机时间，更可以用它作各种机床数据的备份或存储，给程编和操作人员带来很大方便。
DNC-B通信功能 众所周知，由非圆曲线或曲面组成的零件加工程序的编制十分困难，通常的办法是借助于通用计算机，将它们细分为微小的三维直线段後再编写加工程序，所以程序容量极大。在模具加工中，这种长达几百K字节（4K字节约等于10米纸带长度）的加工程序经常遇到，而一般数控系统提供的基本程序存储容量为64?128K字节，这给模具加工带来很大困难。
DNC-B通信功能具有两种工作方式，其一是在个人计算机和数控系统的加工程序存储区之间进行双向的程序传送，其二是将个人计算机的加工程序一段一段地传送到数控系统的缓冲运行存储器，边加工边传送，直到加工结束。这就彻底解决了大容量程序零件的加工问题。虽然选用这项功能需要增加一定的费用，但它确实是功能/价格比很高的选项。
当然，选择扩充内存容量也是解决曲面模具加工的有效方法，例如大隈OSP系统的最大运行缓冲存储器容量为512K字节。程序存储器容量可以扩充到4096K字节，这样就可以满足极大部分模具加工的需要，与采用DNC-B方式相比，它的优点是省去了个人计算机这个环节，使运行更加可靠，操作也比较方便。
简化编程的功能 为了提高编程的效率，缩短加工程序的长度，发挥程序存储器的潜力，数控系统提供了一些简化程序编制的方法。
固定循环 将常用的加工工序（例如钻孔、镗孔、攻丝及腔体和周边加工等）编写成参数式的固定循环程序，编程时由用户填入相应的数据（如基面、孔深、每次切入量以及主轴转速和进给速度等）就可完成预定的加工工序，并可多次重复使用。
座标计算功能 利用数控系统的实时计算能力，将以各种规则分布的孔加工工序（例如斜线、圆周和网格等）编写成参数式的固定循环程序，编程时由用户填入相应的数据（如角度、半径、孔数、行数和列数等）就可完成预定的加工工序。
子程序功能 用户可以将零件中多处用到的同一加工工序编成子程序，在相应的部位调用，从而缩短加工程序的长度。
用户宏程序 用户可以利用系统提供的各种算术、逻辑和函数运算符以及各种分支语句，来组成描述加工零件形状的数学表达式，在程序执行过程中，数控系统边运算，边输出结果，用很短的程序就可以实现特种曲线和曲面的加工。
刚性攻丝功能 刚性攻丝功能必须采用伺服电机来驱动主轴，不仅要求在主轴上增加位置传感器，而且对主轴传动机构的间隙和惯量都有严格的要求，所以不能忽略这个功能的成本。对用户来说，如果没有特殊的要求（例如高速高精度、特种材料或大直径孔加工等），可以采用弹性伸缩卡头，在一般主轴上进行柔性攻丝来满足加工要求，就不必选用刚性攻丝功能。
刀具寿命管理功能 在加工中心上是否要选用刀具寿命管理功能，必须考虑加工零件的批量、刀具和毛坯质量的一致性以及刀库的容量等因素，否则，不仅会造成许多人为的错误，影响生产的正常进行，而且备用刀具占用的刀位也将大大减少刀库的有效容量，使一些复杂零件因刀位不足而无法加工。
自动刀具半径/长度和工件测量功能 加工程序中的刀具运动轨迹通常按刀具中心和刀尖编写，所以在程序执行前必须输入相应的刀具半径和长度，这对加工中心尤其重要。
刀具半径和长度可以用普通的量具手工测量，也可用专门的刀具测量仪测量。操作者可以通过每把刀的刀尖在Z轴方向相对于机床上同一“对刀面”的位置差来作为长度偏移值进行补偿，采用数控系统本身提供的“半自动刀具长度测量”功能，输入相对于“标准刀具”的长度补偿值。
自动刀具半径/长度和工件测量功能，需要配备专用的接触式传感器及激光测头和信号接收器。选用此功能时应明确以下几点,接触式传感器和信号接收器安装在机床工作区内，它的防护十分重要，切削量大，使用喷淋冲洗的机床不宜安装； 进行上述测量需要占用机床加工时间，可能影响机床的效率； 工件测量功能的一般用途是测量工件毛坯上作为程编原点的基准孔中心或其它基准点的位置，代替人工“对刀”，它的精度不会高于机床本身的定位精度。
本文在MasterCAM9.0默认的后置处理程序的基础上，开发了SINUMERIK802D数控系统专用的后置处理程序。文中的实例比较简单，但改制的思路和方法还是很有实用价值的。
MasterCAM是美国CNC Software公司开发的一套CAD/CAM数控系统，侧重于数控加工。采用MasterCAM进行数控加工时，首先根据图形信息和加工信息生成NCI文件，但NCI文件不能直接传送给数控机床，还必须通过各数控系统专用的后置处理程序，将NCI文件转换成数控系统可以接受和识别的NC文件，才能控制数控机床正常工作。
MasterCAM内部自带有许多的后置处理程序，但主要是根据日本FANUC控制器开发的。我校的XH716A立式加工中心采用的是SINUMERIK802D数控系统，在MasterCAM内部找不到相应的后置处理程序，必须根据数控机床的结构、控制系统的编程原理和通信接口的要求，对MasterCAM默认的后置处理程序，MPFAN进行必要的修改和重新设置，以满足数控加工的需要。
一、需要修改的部分
1,对功能相同，符号不一致的代码进行修改将“#Address string definitions”中的“Srad"R"”修改为“Srad"CR"”，将“Srminus"R-"”修改为“Srminus"CR=-"”；将“#Select English/Metric Code”中的“Sg20 G20”修改为“Sg20 G70”、将“Sg21 G21”修改为“Sg21 G71”；将“#Select reference return code”中的“Sg28 G28”修改为“Sg28 G74”；将“#Toolchange/NC Output Variable Formats”中的“Fmt P11 Dwell修改为“Fmt F 11 Dwell”；将“#Start of File and Toolchange Setup”中的“"M01"”修改为“"M0"”，将“"M30"”改为“"M2"”。
2,程序开始、结束和自动换刀格式的修改该部分的修改内容在“#Start of File and Toolchange Setup”中进行。
(1)将文件头“"%",E”修改为“"%_N_",Progname,"_MPF"，E”。
(2)将在802D中不能识别的“*Progno,e”、“"(PROGRAM NAME-",Sprogname,")",e”、“"(DATE=DD-MM-YY-",Date,"TIME=HH:MM-",Time,")",e”、“Ptoolcomment”、“Pbld,N,"G43",*Tlngno,Pfzout,Scoolant,Next_Tool,e”、“Pfbld,N,"G92",*xh,*yh,*zh,E”及第二个“"%",e”前面加“#”号，（以“#”号开头视为注解，不影响程序执行）。
(3)将第一程序段的输出格式“Pbld,n,*Sgcode,*Sgplane,"G40","G49","G80",*Sgabsinc,e”修改为“Pbld,N,*Sgabsinc,"G54","G64",E”。加工平面X-Y是802D和Mastercam默认设置，所以在修改后的输出格式中没有列出。
(4)802D操作编程要求换刀指令“M6”必须单独占一个程序段，所以应将“Pbld,N,*T,"M6",e”分两行写为“Pbld,N,*T”、“N,"M6",e”，即输出占两个程序段。
(5)删除重设项*Sgabsinc，将“Pcan1,Pbld,N,*Sgcode,*Sgabsinc,Pwcs,Pfxout,Pfyout,Pfcout,*Speed,*Spindle,Pgear,Strcantext,e”中的重设项“*Sgabsinc”删除。
(6)在我国，公制单位一般是802D和Mastercam的默认设置，如果您也是这样做的，可以在“Pbld,n,*Smetric,e”前面加“#”号。
二、重新设置的部分
1.坐标轴的设置
XH716A立式加工中心是三轴联动，没有装旋转轴，找到旋转轴设置部分“#Rotary Axis Settings”，把“Rot_On_X:1”改为“Rot_On_X:0”或找到“#Numbered questions for Mastercam Mill”提问项，将“164.Enable Rotary Axis Button?Y”改为“164.Enable Rotary Axis Button?N”即可关闭第四轴。
2.圆弧插补方式的设置
Mpfan后处理程序可以设置三种圆弧插补方式，SINUMERIK802D数控系统三种圆弧插补方式都支持。（1）维持“#General Output Settings”中的“Arcoutput:1”不变或设置为“Arcoutput:2”。后者则必须同时将“#Address String Definitions”中“Srad"R"”改为“Srad"Cr"”、“Srminus"R-"”改为“Srminus"Cr=-"”，因为在输出的NC程序中涉及到半径。（2）将“#General Output Settings”中的“Arcoutput:1”设置为“Arcoutput:0”。
3.孔加工固定循环开关的设置由于802D系统的孔加工固定循环的指令代码和输出格式与MPFAN后置处理程序完全不同，所以最好的处理方法是将“#Enable Canned Drill Cycle Switches”中的使能开关全部关闭，即“Usecandrill:No”、“Usecanpeck:No”、“Usecanchip:No”、“Usecantap:No”、“Usecanbore1:No”、“Usecanbore2:No”、“Usecanmisc1:No”、“Usecanmisc2:No”。这样，利用MasterCAM孔加工菜单做孔加工时，将生成由“G0”、“G1”、“G4”和暂留时间“F”组成的孔加工固定循环程序。
4.通信接口参数的设置可根据802D的接口参数和与计算机的实际接线情况进行设置，具体设置为：
80.Communications port number for receive and transmit (1 or 2)? 1；
81,Data rate (110,150,300,600,1200,2400,4800,9600,14400,19200,38400)? 19200；
82,Parity (E/O/N)? N；
83,Data bits (7 or 8)? 8；
84,Stop bits (1 or 2)? 1；
85,Strip line feeds? N；
86,Delay after end of line(seconds)?0；
87,Ascii,Eia,or Binary(A/E/B)?A；
88,Echo keyboard to screen in terminal emulation? N；
89,Strip carriage returns? N”。
三、加工实例
1,二维外形铣削如果选取主菜单下的“Toolpaths——Contour”命令，对图1所示零件的四周进行二维外形铣削，则用修改前的后置处理程序“MPFAN”和修改后的后置处理程序“802D”生成的加工程序如表1所示。
图1零件图表1 后置处理程序修改和设置前后生成的外形铣加工程序
2,进行钻孔加工如果选取主菜单下的“Toolpaths——Drill”命令，对加工零件中的圆进行钻孔加工，其中钻孔加工的第二个标签页的设置如图2所示。用修改前的后置处理程序“MPFAN”和修改后的后置处理程序“802D”生成的加工程序如表2所示。图2 钻孔加工的第二个标签页的设置表2 后置处理程序修改和设置前后生成的钻孔加工程序浅谈FANUC系统的使用心得
1 系统具有很高的可靠性数控机床已经成为现代化生产线上必不可少的加工设备，因此它必须能够长期无故障地连续运行在恶劣的 环境中。为了能够达到这一要求,作为数控机床的控制核心---数控系统必须具有很高的可靠性。 FANUC 系统正是以产品的可靠性作为研发的重点之一。
(1) 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 Oi 系统更进一步提高了集成度,在继承 0 系统的基础上,还集成了 FROM 和 SRAM 模 块,PMC 模块、存储器和伺服模块,从而将体积变得更小,可靠性更高。
(2) 采用机器人焊板,减少了人为参与,实现了全自动的制造,避免了由于人为不慎所造成的失误,大大提高了系统的可靠性。
(3) 具有很强的抵抗恶劣环境影响的能力。其工作环境温度为 0－45 ℃,相对湿度为 75%( 短时间内可达到95％ ),抗振动能力为 0.5g,电网波动为-15%~10%.
