FANUCAI轮廓控制.docx

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FANUCAI轮廓控制

FANUCSeries16/18-MCAI輪廓控制功能

FANUCTAIWAN技術部1998/7/22

1.概要

本功能主要目的是應用在高速、高精度加工¸使用本功能可降低因進給率提升所導致的加減速的延遲及伺服系統的延遲¸並且可以減少加工形狀的誤差。

此外¸可以使用最大可預讀40個單節的補間前直線加減速¸並且可做到橫跨多單節的平滑加減速¸因此可達到更加快速的加工。

比起簡易高精度輪廓控制本功能有以下的變更（功能名稱由簡易高精度輪廓控制變更為AI輪廓控制）

●變更緩衝單節數（5個單節→40個單節）

●追加依加速度做進給速度的箝制

●變更重疊單節數（可由參數設定）

2.規格

本功能在進入AI輪廓控制模式下有效

2.1指令格式

G05.1Q_;

Q1:

AI輪廓控制模式ON

Q0:

AI輪廓控制模式OFF

注意

1.G05.1必須在單獨的單節下指令

2.AI輪廓控制模式也可用reset解除

2.2AI輪廓控制模式中有效的功能

（1）預讀補間前直線加減速（預讀最大40個單節）

（2）自動轉角減速

（3）依加速度做進給速度的箝制

（4）依圓弧半徑做進給速度的箝制

（5）單節重疊（通常5個單節¸透過參數設定最大達到40個單節）

（6）先行feedforward

2.3預讀補間前直線加減速

當切削進給指令為每分鐘進給時¸最大可預讀40個單節來執行補間前直線加減速¸也就是可將直線型加減速用在指令速度上。

補間後直線加減速是加減速被用在補間資料因此補間資料會受加減速而改變¸而補間前直線加減速是加減速被用在補間前進給速度資料因此補間資料不受加減速而改變¸所以補間資料可以確保總是依照指令的直線或曲線來做加工¸這樣子就可以消除因加減速的延遲而導致形狀誤差。

（減速例）

當一個單節被執行時為了確保達到那個單節的指令速度¸在前一個單節就開始減速。

從速度F3減速到速度F2¸必須從Point1就開始減速。

從速度F2減速到速度F1¸必須從Point2就開始減速。

最大可預讀40個單節因此可做橫跨多單節的減速

（加速例）

為了達到那個單節的指令速度¸在單節執行時就開始加速。

2.4自動轉角減速

單節間的各軸速度差超過設定值（參數N0.1783）時¸以實際的速度差及容許速度差的比最大的軸為基準¸轉角的速度依下列來做計算進給率降低至前一個單節的計算值。

以指令速度F移動時各軸的速度變化（Vx,Vy,..）和參數N0.1783的設定值（Vprm-x,Vprm-y,..）做比較¸任一軸的速度變化超過參數的設定值時

在轉角處會減速至所要的進給速度Fc

例如從X軸的移動方向變