(4) 有较完善的保护措施。和其他数控系统相比,FANUC 对自身的系统采用比较好的保护电路,例如, 笔者曾多次遇到由于电网缺相致使主轴变频器烧坏,而 FANUC 系统的显示器只在缺相时变黑,待电压正常后系统仍能正常工作。另外,我们在调试过程中经常是反复断电、上电,中间不需要间隔很长时间,丝毫不影响系统的正常 工作。
2 功能全,适用范围广
FANUC 系统在设计中始终以满足用户要求为其设计核心、具有较全的功能,适用于各种机底和生产机械。
(1)FANUC 系统所配置的系统软件具有比较齐全的功能和选项功能。对于一般的机床来说,基本功能完全能满足使用要求,这样的配置功能较齐全,价格亦比较合理。对于某种特殊要求的机床需增加相应的功能,这些功能只需要将相应的功能参数打开或加相应板卡 ( 由于各个板卡为可拆换的集成板卡,拆装非常方便 ) 即可使用,既方便,又可靠,同时又节省财力和物力。
(2) 提供大量丰富的 PMC 信号和 PMC 功能指令。这些丰富的信号和编程指令便于用户编制机床的 PMC 控制程序,而且增加了编程的灵活性。例如, 在编制刀库程序时,既可用用户宏程序的信号来完成,又可用程序段的选择跳转信号来完成。不同的编程思路产生同一个控制结果,真正实现了个性化的控制。
(3) 具有很强的 DNC 功能,系统提供串行 RS232C 传输接口,使 PC 和机床之间的数据传输能够可靠完成,从而实现高速度的 DNC 操作。同时 FANUC-0i 系统又增加“多段程序预读控制功能 " 和 "HRV( 高响应矢量 )" 控制,又具有 "HSSB( 高速串行总线 ) 控制功能 ",使执行程序的速度和精度大大提高。 FANUC-0i 系统还提供参数 7001#0,将其设为 1 后 ( 手动介入返回功能有效 ),在大型模具加工过程中,由于刀具发生磨损需要换新刀时,使进给暂停后,可以用手动将机床移到安全高度 ( 不能按 RESET 键 ),换上新刀具再循环启动即可继续加工,实现了高精度加工。能很好地满足现代模具的加工要求。
(4) 提供丰富的维修报警和诊断功能。 FANUC 维修手册为用户提供了大量的报警信息,并且以不同的类别进行分类,每一条维修信息和诊断状态相当于医生的处方一样,便于用户对故障进行维修。现举两例加以说明。
例 1:408#(FANUC 0 系统 ) 报警, 为主轴串行链启动不良。其原因为当串行主轴系统中的电源接通,而主轴放大器没有准备好不能正确启动时,会产生该报警。处理方法, ①光缆连接不合适,或主轴放大器的电源断开。 ②当 NC 电源在除 SU-01 或 AL-24( 显示在主轴放大器的 IED 上 ) 以外的其他报警条件下接通时。在这种情况下,将主轴放大器电源断开一次,再重新启动。③应该检查光缆的插头是否松动或连接不正确。 ④其他原因 ( 硬件配置不恰当 ) 。
例 2,手动不能运行时 (FANUC 0i 系统 ) 。处理方法, 首先确认方式选择的状态显示,即在显示器的下面是否出现 JOG,如果没有出现则是方式的选择信号不正确,再用 PMC 的诊断功能 (PMCDGN) 确认方式状态是否正确 (G45.2, G45.3 是否为 "1”）,如不正确,修改 PMC 程序,再检查手动方式信号是否有效,如果无效,请用 PMC 的诊断功能检查相应的信号状态是否为 "1"(G100.0~3 和 G102.0~3 中是否有 "1"),如不为 "1",修改 PMC 程序。如正确,则用 CNC 的000~015 号诊断功能来确认,查看 000~015 的各项目右边为 1 的项目。 例如 OO5（INTER LOCK/START LOCK) 为 "1",说明输入了互锁 / 启动锁住信号,用户便可根据自己使用的互锁信号进行正确编程和正确设定参数 N03003#3#2#0 。
3 优质可靠的技术服务北京 FANUC 机电有限公司拥有非常完善的技术服务体系,时刻为系统的用户提供强大的技术支持。系统用户可以通过电话、传真与 FANUC 公司技术部进行技术交流。
浅谈数控系统故障诊断一般的方法数控机床具有机、电、液集于一身，技术密集和知识密集的特点，有较高自动化水平和生产效率。现今，数控设备的广泛运用是工业企业提高设备技术水平有效手段，也是发展的必由之路。而数控设备的数控系统是其核心所在，它的可靠运行，直接关系到整个设备运行正常与否。也就是说，当数控系统故障发生后，如何迅速诊断的故障出处并解决问题使其恢复正常，是提高数控设备使用率的迫切需要。但是，我国现有数控机床上的数控系统品种极其繁多，既有国产的各档数控系统，也有来自世界各国的系统。就作者所在企业而言，各式数控机床上使用到的系统就有好几种，如FANUC O-TC，O-TD系统，西门子810，820，880系统，三菱系统，广州数控等等。各型系统复杂程度参差不齐，功能各异，结构样式也不谋多样。在维修过程中，对于这样复杂，综合的系统，故障的诊断是否遵循一定的规律和方法了，如何在诸多故障现象当中，捕捉到症结所在。作者经过几年来的探求和工作实践，总结出几点方法，主要以接触最多的，较典型的FANUC系统为背景介绍如下，希望能从方法论的层面上，剖析上述问题,
1．直观法就是利用人的感官注意发生故障时（或故障发生后）的各种外部现象并判断故障的可能部位。这是处理数控系统故障首要的切入点，往往也是最直接，最行之有效的方法，对于一般情况下“简单”故障通过这种直接观察，就能解决问题。在故障的现场，通过观察故障时（或故障发生后）是否有异响，火花亮光发生,
它们来自何方，何处出现焦糊味，何处发热异常，何处有异常震动等等，就能判断故障的主要部分，然后，进一步观察可能发生故障的每块电路板，或是各种电控元件（继电器，热继电器，断路器等）的表面状况，例如是否有烧焦、烟熏黑处或元件、连线断裂处，从而进一步缩小检查范围。再者，检查系统各种连接电缆有否松脱，断开、接触不良也是处理数控系统故障时首先需要想到的。
这是一种最基本、最简单、最常用的方法。该方法既适用于有故障报警显示的较为先进系统，也适用于无故障报警显示的早期的系统。使用该方法，对于处理一些电气短路，断路，过载等是最常用的。使用这一方法虽然简单，但却要求维修人员要有一定经验。在检修过程中，养成细致严谨工作态度，善于发现问题，解决问题。往往是一丝异常，便是症结所在。
2．利用数控系统的硬件报警功能为了提高系统的可维护性，在现代数控系统中设置有众多的硬件报警指示装置，如在NC主板上，各轴控制板上，电源单元，主轴伺服驱动模块，各轴伺服驱动单元等部件上均有发光二极管或多段数码管，通过指示灯的亮与灭，数码管的显示状态（如数字编号、符号等）来为维修人员指示故障所在位置及其类型。因此，在处理数控系统故障过程中，如果直观法不能奏效的，即从外观上，很难判断问题所在,或是CRT屏幕不能点亮(电源模块有故障)的时候，我们可以借助审视上述各报警装置，观察有无报警指示，然后根据指示查阅随机说明书，依照指示来处理故障。
这一方法,对于通用型的各类数控系统,例如FANUC,三菱,西门子系统,因其系统设计较为完善,已充分考虑到系统中最常见可能故障形式,内置较多硬件报警装置，所以尤为见效。但这一方法，是以手头有详尽报警说明为前提的。
3．充分利用数控系统的软件报警功能现今，CNC系统都具有自诊断功能。在系统工作期间，能定时用自诊断程序对系统进行快速诊断。一旦检测到故障，立即将故障以报警的方式显示在CRT上或点亮面板上报警指示灯。而且这种自诊断功能还能将故障分类报警。如①误操作报警②有关伺服系统报警；③设定错误报警④各种行程开关报警等等，维修时，可根据报警内容提示来查找问题的症结所在。但这一方法，同样是以手头有详尽报警说明为前提的。
4．利用状态显示的诊断功能
现代数控系统不但能将故障诊断信息显示出来，即方法3所述，而且能以诊断地址和诊断数据的形式提供诊断的各种状态，就FANUC系统为例，系统提供指示系统与机床之间接口I/O信号状态，或PC与CNC装置之间，PC与机床之间接口的I/O信号状态的“D”（diagnosis
parameter）参数，也就是说，可以利用CRT画面的状态显示（通常是二进制字节“0”和“1”指示），来检查数控系统是否将信号输入到机床；或是机床侧各种主令开关，行程开关等通断触发的开关信号是否按要求正确输入到数控系统中。总之，通过列出上述状态情况，可将故障区分出是在机床一侧还是数控系统一侧，从而可将故障锁定在某一元件上，得而解决问题。
这一切都得益于系统提供完善的状态显示功能，为故障诊断打开了一扇明了“窗口”，运用这一方法，对于诊断动作复杂机构故障如换刀机构起到极大作用。也是诊断故障基本方法之一。但使用的前提是系统提供状态显示功能。
5．发生故障时，应及时核对数控系统参数系统参数变化会直接影响到机床的性能，甚至使机床发生故障，整机不能正常工作。在设计和制造数控系统时，虽已考虑到系统的可靠性问题,但不可能排除外界的一切干扰，而这些干扰有可能引起存储器内个别参数的变化。同时，人为误操作使得系统参数变更也是可能的，作者在工作中，就碰到过，因误操作使得系统出现动作异常。所以，在诊断故障过程，如果尝试上述几项方法后，问题仍不能解决的话，我们可以核对系统参数，看是否是参数变更导致的，这类故障便是我们的“软”故障。
以上几种方法，各有特点，及使用范围。对于较为复杂的故障，需要将几种方法同时综合运用，才能产生较好的效果，正确判断出故障起因和故障的具体部位。
使用FANUC宏程序编制单轴磨削循环及补偿功能
单轴外圆数控磨床，径向采用数控轴(X轴)控制，轴向仍用液压油缸驱动，因此无法使用两轴磨床数控系统提供的磨削循环功能。在实践中，可以使用FANUC系统提供的用户宏程序，编制单轴的磨削循环功能。根据机床的具体结构，又编制了砂轮手动修整、自动补偿及手动测量工件、自动补偿的控制功能。在青海重型机床厂生产的CA8311B轴颈车磨床上，经过一年多的生产使用，证明是实用的。
下面分别介绍软件的内容。
1 功能介绍
1.1 外圆磨削循环
由于只有径向控制轴(X轴)，无法实现连续进给磨削，只能实现两端进给的轴向磨削循环。因此在左右两端各设1个轴向行程识别开关(如图1所示)。当砂轮移到工件的左端时，左端行程开关闭合，发出到位信号，程序中用接口输入变量#1005=1表示。控制系统接到该信号后，发出X轴进给移动指令，砂〖LL〗轮前进一个A值；同理，当系统接到右端行程开关发出的到位信号，程序中用接口输入变量#1006=1表示，砂轮前进一个B值。依次循环，直到到达指令的位置。实现给定磨削量的磨削加工，可以按A、B两值相加为一个循环，将被磨除量均分。砂轮快速移至R点，经n次(A+B)磨削之后，其剩余量为h′。若砂轮在工件左端，且h′＜A时，按h′进给，否则按A值进给。若在工件右端，且h′＜B值时，按h′进给，否则按B值进给。软件必须保证只在工件两端进给，中间不得进给。当磨除量变为零时，必须磨到另一端才能退砂轮。整个磨削过程分粗磨、精磨和光磨。在实际使用中，
在R点设置一个暂停，操作者可以插入手动磨削，以利于修活使用，也可以再转为自动磨削。
磨削初值用现在位置变量#5041取值。
1.2 测量值的自动补偿
在粗磨结束后，精磨开始前插入手动测量，操作者将测量结果输入到系统中，系统根据指令值与实测值之差，对磨削量进行补偿。是否需要测量，由面板上的开关设置，此开关状态用接口输入信号#1007输入系统。当开关接通，即信号为“1”时进行测量。当开关断开，即信号为“0”时，则不进行测量，直接进行精磨加工。当实测值与指令值相同时，可以不输入实测值，此时，系统不修正磨削量，仍按原磨削量进行磨削。如需测量，在测量之前安排光磨加工，以求与完成零件磨削的状态相同。
1.3 砂轮修整量的自动补偿根据机床采用普通金刚笔修整砂轮、手动进给、手动换向修整这样的操作，软件自动计算修整量，并修正工件坐标原点设定值。砂轮修整之后，不需对刀，即可进行磨削加工。在面板上设置砂轮修整开关，此开关状态用接口输入信号#1004输入系统。当修整开关合上，即信号为“1”时，执行砂轮修整服务程序。当开关断开，即信号为“0”时，系统执行磨削加工。2 软件框图按主程序、子程序结构编制软件。
(1)主程序(O0001) 见图2。
(2)砂轮修整子程序(O0020) 见图3。
(3)磨削子程序(O0010) 见图4。
(4)测量子程序(O0030) 见图5。
3 菜单编程将磨削所需数据用系统断电不清除的宏变量表示。编程时，操作者只需把所需数据输入，不需要修改程序。零件变化时，只需改变相关尺寸数据。
具体设置如下：
#500 粗磨开始点
#501 粗磨结束点，即精磨开始点
#502 精磨结束点，即光磨开始点，亦即零件尺寸
#503 粗磨左进刀量，即第一次切深
#504 粗磨右进刀量，即第二次切深
#505 粗磨进刀进给速度
#506 精磨左进刀量
#507 精磨右进刀量
#508 精磨进刀进给速度
#509 光磨次数
#510 工件坐标原点设定值
#511 金刚笔尺寸
#514 测量点设定值(系统自动设置)
#515 测量点实测值(先由系统自动设置为设定值，再由操作者修改)〖
4 程序
(1)主程序
O0001；
G98；
IF［#1004EQ 0］G0T0 10; (修砂轮开关，1：修砂轮，0：磨工件)
M98P0020； (修砂轮
N10 M98P0010； (磨工件
N20 M30；
(2)磨削子程序
O0010；
G50 X#510； (设置工件坐标原点)
G00 X［#500+1.0］； (分段趋近工件)
G01 X［#500+0.6］F500；
X#500 F #505；
N30 M00； (手动磨削，手动_自动磨削，自动磨削)
#9=#509；
#20=#5041； (砂轮现在位置)
N50 IF［#20 EQ #501］G0T0 110； (粗磨结束)
N60 IF［#1006 EQ 0］G0T0 60；
N70 IF［#1005 EQ 0］G0T0 70； (粗磨加工，左端进给)
IF［#20 EQ #501］G0T0 110； (粗磨左端结束)
#20=#20-#503；
IF［#20 GE #501］G0T0 80；
#20=#501；
N80 G01 X#20 F#505；
N90 IF［#1006 EQ 0］G0T0 90； (右端进给)
IF［#20 EQ #501］G0T0 110；
#20=#20-#504；
IF［#20 GE #501］G0T0 100；
#20=#501；
N100 G01 X#20 F#505；
G0T0 70；
N110 IF［#1007 EQ 0］G0T0 120; (测量开关，1：测量，0：磨工件)
M98 P0030； (测量子程序)
N120 IF［#1006 EQ 0］G0T0 170；(精磨加工)
N130 IF［#1005 EQ 0］G0T0 130；(左端进给)
IF［#20 EQ #502］G0T0 180；(精磨结束)
#20=#20-#506；
IF［#20 GE #502］G0T0 140；
#20=#502
N140 G01 X#20 F#508；
N160 IF［#1006 EQ 0］G0T0 160；(右端进给)
IF［#20 EQ #502］G0T0 190；(精磨结束)
#20=#20-#507；
IF［#20 GE #502］G0T0 170；
#20=#502;〖ZK)〗
N170 G01 X#20 F#508；
G0T0 130；
N180 IF［#1005 EQ 0］G0T0 180； (光磨)
IF［#9 EQ 0］G0T0 200；
#9=#9-1；
N190 IF［#1006 EQ 0］G0T0 190；
IF［#9 EQ 0］G0T0 200；
#9=#9-1；
G0T0 180；
N200 G28 U1.0；
N300 M99；
(3)砂轮修整子程序
O0020；
G50 X#510；
G00 X［#511 +1.0］； (砂轮分段趋近金刚笔)
G01 X［#511 +0.6］F500；
X#511 F#508；
N400 M00； (手动修整砂轮)
#21=#5041
N450 IF［#1004 EQ 1］G0T0 450；
#22=#511-#21； (计算修整量)
#510=#510+#22； (修正工件坐标原点设定值)
G28 U1.0；
M99 P20； (返回主程序，结束)
(4)测量子程序
O0030；
#19=#509； (设置光磨走刀次数)
IF［#1006 EQ 1］G0T0 510；
N500 IF［#1005 EQ 0］G0T0 500； (测量前光磨)
IF［#19 EQ 0］G0T0 520；
#19=#19-1；
N510 IF［#1006 EQ 0］G0T0 510；
IF［#19 EQ 0］G0T0 520；
#19=#19-1；G0T0 500；
N520 #514=#501； (测点设定值)
#515=#514； (预先赋值)
G28 U1.0；
N530 M00； (手动测量，实测值输入#515)
N540 IF［#1007 EQ 1］G0T0 540；
G00 X［#514 +1.0］；
G01 X［#514 +0.6］F500；
X#514 F#508；
IF［#515 EQ #514］G0T0 580； (不修正精磨量)
#23=#515-#514；
#510=#510+#23； (修正工件坐标原点设定值)
G50 X#515； (修正工件坐标原点)
#20=#515； (修改砂轮现在位置)
N580 M99；
数控机床的故障分析目前，数控机床的应用越来越广泛，其加工柔性好，精度高，生产效率高，具有很多的优点。但由于技术越来越先进、复杂，对维修人员的素质要求很高，要求他们具有较深的专业知识和丰富的维修经验，在数控机床出现故障才能及时排除。我公司有几十台数控设备，数控系统有多种类型，几年来这些设备出现一些故障，通过对这些故障的分析和处理，我们取得了一定的经验。下面结合一些典型的实例，对数控机床的故障进行系统分析，以供参考。
一、NC系统故障
1．硬件故障
有时由于NC系统出现硬件的损坏，使机床停机。对于这类故障的诊断，首先必须了解该数控系统的工作原理及各线路板的功能，然后根据故障现象进行分析，在有条件的情况下利用交换法准确定位故障点。
例一、一台采用德国西门子SINUMERIK SYSTEM 3的数控机床，其PLC采用S5─130W／B，一次发生故障，通过NC系统PC功能输入的R参数，在加工中不起作用，不能更改加工程序中R参数的数值。通过对NC系统工作原理及故障现象的分析，
我们认为PLC的主板有问题，与另一台机床的主板对换后，进一步确定为PLC主板的问题。经专业厂家维修，故障被排除。
例二、另一台机床也是采用SINUMERIK SYSTEM 3数控系统，其加工程序程序号输入不进去，自动加工无法进行。经确认为NC系统存储器板出现问题，维修后，故障消除。
例三、一台采用德国HEIDENHAIN公司TNC 155的数控铣床，一次发生故障，工作时系统经常死机，停电时经常丢失机床参数和程序。经检查发现NC系统主板弯曲变形，经校直固定后，系统恢复正常，再也没有出现类似故障。
2．软故障
数控机床有些故障是由于NC系统机床参数引起的，有时因设置不当，有时因意外使参数发生变化或混乱，这类故障只要调整好参数，就会自然消失。还有些故障由于偶然原因使NC系统处于死循环状态，这类故障有时必须采取强行启动的方法恢复系统的使用。
例一、一台采用日本发那科公司FANUC-OT系统的数控车床，每次开机都发生死机现象，任何正常操作都不起作用。后采取强制复位的方法，将系统内存全部清除后，系统恢复正常，重新输入机床参数后，机床正常使用。这个故障就是由于机床参数混乱造成的。
例二、一台专用数控铣床，NC系统采用西门子的SINUMERIK SYSTEM 3，在批量加工中NC系统显示2号报警“LIMITTCH”，这种故障是因为Y轴行程超出软件设定的极限值，检查程序数值并无变化，经仔细观察故障现象，当出现故障时，CRT上显示的Y轴坐标确定达到软件极限，仔细研究发现是补偿值输入变大引起的，适当调整软件限位设置后，故障被排除。这个故障就是软件限位设置不当造成的。
例三、一台采用西门子SINUMERIK 810的数控机床，一次出现问题，每次开机系统都进入AUTOMATIC状态，不能进行任何操作，系统出现死机状态。经强制启动后，系统恢复正常工作。这个故障就是因操作人员操作失误或其它原因使NC
系统处于死循环状态。
3．因其它原因引起的NC系统故障有时因供电电源出现问题或缓冲电池失效也会引起系统故障。
例一、一台采用德国西门子SINUMERIK SYSTEM 3的数控机床，一次出现故障，NC系统加上电后，CRT不显示，检查发现NC系统上“COUPLING MODULE”板上左边的发光二极管闪亮，指示故障。对PLC进行热启动后，系统正常工作。但过几天后，这个故障又出现了，经对发光二极管闪动频率的分析，确定为电池故障，更换电池后，故障消除。
例二、一台采用西门子SINUMERIK 810的数控机床，有时在自动加工过程中，系统突然掉电，测量其24V直流供电电源，发现只有22V左右，电网电压向下波动时，引起这个电压降低，导致NC系统采取保护措施，自动断电。经确认为整流变压器匝间短路，造成容量不够。更换新的整流变压器后，故障排除。 例三、另一台也是采用西门子SINUMIK 810的数控机床，出现这样的故障，当系统加上电源后，系统开始自检，当自检完毕进入基本画面时，系统掉电。经分析和检查，发现X轴抱闸线圈对地短路。系统自检后，伺服条件准备好，抱闸通电释放。抱闸线圈采用24V电源供电，由于线圈对地短路，致使24V电压瞬间下降，NC系统采取保护措施自动断电。
二、伺服系统的故障 由于数控系统的控制核心是对机床的进给部分进行数字控制，而进给是由伺服单元控制伺服电机，带动滚珠丝杠来实现的，由旋转编码器做位置反馈元件，形成半闭环的位置控制系统。所以伺服系统在数控机床上起的作用相当重要。伺服系统的故障一般都是由伺服控制单元、伺服电机、测速电机、编码器等出现问题引起的。下面介绍几例,
例一、伺服电机损坏
一台采用SINUMERIK 810／T的数控车床，一次刀塔出现故障，转动不到位，刀塔转动时，出现6016号报警“SLIDE POWER PACK NO OPERATION”，根据工作原理和故障现象进行分析，刀塔转动是由伺服电机驱动的，电机一启动，伺服单元就产生过载报警，切断伺服电源，并反馈给NC系统，显示6016报警。检查机械部分，更换伺服单元都没有解决问题。更换伺服电机后，故障被排除。
例二、一台采用直流伺服系统的美国数控磨床，E轴运动时产生“E AXIS EXECESSFOLLOWING ERROR”报警，观察故障发生过程，在启动E轴时，E轴开始运动，CRT上显示的E轴数值变化，当数值变到14时，突然跳变到471，为此我们认为反馈部分存在问题，更换位置反馈板，故障消除。
例三、另一台数控磨床，E轴修整器失控，E轴能回参考点，但自动修整或半自动时，运动速度极快，直到撞到极限开关。观察发生故障的过程，发现撞极限开关时，其显示的坐标值远小于实际值，肯定是位置反馈的问题。但更换反馈板和编码器都未能解决问题。后仔细研究发现，E轴修整器是由Z轴带动运动的，一般回参考点时，E轴都在Z轴的一侧，而修整时，E轴修整器被Z轴带到中间。为此我们做了这样的试验，将E轴修整器移到Z轴中间，然后回参考点，这时回参点也出现失控现象；为此我们断定可能由于E轴修整器经常往复运动，导致E轴反馈电缆折断，而接触不良。校线证实了我们的判断，找到断点，焊接并采取防折措施，使机床恢复工作。
三、外部故障
由于现代的数控系统可靠性越来越高，故障率越来越低，很少发生故障。大部分故障都是非系统故障，是由外部原因引起的。
1,现代的数控设备都是机电一体化的产品，结构比较复杂，保护措施完善，自动化程度非常高。有些故障并不是硬件损坏引起的，而是由于操作、调整、处理不当引起的。这类故障在设备使用初期发生的频率较高，这时操作人员和维护人员对设备都不特别熟悉。
例一、一台数控铣床，在刚投入使用的时候，旋转工作台经常出现不旋转的问题，经过对机床工作原理和加工过程进行分析，发现这个问题与分度装置有关，只有分度装置在起始位置时，工作台才能旋转。
例二、另一台数控铣床发生打刀事故，按急停按钮后，换上新刀，但工作台不旋转，通过PLC梯图分析，发现其换刀过程不正确，计算机认为换刀过程没有结束，不能进行其它操作，按正确程序重新换刀后，机床恢复正常。
例三、有几台数控机床，在刚投入使用的时候，有时出现意外情况，操作人员按急停按钮后，将系统断电重新启动，这时机床不回参考点，必须经过一番调整，有时得手工将轴盘到非干涉区。后来吸取教训，按急停按钮后，将操作方式变为手动，松开急停按钮，把机床恢复到正常位置，这时再操作或断电，就不会出现问题。
2．由外部硬件损坏引起的故障
这类故障是数控机床常见故障，一般都是由于检测开关、液压系统、气动系统、电气执行元件、机械装置等出现问题引起的。有些故障可产生报警，通过报答信息，可查找故障原因。
例一、一台数控磨床，数控系统采用西门子SINUMERIK SYSTEM 3，出现故障报警F31“SPINDLE COOLANT CIRCUIT”，指示主轴冷却系统有问题，而检查冷却系统并无问题，查阅PLC梯图，这个故障是由流量检测开关B9.6检测出来的，检查这个开关，发现开关已损坏，更换新的开关，故障消失。
例二、一台采用西门子SINUMERIK 810的数控淬火机床，一次出现6014“FAULT LEVEL HARDENING LIQUID”机床不能工作。报警信息指示，淬火液面不够，检查液面已远远超出最低水平，检测液位开关，发现是液位开关出现问题，更换新的开关，故障消除。 有些故障虽有报警信息，但并不能反映故障的根本原因。这时要根据报警信息、故障现象来分析。
例三、一台数控磨床，E轴在回参考点时，E轴旋转但没有找到参考点，而一直运动，直到压到极限开关，NC系统显示报警“E AXIS AT MAX.TRAVEL”。根据故障现象分析，可能是零点开关有问题，经确认为无触点零点开关损坏，更换新的开关，故障消除。
例四、一台专用的数控铣床，在零件批量加工过程中发生故障，每次都发生在零件已加工完毕，Z轴后移还没到位，这时出现故障，加工程序中断，主轴停转，并显示F97号报警“SPINDLE SPEED NOT OK STATION 2”，指示主轴有问题，检查主轴系统并无问题，其它问题也可导致主轴停转，于是我们用机外编程器监视PLC梯图的运行状态，发现刀具液压卡紧压力检测开关F21．1，在出现故障时，瞬间断开，它的断开表示铣刀卡紧力不够，为安全起见，PLC使主轴停转。经检查发现液压压力不稳，调整液压系统，使之稳定，故障被排除。
还有些故障不产生故障报警，只是动作不能完成，这时就要根据维修经验，机床的工作原理，PLC的运行状态来判断故障。
例五、一台数控机床一次出现故障，负载门关不上，自动加工不能进行，而且无故障显示。这个负载门是由气缸来完成开关的，关闭负载门是PLC输出Q2.0控制电磁阀Y2.0来实现的。用NC系统的PC功能检查PLC Q2.0的状态，其状态为1，但电磁阀却没有得电。原来PLC输出Q2.0通过中间继电器控制电磁阀Y2.0，中间继电器损坏引起这个故障，更换新的继电器，故障被排除。
例六、一台数控机床，工作台不旋转，NC系统没有显示故障报警。根据工作台的动作原理，工作台旋转第一步应将工作台气动浮起，利用机外编程器，跟踪PLC梯图的动态变化，发现PLC这个 信号并未发出，根据这个线索继续查看，最后发现反映二、三工位分度头起始位置检测开关I9.7、I10.6动作不同步，导致了工作台不旋转。进一步确认为三工位分度头产生机械错位，调整机械装置，使其与二工位同步，这样使故障消除。 发现问题是解决问题的第一步，而且是最重要的一步。特别是对数控机床的外部故障，有时诊断过程比较复杂，一旦发现问题所在，解决起来比较轻松。对外部故障的诊断，我们总结出两点经验，首先应熟练掌握机床的工作原理和动作顺序。其次要熟练运用厂方提供的PLC梯图，利用NC系统的状态显示功能或用机外编程器监测PLC的运行状态，根据梯图的链锁关系，确定故障点，只要做到以上两点，一般数控机床的外部故障，都会被及时排除。
数控机床的伺服系统性能探究摘要:数控机床一般由NC控制系统、伺服驱动系统和反馈检测系统3 部分组成。数控机床对位置系统要求的伺服性能包括：定位速度和轮廓切削进给速度；定位精度和轮廓切削精度；精加工的表面粗糙度；在外界干扰下的稳定性。这些要求主要取决于伺服系统的静态、动态特性。对闭环系统来说，总希望系统有较高的动态精度，即当系统有一个较小的位置误差时，机床移动部件会迅速反应。下面就位置控制系统影响数控机床加工要求的几个方面进行论述。
1 加工精度精度是机床必须保证的一项性能指标。位置伺服控制系统的位置精度在很大程度上决定了数控机床的加工精度。因此位置精度是一个极为重要的指标。为了保证有足够的位置精度，一方面是正确选择系统中开环放大倍数的大小，另一方面是对位置检测元件提出精度的要求。因为在闭环控制系统中，对于检测元件本身的误差和被检测量的偏差是很难区分出来的，反馈检测元件的精度对系统的精度常常起着决定性的作用。可以说，数控机床的加工精度主要由检测系统的精度决定。位移检测系统能够测量的最小位移量称做分辨率。分辨率不仅取决于检测元件本身，也取决于测量线路。在设计数控机床、尤其是高精度或大中型数控机床时，必须精心选用检测元件。所选择的测量系统的分辨率或脉冲当量，一般要求比加工精度高一个数量级。总之，高精度的控制系统必须有高精度的检测元件作为保证。例如，数控机床中常用的直线感应同步器的精度已可达±0.0001mm，即0.1µm，灵敏度为0.05µm，重复精度0.2µm；而圆型感应同步器的精度可达0.5N，灵敏度0.05N，重复精度0.1N。
2 开环放大倍数在典型的二阶系统中，阻尼系数x=1/2（KT）-1/2，速度稳态误差e（∞）＝1/K，其中K为开环放大倍数，工程上多称作开环增益。显然，系统的开环放大倍数是影响伺服系统的静态、动态指标的重要参数之一。一般情况下，数控机床伺服机构的放大倍数取为20～30（1/S）。通常把K<20 范围的伺服系统称为低放大倍数或软伺服系统，多用于点位控制。而把K>20 的系统称为高放大倍数或硬伺服系统，
应用于轮廓加工系统。假若为了不影响加工零件的表面粗糙度和精度，希望阶跃响应不产生振荡，即要求是取值大一些，开环放大倍数K就小一些；若从系统的快速性出发，希望x选择小一些，即希望开环放大倍数～增加些，同时K值的增大对系统的稳态精度也能有所提高。因此，对K值的选取是必需综合考虑的问题。换句话说，并非系统的放大倍数愈高愈好。当输入速度突变时，高放大倍数可能导致输出剧烈的变动，机械装置要受到较大的冲击，有的还可能引起系统的稳定性问题。这是因为在高阶系统中系统稳定性对K值有取值范围的要求。低放大倍数系统也有一定的优点，例如系统调整比较容易，结构简单，对扰动不敏感，加工的表面粗糙度好。
3 提高可靠性数控机床是一种高精度、高效率的自动化设备，如果发生故障其损失就更大，所以提高数控机床的可靠性就显得尤为重要。可靠度是评价可靠性的主要定量指标之一，其定义为：产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的概率。对数控机床来说，它的规定条件是指其环境条件、工作条件及工作方式等，例如温度、湿度、振动、电源、干扰强度和操作规程等。这里的功能主要指数控机床的使用功能，例如数控机床的各种机能，伺服性能等。
平均故障（失效）间隔时间（MTBF）是指发生故障经修理或更换零件还能继续工作的可修复设备或系统，从一次故障到下一次故障的平均时间，数控机床常用它作为可靠性的定量指标。由于数控装置采用微机后，其可靠性大大提高，所以伺服系统的可靠性就相对突出。它的故障主要来自伺服元件及机械传动部分。通常液压伺服系统的可靠性比电气伺服系统差，电磁阀、继电器等电磁元件的可靠性较差，应尽量用无接触点元件代替。目前数控机床因受元件质量、工艺条件及费用等限制，其可靠性还不很高。为了使数控机床能得到工厂的欢迎，必须进一步提高其可靠性，从而提高其使用价值。在设计伺服系统时，必须按设计的技术要求和可靠性选择元器件。并按严格的测试检验进行筛选，在机械互锁装置等方面，必须给予密切注意，尽量减少因机械部件引起的故障。
4 宽范围调速在数控机床的加工中，伺服系统为了同时满足高速快移和单步点动，要求进给驱动具有足够宽的调速范围。单步点动作为一种辅助工作方式常常在工作台的调整中使用。伺服系统在低速情况下实现平稳进给，则要求速度必须大于“死区”范围。所谓“死区”指的是由于静摩擦力的存在使系统在很小的输入下，电机克服不了这摩擦力而不能转动。此外，还由于存在机械间隙，电机虽然转动，但拖板并不移动，这些现象也可用“死区”来表达。设死区范围为a，则最低速度Vmin，应满足Vmin≥a，由于a≤dK，d为脉冲当量（mm/脉冲）；K为开环放大倍数，则
Vmin≥dK
若取d=0.01mm/脉冲，K=30×1/S，则最低速度
Vmin≥a=30×0.01mm/min=18mm/min
伺服系统最高速度的选择要考虑到机床的机械允许界限和实际加工要求，高速度固然能提高生产率，但对驱动要求也就更高。此外，从系统控制角度看也有一个检测与反馈的问题，尤其是在计算机控制系统中，必须考虑软件处理的时间是否足够。由于fmax=fmax/d
式中：fmax为最高速度的脉冲频率，kHz；vmax为最高进给速度，mm/min；d为脉冲当量，mm。又设D为调速范围，D=vmax/vmin，得fmax =Dvmin/d=DKd/d=DK
由于频率的倒数就是两个脉冲的间隔时间，对应于最高频率fmax的倒数则为最小的间隔时间tmin，即tmin=1/DK。显然，系统必须在tmin内通过硬件或软件完成位置检测与控制的操作。对最高速度而言，vmax的取值是受到tmin的约束。一个较好的伺服系统，调速范围D往往可达到800～1000。当今最先进的水平是在脉冲当量d=1µm的条件下，进给速度从0～240m/min范围内连续可调。
5 结论上述几方面对数控机床位置伺服系统所要求的伺服性能进行了分析，并提出了系统稳定运行的可靠性指标，该研究结果可用于伺服数控系统的设计，也可用于现有数控机床的改造以提高其工作精度。
数控机床的维修实例
我厂于 2000 年购进沈阳数控机床厂CK3263 数控车床。床身为斜床身,配日本 FANUC OT 系统,转塔选用的是意大利 BARFFADI TOE320(12 工位 ) 。使用过程中,有时也出现一些故障,多半是外围电路如接触器、电磁阀,限位开关等。使用情况总的来说比较好。我厂数控设备较多,有加工中心、数控镜床、数控车床,选配有西门子的 840D, 810D 数控系统、大森数控系统 等。我们在操作和维修上述数控系统的数控机床时,如查找故障时,只是显示 I/0 的, ０“或,1,状态,查看某些状 态需写人或翻页使用起来不大方便。而 FANUC 数控系统操作方便,编程、对刀、查找故障较为实用。尤其是该系统配备了 PLC 梯形图的动态显示功能,可迅速分析机床故障的原因和查找故障点。
另外 FANUC 数控系统还具 有强大的诊断功能,可通过自我诊断机床参数 DGN 上的信息,能很具体判断所发生故障类型,从而采取相应的措施,及时修复机床。以下是笔者应用 FANUC 数控系统功能在现场维修的实例。
故障现象一 CRT 显示 414# 报警。报警信息为,
SERVO ALARM:X －－－AXIS
DETECTION
SYSTEM ERROR
同时,伺服驱动单元的LED报警显示码为 [8] 点亮。故障分析与处理通过查看 FANUC O 系统维修说明书可知,414# 报警为“X 轴的伺服系统异常,当错误的信息输出至 DGN0720 时,伺服系统报警”。根据报警显示内容,用机床自我诊断功能检查机床参数DGN072 上的信息,发现第 4 位为,1”，而正常情况下该位应为“0”。现该位由“0” 变为,1”则为异常电流报警,同时伺服驱动单元LED 报警显示码为[8]点亮,也表示该伺服轴过电流报警。检查伺服驱动器模块,用万用表测得电源输入端阻抗只有6Ω,低于正常值,因而可判断该轴伺服驱动单元模块损坏。更换后正常。
故障现象二 转塔刀架在换刀过程时出现 2011#, 2014# 报警。
故障分析与处理查看电气使用说明书可知,2011# 报警表示转塔有故障,2014# 报警指转塔未卡紧。可能是由于精定位时接近开关未发出信号,电磁铁不能锁紧。利用 FANUC 系统具有的 PLC 梯形图动态显示功能,发现精定位接近开关 X0021.2 未亮 ( 没有接通 ) 。拆下此开关并检查,通断正常。估计是接近开关与感应块的距离不当造成的。调整两者的距离使它们保持适当的距离 0.8mm,再查看 X0021.2 信号通断正常,转塔刀架能正常 使用。
数控系统与数控机床技术发展趋势一、数控系统发展趋势
从1952年美国麻省理工学院研制出第一台试验性数控系统，到现在已走过了46年历程。数控系统由当初的电子管式起步，经历了以下几个发展阶段：分立式晶体管式－－小规模集成电路式－－大规模集成电路式－－小型计算机式－－超大规模集成电路－－微机式的数控系统。到80年代，总体发展趋势是：数控装置由NC向CNC发展；广泛采用32位CPU组成多微处理器系统；提高系统的集成度，缩小体积，采用模块化结构，便于裁剪、扩展和功能升级，满足不同类型数控机床的需要；驱动装置向交流、数字化方向发展；CNC装置向人工智能化方向发展；采用新型的自动编程系统；增强通信功能；数控系统可靠性不断提高。总之，数控机床技术不断发展，功能越来越完善，使用越来越方便，可靠性越来越高，性能价格比也越来越高。到1990年，全世界数控系统专业生产厂家年产数控系统约13万台套。国外数控系统技术发展的总体发展趋势是：●新一代数控系统采用开放式体系结构进入90年代以来，由于计算机技术的飞速发展，推动数控机床技术更快的更新换代。世界上许多数控系统生产厂家利用PC机丰富的软硬件资源开发开放式体系结构的新一代数控系统。开放式体系结构使数控系统有更好的通用性、柔性、适应性、扩展性，并向智能化、网络化方向大大发展。近几年许多国家纷纷研究开发这种系统，如美国科学制造中心（NCMS）与空军共同领导的“下一代工作站/机床控制器体系结构”NGC，欧共体的“自动化系统中开放式体系结构”OSACA，日本的OSEC计划等。开发研究成果已得到应用，如Cincinnati-Milacron公司从1995年开始在其生产的加工中心、数控铣床、数控车床等产品中采用了开放式体系结构的A2100系统。开放式体系结构可以大量采用通用微机的先进技术，如多媒体技术，实现声控自动编程、图形扫描自动编程等。数控系统继续向高集成度方向发展，每个芯片上可以集成更多个晶体管，使系统体积更小，更加小型化、微型化。可靠性大大提高。利用多CPU的优势，实现故障自动排除；增强通信功能，提高进线、联网能力。开放式体系结构的新一代数控系统，其硬件、软件和总线规范都是对外开放的，由于有充足的软、硬件资源可供利用，不仅使数控系统制造商和用户进行的系统集成得到有力的支持，而且也为用户的二次开发带来极大方便，促进了数控系统多档次、多品种的开发和广泛应用，既可通过升档或剪裁构成各种档次的数控系统，又可通过扩展构成不同类型数控机床的数控系统，开发生产周期大大缩短。这种数控系统可随CPU升级而升级，结构上不必变动。新一代数控系统控制性能大大提高数控系统在控制性能上向智能化发展。随着人工智能在计算机领域的渗透和发展，数控系统引入了自适应控制、模糊系统和神经网络的控制机理，不但具有自动编程、前馈控制、模糊控制、学习控制、自适应控制、工艺参数自动生成、三维刀具补偿、运动参数动态补偿等功能，而且人机界面极为友好，并具有故障诊断专家系统使自诊断和故障监控功能更趋完善。伺服系统智能化的主轴交流驱动和智能化进给伺服装置，能自动识别负载并自动优化调整参数。直线电机驱动系统已实用化。
总之，新一代数控系统技术水平大大提高，促进了数控机床性能向高精度、高速度、高柔性化方向发展，使柔性自动化加工技术水平不断提高。
二、数控机床发展趋势：为了满足市场和科学技术发展的需要，为了达到现代制造技术对数控技术提出的更高的要求，当前，世界数控技术及其装备发展趋势主要体现在以下几个方面：1、高速、高效、高精度、高可靠性要提高加工效率，首先必须提高切削和进给速度，同时，还要缩短加工时间；要确保加工质量，必须提高机床部件运动轨迹的精度，而可靠性则是上述目标的基本保证。为此，必须要有高性能的数控装置作保证。高速、高效：机床向高速化方向发展，可充分发挥现代刀具材料的性能，不但可大幅度提高加工效率、降低加工成本，而且还可提高零件的表面加工质量和精度。超高速加工技术对制造业实现高效、优质、低成本生产有广泛的适用性。新一代数控机床（含加工中心）只有通过高速化大幅度缩短切削工时才可能进一步提高其生产率。 超高速加工特别是超高速铣削与新一代高速数控机床特别是高速加工中心的开发应用紧密相关。90年代以来，欧、美、日各国争相开发应用新一代高速数控机床，加快机床高速化发展步伐。高速主轴单元（电主轴，转速15000－100000r/min）、高速且高加/减速度的进给运动部件（快移速度60~120m/min，切削进给速度高达60m/min）、高性能数控和伺服系统以及数控工具系统都出现了新的突破，达到了新的技术水平。随着超高速切削机理、超硬耐磨长寿命刀具材料和磨料磨具，大功率高速电主轴、高加/减速度直线电机驱动进给部件以及高性能控制系统（含监控系统）和防护装置等一系列技术领域中关键技术的解决，应不失时机地开发应用新一代高速数控机床。依靠快速、准确的数字量传递技术对高性能的机床执行部件进行高精密度、高响应速度的实时处理，由于采用了新型刀具，车削和铣削的切削速度已达到5000米~8000米/分以上；主轴转数在30000转/分 (有的高达10万转/分)以上；工作台的移动速度：（进给速度），在分辨率为1微米时，在100米/分（有的到200米/分）以上，在分辨率为0.1微米时，在24米/分以上；自动换刀速度在1秒以内；小线段插补进给速度达到12米/分。根据高效率、大批量生产需求和电子驱动技术的飞速发展，高速直线电机的推广应用，开发出一批高速、高效的高速响应的数控机床以满足汽车、农机等行业的需求。还由于新产品更新换代周期加快，模具、航空、军事等工业的加工零件不但复杂而且品种增多。●高精度从精密加工发展到超精密加工（特高精度加工），是世界各工业强国致力发展的方向。其精度从微米级到亚微米级，乃至纳米级（<10nm），其应用范围日趋广泛。超精密加工主要包括超精密切削（车、铣）、超精密磨削、超精密研磨抛光以及超精密特种加工（三束加工及微细电火花加工、微细电解加工和各种复合加工等）。随着现代科学技术的发展，对超精密加工技术不断提出了新的要求。新材料及新零件的出现，更高精度要求的提出等都需要超精密加工工艺，发展新型超精密加工机床，完善现代超精密加工技术，以适应现代科技的发展。当前，机械加工高精度的要求如下：普通的加工精度提高了一倍，达到5微米；精密加工精度提高了两个数量级，超精密加工精度进入纳米级（0.001微米），主轴回转精度要求达到0.01~0.05微米，加工圆度为0.1微米，加工表面粗糙度Ra=0.003微米等。精密化是为了适应高新技术发展的需要，也是为了提高普通机电产品的性能、质量和可靠性，减少其装配时的工作量从而提高装配效率的需要。随着高新技术的发展和对机电产品性能与质量要求的提高，机床用户对机床加工精度的要求也越来越高。为了满足用户的需要，近10多年来，普通级数控机床的加工精度已由±10μm提高到±5μm，精密级加工中心的加工精度则从±3~5μm，提高到±1~1.5μm。
●高可靠性是指数控系统的可靠性要高于被控设备的可靠性在一个数量级以上，但也不是可靠性越高越好，仍然是适度可靠，因为是商品，受性能价格比的约束。对于每天工作两班的无人工厂而言，如果要求在16小时内连续正常工作，无故障率P(t)＝99%以上的话，则数控机床的平均无故障运行时间MTBF就必须大于3000小时。MTBF大于3000小时，对于由不同数量的数控机床构成的无人化工厂差别就大多了，我们只对一台数控机床而言，如主机与数控系统的失效率之比为10：1的话（数控的可靠比主机高一个数量级）。此时数控系统的MTBF就要大于33333.3小时，而其中的数控装置、主轴及驱动等的MTBF就必须大于10万小时。当前国外数控装置的MTBF值已达6000小时以上，驱动装置达30000小时以上。
2、模块化、智能化、柔性化和集成化
●模块化、专门化与个性化机床结构模块化，数控功能专门化，机床性能价格比显著提高并加快优化。为了适应数控机床多品种、小批量的特点，机床结构模块化，数控功能专门化，机床性能价格比显著提高并加快优化。个性化是近几年来特别明显的发展趋势。
●智能化智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：－－为追求加工效率和加工质量方面的智能化，如自适应控制，工艺参数自动生成；－－为提高驱动性能及使用连接方便方面的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载自动选定模型、自整定等；－－简化编程、简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程，智能化的人机界面等；－－智能诊断、智能监控方面的内容，方便系统的诊断及维修等。●柔性化和集成化数控机床向柔性自动化系统发展的趋势是：从点（数控单机、加工中心和数控复合加工机床）、线（FMC、FMS、FTL、FML）向面（工段车间独立制造岛、FA）、体（CIMS、分布式网络集成制造系统）的方向发展，另一方面向注重应用性和经济性方向发展。柔性自动化技术是制造业适应动态市场需求及产品迅速更新的主要手段，是各国制造业发展的主流趋势，是先进制造领域的基础技术。其重点是以提高系统的可靠性、实用化为前提，以易于联网和集成为目标；注重加强单元技术的开拓、完善；CNC单机向高精度、高速度和高柔性方向发展；数控机床及其构成柔性制造系统能方便地与CAD、CAM、CAPP、MTS联结，向信息集成方向发展；网络系统向开放、集成和智能化方向发展。
3、开放性为适应数控进线、联网、普及型个性化、多品种、小批量、柔性化及数控迅速发展的要求，最重要的发展趋势是体系结构的开放性，设计生产开放式的数控系统，例如美国、欧共体及日本发展开放式数控的计划等。
4、出现新一代数控加工工艺与装备 －－为适应制造自动化的发展，向FMC、FMS和CIMS提供基础设备，要求数字控制制造系统不仅能完成通常的加工功能，而且还要具备自动测量、自动上下料、自动换刀、自动更换主轴头（有时带坐标变换）、自动误差补偿、自动诊断、进线和联网等功能，广泛地应用机器人、物流系统；－－FMC，FMS Web-based制造及无图纸制造技术；－－围绕数控技术、制造过程技术在快速成型、并联机构机床、机器人化机床、多功能机床等整机方面和高速电主轴、直线电机、软件补偿精度等单元技术方面先后有所突破。并联杆系结构的新型数控机床实用化。这种虚拟轴数控机床用软件的复杂性代替传统机床机构的复杂性，开拓了数控机床发展的新领域；－－以计算机辅助管理和工程数据库、因特网等为主体的制造信息支持技术和智能化决策系统。对机械加工中海量信息进行存储和实时处理。应用数字化网络技术，使机械加工整个系统趋于资源合理支配并高效地应用。－－由于采用了神经网络控制技术、模糊控制技术、数字化网络技术，机械加工向虚拟制造的方向发展。
西门子SINUMERIK 840D数控系统介绍一、SINUMERIK 840D数控系统性能
SINUMERIK 840D是西门子公司20世纪90年代推出的高性能数控系统。它保持西门子前两代系统SINUMERIK 880和840C的三CPU结构：人机通信CPU（MMC-CPU）、数字控制CPU（NC-CPU）和可编程逻辑控制器CPU（PLC-CPU）。三部分在功能上既相互分工，又互为支持。 在物理结构上，NC-CPU和PLC-CPU合为一体，合成在NCU（Numerical Control Unit）中，但在逻辑功能上相互独立。相对于前几代系统，SINUMERIK 840D具有以下几个特点,
（1）数字化驱动 在SINUMERIK 840D中，数控和驱动的接口信号是数字量，通过驱动总线接口，挂接各轴驱动模块。
（2）轴控规模大 最多可以配31个轴，其中可配10个主轴。
（3）可以实现五轴联动 SINUMERIK 840D可以实现X、Y、Z、A、B五轴的联动加工，任何三维空间曲面都能加工。
（4）操作系统视窗化 SINUMERIK 840D采用Windows 95作为操作平台，使操作简单、灵活，易掌握。
（5）软件内容丰富功能强大 SINUMERIK 840D可以实现加工（Machine）、参数设置（Parameter）、服务（Services）、诊断（Diagnosis）及安装启动（Start-up）等几大软件功能。
（6）具有远程诊断功能 如现场用PC适配器、MODEM卡，通过电话线实现SINUMERIK 840D与异域PC机通信，完成修改PLC程序和监控机床状态等远程诊断功能。
（7）保护功能健全 SINUMERIK 840D系统软件分为西门子服务级、机床制造厂家级、最终用户级等7个软件保护等级，使系统更加安全可靠。
（8）硬件高度集成化 SINUMERIK 840D数控系统采用了大量超大规模集成电路，提高了硬件系统的可靠性。
（9）模块化设计 SINUMERIK 840D的软硬件系统根据功能和作用划分为不同的功能模块，使系统连接更加简单。
（10）内装大容量的PLC系统 SINUMERIK 840D数控系统内装PLC最大可以配2048输入和2048输出，而且采用了Profibus现场总线和MPI多点接口通信协议，大大减少了现场布线。
（11）PC化 SINUMERIK 840D数控系统是一个基于PC的数控系统。
二、SINUMERIK 840D数控系统硬件结构 SINUMERIK 840D系统硬件组成原理如图1所示。
图1 SINUMERIK 840D数控系统硬件组成框图
下面介绍其主要的功能部件。
1,数字控制单元NCU
NCU（Numerical Control Unit）是SINUMERIK 840D数控系统的控制中心和信息处理中心，数控系统的直线插补、圆弧插补等轨迹运算和控制、PLC系统的算术运算和逻辑运算都是由NCU完成的。在SINUMERIK 840D中，NC-CPU和PLC-CPU采用硬件一体化结构，合成在NCU中。
2,人机通信中央处理单元MMC-CPU MMC-CPU的主要作用是完成机床与外界及与PLC-CPU、NC-CPU之间的通信，内带硬盘，用以存储系统程序、参数等。
3,操作员面板OP031 操作员面板OP的作用是：显示数据及图形，提供人机显示界面；编辑、修改程序及参数；实现软功能操作。 在SINUMERIK 840D中有OP031、OP032、OP032S、OP030以及PHG等5种操作员面板。其中，OP031是常使用的操作员面板。
4,机床操作面板MCP MCP的主要作用是完成数控机床的各类硬功能键的操作。主要有以下列6个硬功能键操作。 （1）操作模式键区 可选择的操作模式有JOG、MD、TEACH IN和AUTO 等4种操作模式。
（2）轴选择键区 实现轴选择，完成轴的点动进给、回参考点和增量进给。
（3）自定义键区 供用户使用，通过PLC的数据块实现与系统的联系，完成机床生产厂所要求的特殊功能。
（4）主轴操作区 主轴倍率开关，实现主轴转速0～150%倍率修调。主轴起停按钮实现主轴驱动系统的起停，一般控制主轴驱动系统的脉冲使能和驱动使能。
（5）进给轴操作区 进给轴倍率开关，实现主轴转速0～200%倍率修调。进给轴起停按钮实现进给轴驱动系统的起停，一般控制进给轴驱动系统的脉冲使能和驱动使能。
（6）急停按钮 实现机床的紧急停车，切断进给轴和主轴的脉冲使能和驱动使能。
5,I/RF主电源模块 主电源模块主要功能是实现整流和电压提升功能。
6,驱动系统
它包括主轴驱动系统和进给驱动系统两部分。
三、SINUMERIK 840D数控系统软件结构
SINUMERIK 840D系统软件结构如图2所示。图2 SINUMERIK 840D数控系统软件结构图 SINUMERIK 840D软件系统包括4大类软件：MMC软件系统、NC软件系统、PLC软件系统和通信及驱动接口软件。
1,MMC软件系统 在MMC102/103以上系统均带有5GB或10GB的硬盘，内装有基本输入、输出系统（BIOS），DR-DOS内核操作系统、Windows95操作系统，以及串口、并口、鼠标和键盘接口等驱动程序，支撑SINUMERIK与外界MMC-CPU、PLC-CPU、NC-CPU之间的相互通信及任务协调。
2,NC软件系统
NC软件系统包括下列内容,
(1)NCK数控核初始引导软件 该软件固化在EPROM中。
(2)NCK数控核数字控制软件系统它包括机床数据和标准的循环子系统，是西门子公司为提高系统的使用效能，而开发的一些常用的车削、铣削、钻削和镗削功能等软件。用户必须理解每个循环程的参数含义才能进行调用。
(3)SINUMERIK 611D驱动数据 它是指SINUMERIK 840D数控系统所配套使用的SIMODRIVE 611D数字式驱动系统的相关参数。
(4)PCMCIA卡软件系统 在NCU上设置有一个PCMCIA插槽，用于安装PCMCIA个人计算机存储卡，卡内预装有NCK驱动软件和驱动通信软件等。
3,PLC软件系统PLC软件系统包括PLC系统支持软件和PLC程序。
(1)PLC系统支持软件它支持SINUMERIK 840D数控系统内装的CPU315-2DP型可编程逻辑控制器的正常工作，该程序固化在NCU内。
(2)PLC程序它包含基本PLC程序和用户PLC程序两部分。
4,通信及驱动接口软件 它主要用于协调PLC-CPU、NC-CPU和MMC-CPU三者之间的通信。
新型STEP-NC数控加工方式
一、引言近年来数控技术得到了迅猛的发展，控制系统由早期的硬件连接方式发展到现在的基于PC的开放式数控系统。尽管硬件技术和软件技术的飞速发展给CNC的高速/高精度加工奠定了基础，但目前NC加工中所采用的编程方式还是基于半个世纪前所开发的ISO6983(G/M代码)标准，这种代码仅仅包括一些简单的运动指令(如G01、G02)和辅助指令(如M03、M08)，而不包含零件几何形状、刀具路径生成、刀具选择等信息，使得CNC与CAD/CAM通道之间形成瓶颈。数控加工中编程困难、设计与加工等信息不能完全共享的问题限制了数控系统的进一步发展，使其面临新的变革。为了解决这些问题，欧共体于1997年提出了OPTIMAL计划，将STEP(Standard for the Exchange of Product model date,ISO 10303)标准延伸到自动化制造的底层设备，开发了一种STEP-NC的数据模型，作为铣削加工编程的数据接口。该接口遵从STEP标准，具有面向对象的特征。STEP-NC将产品模型数据转换标准STEP扩展到CNC领域，重新制订了CAD/CAM与CNC之间的接口，它要求CNC系统直接使用符合STEP标准的CAD三维数据模型(包括工件几何数据、参数配置和制造特征)、工艺信息和刀具信息直接产生加工程序。
二、STEP-NC的研究现状
STEP-NC是一个面向对象的新型NC编程数据接口国际标准(ISO 14649)，它于1996年初开始制订，在2001年底成为国际标准草案(Draft International Standard,DIS)，由国际标准化组织ISO/TC184工业数据技术委员会正式命名为ISO14649，其目的旨在取代在数控机床中广泛使用的ISO 6983标准。近几年，欧美已经启动了几个有关STEP-NC的项目，如OPTIMAL、MATRAS、STEP-NC和Super Model Project等。其中欧洲的STEP-NC项目旨在实现和测试铣削加工数据接口，共有20多个CAD/CAM、NC和数控机床领域的企业和研究机构参与了该项目的研究工作。2001年，符合STEP-NC标准的二维半和三维数控铣削加工过程已经在Siemens、FIDIA公司以及欧洲开放式体系结构OSACA的CNC原型系统中得以实现，其性能在实验室环境中已得到验证。目前原型系统已在第一个用户——Daimler Chrysler公司进行评价，已测试了多面体零件的钻孔加工和二维半数控铣削加工过程，现开始测试三维数控铣削加工过程。从2000年开始，美国STEP Tools公司在国家标准技术协会NIST的资助下起动了为期3年的“超级模型” (Super Model)项目。该项目(全称为Model Driven Intelligent Control of Manufacturing)的主要目标是建立一个适合于铣削、车削的数据库和软件工具，验证CNC机床能否直接读取3D设计和制造数据，进行快速、安全和智能化的零件制造。2001年秋季，Super Model 项目与韩国开展的国际IMS STEP-NC项目中的内容合并。2000年6月韩国POHANG科技大学的STEP-NC技术国家研究实验室NRL-SNT开始了为期5年(分2个阶段进行)的STEP-NC研究计划，重点开展车削STEP-NC中从数据模型到智能化加工相关技术的研究。日本于2001年启动了名为“数字大师”(DIIGITAL MASTER)的项目，虽然该项目未列入国际IMS STEP-NC项目中，但研究工作与STEP-NC建模有关。国际IMS STEP-NC项目于2001年夏季启动，参加的国家与地区有欧盟、瑞士、美国以及韩国等，并于2003年在德国的亚琛(Aachen)市开始实施了一个IMS STEP-NC车间。韩国为了使CAD/CAM系统与CNC控制器能随时交换数据，STEP Tools公司建立了STEP-NC数据库的操作规范体系和自维护、管理体系。2000年年底，该公司完成了第一阶段的目标，在第三届IRB(Industrial Review Board)会议上演示了利用“超级模型”完成具有某种加工特性的加工对象铣削全过程。另外，该公司还与Lawrence Livermore国家实验室合作，在OMAC的基础上开发出了STEP-NC接口。此后，STEP-NC 组织在世界范围内召开了一系列会议，如2001年在德国汉诺威(Hanover)召开了开展STEP-NC工作的会议，确定了最终用户、系统供应商、以及学术研究伙伴的组成。2001年10月在德国亚琛(Aachen)召开了用于铣削的会议，由最终用户对基于西门子的2维半铣削加工解决方案进行了检测及评估。2001年11月在意大利召开了STEP-NC的轮廓切削试验会议，对第一个用于木材、玻璃及石材轮廓切削的STEP-NC原型进行了检测及评价。2002年8月在德国斯图加特讨论了车削工艺，制定了开展后续工作的时刻表。2001年12月在瑞士日内瓦会议上对第一个用于电火花加工的原型STEP-NC系统进行了测试及评估。2002年9月在德国乌尔姆讨论了将CMM集成到STEP-NC中的可能性。2002年11月在德国斯图加特会议中确定了检验、电火花加工以及轮廓切削中的关键要素。2002年10月IMS STEP-NC项目会议讨论了用于AP238协议的车削数据模型及相关注释。找到了车削模型中的注释解决方案。2002年12月在美国Boeing公司用CATIL软件生成了一个STEP-NC零件程序，然后在西门子公司的一台具有STEP-NC功能的机床上进行了运行，证明STEP-NC可支持多种不依赖于NC编程的机床。2003年6月在德国斯图加特会议上介绍了铣削、车削、电火花加工以及轮廓切削的当前进展。2003年3月12日召开的IMS STEP-NC 会议，主要的议题是数据交换的方式，STEP Tools公司演示了将AP-203文件格式(STEP标准)快速转换成AP238文件格式(STEP-NC标准)的过程。2004年10月将在德国亚琛(Aachen)召开STEP-NC检测方面的会议，内容涉及：讨论用于检测内容的数据模型定义的进展工作、讨论STEP-NC检测中关键问题的解决方案。
三、基于STEP-NC的数控系统结构自20世纪50年代以来，传统数控系统一直沿用G、M代码(ISO6983)，CNC与CAD/CAM之间的数据交换为单向传输，现场对NC程序的修改无法直接反馈到CAD/CAM系统。而采用STEP-NC标准，CNC与CAD/CAM可实现双向数据交换，使零件程序和优化的加工描述及时地反馈到设计部门(CAD)，以便设计部门及时进行数据更新，减少加工信息的丢失。目前，STEP基准已经广泛地应用于CAD/CAPP/CAM系统，因而基于STEP-NC的数控系统可直接读取CAD/CAM系统输出的STEP文件(AP238格式)，传统CAD/CAM系统中的加工编程后处理器在CAD→CAM→CNC的过程中会逐渐消失，取而代之的是在CAD/CAM系统中加入STEP-NC插件，直接输出AP238文件。考虑到ISO14649完全取代ISO6983需要一个过渡周期，因此基于STEP-NC的数控系统除了可执行AP238文件以外，还应具有执行传统G/M代码的功能。所以在基于STEP-NC的数控系统结构中，不仅要建立STEP-NC解释器 (解释AP238文件)模块，还要保留ISO6983的解释器模块，作为CNC系统的一个子系统。
图1所示的是一种采用了STEP-NC标准的数控系统结构模型，该结构模型包含了当前STEP-NC与数控系统结合的三种模式。模式1仍然采用传统的NC控制器，严格来说它只是一种过渡形式，上层符合STEP标准的CAD/CAM系统与STEP-NC接口实现双向数据流动，下层通过增加符合STEP-NC标准代码转换接口，将STEP-NC数据代码转换为G/M等代码，进而实现对现行数控系统的控制。模式2是一种比较简单、初级的模式，与模式1的区别在于下层采用了新型STEP-NC控制器，直接读取STEP数据格式加工文件。模式2从信息流动模式与控制方式来说，已经完全符合STEP-NC的标准，具备了下一代数控机床的特性，是真正意义上的基于STEP-NC的数控系统模型。模式3是模式2的发展与完善，系统的集成度更高，设计层与车间层之间的功能也将重新划分，CAM系统宏观规划与CAD系统集成，微观功能与车间层的现场编程模块SFP(Shop Floor Programming)集成。为了使控制系统进一步实现智能化，在数控系统结构模式3中，还建立了基于STEP-NC的智能模块，实现各种智能化操作，包括刀轨生成,刀具的自动选择、刀具监控、误差检测补偿、在线测量和突发事件处理等许多数控系统的高级功能，以提高生产效率和加工质量。图1 基于STEP-NC的数控系统结构模型四、基于STEP－NC的数控图形编程系统现行常规的数控图形编程系统基于ISO6983标准，该标准是一种面向加工过程的数控编程规范。图2所示的是传统数控图形编程系统的主流程，流程中的设计信息均符合IGES(Initial GraphicsExchange Specification)表达规范(IGES只是关于几何信息交换的标准，随着数控技术的发展已逐渐被STEP所代替)。由图2可知，CAD模块生成的设计信息经过数据模块进行精简和计算，同时通过人机交互方式进行工艺流程设计，产生描述刀具运动的刀位文件，经后置处理模块生成驱动机床运动的数控代码。由于ISO6983（G、M代码）标准所能描述的信息量少，所以这种编程系统不能为零件加工提供更为复杂的描述。另外，由于CAD/CAM系统、数控系统及其他的扩展部分之间的数据不能进行双向交换，造成了加工过程中大量信息转换工作重复进行的现象。
图3所示的是基于STEP－NC的新型数控图形编程系统主流程。该流程中CAD图形设计模块产生的数据表达形式符合STEP标准，由模型信息(AP203)、几何信息(AP214)以及特征信息(AP224)等信息组成。其中模型信息是编程系统用来从标准模型库中提取符合该产品的加工模型的依据，几何信息是用来确定具体刀具轨迹的依据，特征信息是进行工艺流程设计的依据。设计模块的信息传递给工艺规划模块后，添加工艺信息(AP213)生成数控指令所需信息(AP238)，再传给指令生成模块，生成NC指令。最后生成刀具轨迹，并进行切削仿真和碰撞检查，形成检查信息(AP219)。如果产生碰撞，该信息将进行反馈修改，由于检测信息表达也符合STEP标准，所以能被设计模块识别，各个模块均可根据反馈信息进行修改。与现行的数控系统相比，该系统的所有数据表达都符合STEP标准，系统内部数据就可实现双向流动。图3 基于STEP－NC的新型数控图形编程系统主流程图五、STEP-NC数控加工方式的发展趋势目前STEP-NC标准仅完成了一部分，国内外对基于STEP-NC的数控技术研究处于起步阶段，但其发展势头强劲。已获得的研究成果表明，该技术将对数控技术乃至机械制造业带来深远的影响，主要体现在以下几个方面：
(1)数控机床将废弃沿用已久的G、M等代码(ISO 6983)，代之以更加高效、易于理解和操作更方便、描述性更强的数控语言。这种数控程序通过一系列的加工任务(工作步骤)描述制造过程中的所有操作，以面向对象(而不是面向动作)的编程使得现场编程界面大为改观。根据目前的进展推测，STEP-NC的广泛应用将在近10年内实现，G、M代码将从此成为历史。
(2) CAD/CAM/CNC之间可实现无缝连接。CAD/CAM与CNC的双向数据流动，使得设计部门能够清楚的了解到加工实况，并且可根据现场编程返回来的信息对生产规划进行及时快速的调整，生产效率可得到极大的提高。另外，CAD、CAM、CNC之间的功能将会重新划分：CAM系统的宏观规划将与CAD系统集成，微观功能将与CNC集成。
(3)实现完全意义上的开放式智能数控加工。由于ISO-6983(G/M代码)的加工信息量过少，因此各机床生产商对G代码都进行了基本语义外的扩展，造成各种类型的数控机床控制系统之间互不兼容，阻碍数据的交流和信息共享，形成“信息孤岛”，难以实现系统的开放性。与此相反，如采用STEP-NC标准，其数据格式、接口标准完全一致，且STEP-NC数据包含了加工产品所需的所有信息，对于STEP-NC控制器而言，它只需要告诉CNC要加工的内容，具体动作由CNC自行决定，使程序具有良好的互操作性和可移植性，为CNC系统的开放性和智能化奠定了稳固的基础。
(4)网络化设计/制造成为现实。现代制造企业通过网络共享各种信息，同时由于全球制造企业采用统一的STEP-NC数据接口标准，企业之间的数据流动可以在基于PC机的CNC机床与数据库服务器之间直接进行，操作人员只需要对数据库中的三维工件模型进行简单的参数设置，就可以使机床实现预期动作。不难想象，在基于网络化制造的基础上，大量的数字化产品模型数据库将会出现，数字制造更趋多元化。
六、结束语STEP-NC是由国际标准化组织(ISO)近年来发展起来的一个世界性的标准，它将STEP基准扩展到数控加工领域，为CNC的开放性和智能化提供了广阔的发展空间，同时它也解决了CNC与CAD/CAM之间双向无缝连接的核心问题，消除了长期以来困扰人们的数据不兼容问题，也为网络制造、敏捷制造、虚拟制造、并行工程等先进制造技术和模式提供了技术保证。据STEP Tools公司的研究数据表明：STEP-NC的应用将使目前加工前数据准备时间减少75%，工艺规划时间减少35%，加工时间减少50%。可见，大力开展基于STEP-NC的CNC系统(特别是标准制定、数据库和STEP-NC控制器)的研究对于提高我国数控水平乃至全面提高自动化制造水平是至关重要的
MasterCAM V8.0版 C-Hook (*.dll) 应用程序简介
MasterCAM V8.0版 C-Hook (*.dll) 应用程序简介
使用方法ALT键（＋）C键一齐按 ADIM－ 自动标注顺序尺寸
ANIMATE－播放各层之内容（须先产生－文字档）
ASPHERE－以特殊之多次方程式产生在非球面形状上的点、线、弧或曲线
BBOX－快速建立包围选取图素之立方体
BREAKCIR－将所有与系统颜色相同之《全圆》，打断成若干圆弧。
*CAT2MC7－CATIA之转档程式
CON2SPL－将曲面曲线转成参数式曲线
CONTAIN5－将叁轴的刀具路径（.nci）转成五轴刀具路径
CVIEW－设定C轴加工之刀具面、构图面及起始角度
DIGITIZE－让数位板可绘图2D的点、直线、曲线
DRAWPOCK－绘制特殊之槽形
DRILLPT－绘出与系统颜色相同之《全圆》的圆心点
FILCHAIN－同连续倒圆角，并可指定串连的方向
FILCHAIN－将3D曲面压平成2D曲面
FPLOT－依照设定的方程式绘出图形（点、直线、曲线、曲面）
GEAR－绘制正齿轮之外形
GRIDPOCK－在一封闭之区域内,以排版方式绘制所需的点
HIGHFEED－高速加工；依切削量自动调整进给率
HSPOCK－将《平行环切并清角》之挖槽路径中的直线清角部份改为回路
HTABLE－统计全圆之资料
MAP－人一曲面映射其曲面线至另一曲面
MERGEISL－合并简化要挖槽的岛屿，加快刀具路径之计算速度
MP－执行铣床之后处理程式(.nci e.nc)
MPL－执行车床之后处理程式(.nci e.nc)
RAMPCTR-直接产生一非关连性的斜线进刀之外形铣削路径
READHPGL－将HPGL格工之绘图档(.plt)转成几何图形
REMACH－产生刀具路径之中心线图线，以供外形清角用
RMNODES－依指定的误差值减少曲线之节点或控制点
RP－反转铣床之后处理程式(.nci e.nc)
RPL－反转车床之后处理程式(.nci e.nc)
RUNCLATH－将包含铣床及车床之.nci档转成.nc档
RUNOLD－将旧版之.nci档转成.nc档
SAMEAS－将系统属性（颜色、层次、线型、线宽）改成与选取的图素相同
SECTILN－将.nci档依指定的容量分割
SETDIRS－设定资料路径
SETUPSHT－自动显示加工报表
SHAPES－绘制特殊之外形（矩形、键槽形、D形、双D形、椭圆）
SORTIGES－将选取的图素依IGES格式重新设定其颜色及层别（参考Sortiges.dat）
SPIRAL－依指定的起始值及终止值，绘制螺旋线
SQUASH－将3D之曲线投影到构图面
THDMILL－螺旋状加工
THELIX－依指定的锥度角，绘制螺旋线
*UNFOLD－钣金展开
UPTXT7－更新旧版后处理程式之文字档
VOLUME－由刀具路径档（.nci）计算体积
注：标示*的应用程式须另付费
相关之详细说明，请参考该档之DOC档用好机床诊断功能---GE-FANUC外围故障维修二例
FANUC 系统 i 系列产品比 OM, OT 等产品配备了更强大的诊断功能和操作信息显示功能,给机床用户使用和 维修带来了极大方便。根据系统显示的操作信息和 PMC 软继电器,I/0 状态,可以很方便地查找系统外围故障,使故障原因查找时间大为缩短。
1 例 1
一台德国产立式动立柱高速加工中心,配 GE FANUC 21i 系统,除 X 轴,Y 轴,Z 轴和主轴外,还配置了一根第四轴和第五轴。该机床快移速度为 60m/min,切削进给速度为 2.4m/min 以上,任意点可换刀,换刀时间小于 1s,加工效率是普通加工中心的七八倍,受到业内人士交口称赞。
但机床自交机验收后,加工中偶尔出现第五轴未夹紧信息,引发进给停止,删除信息后可继续加工,发生频率 逐渐由一天一次上升到一天几次。后来此信息转为报警,按 RESET 键才可消除,程序需从中断点重新执行,才可继续加工。此故障严重影响了生产正常进行。该机床四、五轴为液压锁紧式,转动时放松,加工时锁紧。通过检修,发现可换触点组合常开点分断不畅。更换此触点组合后开机试验,故障排除。
此例中,系统,PMC 运行良好,感测元件、执行元件动作正常,由于继电器质量欠佳、触点粘连,导致 DC24V 直接加到电磁阀线圈,而不受系统控制从而引发故障。正是从机床诊断信息出发,结合 PMC I/0 状态,从中发现了问题,找到了故障器件。
2 例 2
同上例机床,加工中出现油压马达超温报警,NC 停止,动力停止。机床配置德国某公司液压系统,油压箱、油 泵和电动机集成在一起,总体积不超过20L,储能器 0.040L,工作压力 21MPa。通过检查,怀疑本身气密检测装置有问题,将两检测装置对调,故障现于另一夹具,证实为气密检测装置质量缺陷。更换新品,故障排除。
此例中,表面故障为油压马达超温,由于机床设置的许多自动功能,其起因却是检测器件不良导致机床夹具不断夹紧放松,引起油泵电动机频繁启动而过热。这就要求维修人员根据机床显示的信息和实际工作原理,结合 PMC 状态,全面分析追根求源,才能找到故障症结从而最终解决问题。
3 结束语数控系统的不断发展,使得系统功能进一步扩展,运行更加稳定,给最终用户提供了更广阔的使用空间。完美的系统,由机床厂家可靠的装配质量和零部件质量来陪衬,才能发挥效能。差的装配质量和零部件质量会让一台精美的机床逊色不少，我想这就是本文的最后一句话了。
mastercam构图方法简介
画图步骤,
首先消化图纸，弄清图纸所要表达的几何形状，主要的模具结构，主要曲面的构面方法，方可以着手画图。先正视图，然后在上面画各种剖面，表达主要尺寸，搭好线架构，再构几种曲面，着色看效果，修改不合要求的地方。
其过程简图：
消化图→画正视图→画剖视图→构全貌→着色→完成 。
各种面构建完后，立体图就算画好了，将图移到分中位置，即图形中心移到坐标原点位置，图形最高移到Z=0点，乘以缩水率，存档。一般这个图可以做铜公了。
铜公图在前或者边视图与旋转180度后。加上分型面，前模原身留出的部分，就变成了前模图。
铜公图缩去料位，加上分型面，后模厚身留的部分，就变成了后模图，如果料位是均匀的，只要在加工时将加工余量高成负料主可以了，不用改图。
二常用画衅技巧。
Mastercam常用的构图法有直纹（ruled surface），扫描(swept)，昆氏(coons)，举升(lofted)，牵引(draft)，旋转(ruled)。直纹曲面的特点是二条曲线扫描，一圈的形状就是相同的，如剖切线是圆弧，则圆的大小，圆心的Z值，半径都要一样才可以扫描，是一种规则曲面，昆氏曲面是由封闭，边界构成的面，是一种应用广泛的不规则曲面。举升曲面也是一种不规则曲面，但它只能控制一个方向，如要控制另外一个方向。则只有增加曲线的密度，在一些特殊的地方，如刀，勺，叉，鹅蛋形，飞机等，用举升面可以方便地构出而来。旋转曲面是一种规则曲面，用于加转体。牵引曲面常用于画出模斜度。交角的处理。对于三个面相交的角部处理是经常碰到的构面难题，对于这种情况，一般常用的方法有三种1）倒固定圆角2)倒变R圆角。一般不用BEND连接方法。要注意的是要在大R角上倒小R角，不要在小R角倒大R角。三面倒圆面的交面处理，先找出倒角面的边界线，再找出边界线的交点，将它连成线，然后修剪相交面，类似另外两个面。最后找出边界作成昆氏面。曲面修剪 曲面的修剪是构建立体图的另一个难题，象倒圆角时常常修剪不好，有几条技巧：
不要用面修剪曲面，而必用曲线，象倒圆角时找出圆角面的边界线，用边界线去修剪。 修剪面的曲面线要大于面,而且曲线不要刚好在面的边界上。 选择合理的构图面，变换不同的构图面修剪。 将允许的误差改大一些。 有时要反复多试一试，看能不能剪掉。 将曲线近似转换成直线圆弧，有时也可以修剪，mastercam修剪的功能是比较差的，但是反复试，多用用种方法，耐心点也是可以修剪的。
典型数控机床维修方法一．西门子3系统的维修1）电源接通后无基本画面显示（a）电路板03840号板上无监控灯显示（b）03840号电路板上监控灯亮①监控灯闪烁。如果监控灯闪烁频率为1Hz，则EPROM有故障；如果闪烁频率为2Hz，则PLC有故障；如以4Hz频率闪烁，则保持电池报警，表示电压已不足。②监控灯左灭右亮。表示操作面板的接口板03731板有故障或CRT有故障。③监控灯常亮。这种故障，通常的原因有：CPU有故障；EPROM有故障；系统总线（即背板）有故障、电路板上设定有误、机床数据错误、以及电路板（如存储器板、耦合板、测量板）的硬件有故障。2）CRT上显示混乱（a）保持电池（锂电池）电压太低，这时一般能显示出711号报警。（b）由于电源板或存储曾被拔出，从而造成存储区混乱。这是一种软故障，只要将CNC内部程序清除并重新输入即可排除故障。（c）电源板或存储器板上的硬件故障造成程序显示混乱。（d）如CRT上显示513号报警，表示存储器的容量不够。3）在自动方式下程序不能启动（a）如此时产生351号报警，表示CNC系统启动之后，未进行机床回基准点的操作。（b）系统处于自动保持状态。（c）禁止循环启动。 检查PLC与NC间的接口信号Q64.3。4）进给轴运动故障（a）进给轴不能运动。造成此故障的原因有：①操作方式不对；②从PLC传至NC的信号不正常；③位控板有故障（如03350，03325，03315板有故障）。④发生22号报警，它表示位置环未准备好。⑤测量系统有故障。如产生108，118，128，138号报警，这是测量传感器太脏引起的。如产生104，114，124，134报警，则位置环有硬件故障。⑥运动轴处于软件限位状态。只要将机床轴往相反方向运动即可解除。⑦当发生101，111，121，131号报警时，表示机床处于机械夹紧状态。（b）进给轴运动不连续。（c）进给轴颤动。①进给驱动单元的速度环和电流环参数没有进行最佳化或交流电机缺相或测速元件损坏，均可引起进给轴颤动。②CNC系统的位控板有故障。③机构磨擦力太大。④数控机床数据有误，有关机床数据的正确设定如下。（d）进给轴失控。①如有101，111，121，131号报警请对夹紧进行检查。②如有102，112，122，132号报警，则说明指令值太高。③进给驱动单元有故障。④数控机床数据设定错误，造成位置控制环路为正反馈。⑤CNC装置输至驱动单元的指令线极性错误。（e）103～133号报警。这是轮廓监控报警。速度环参数没有最佳化或者KV系数太大。（f）105～135号报警。位置漂移太大引起的。移量超过500mv，检查漂移补偿参数N230～N233。5）主轴故障 如果实际主轴转速超过所选齿轮的最高转速，则产生225号报警；如主轴位置环监控发生故障，则发生224号报警。6）V·24串行接口报警（a）20秒内仍未发送或接收到数据时：①外部设备故障；②电缆有误；③03840板有故障。（b）穿孔纸带信息不能输入，其原因有：①操作面板上钥匙开关在关的位置，从而造成纸带程序不能输入；②如果0384号板上的数据保护开关不在释放位置时，不能输入数据纸带；③如果不能输入L80～L99和L900～L999号子程序，则多是由于PLC与NC接口信号Q64·3为“1”（循环禁止）引起的。（c）停止位错误。①波特率设定错误；②阅读机有故障；③机床数据错误。
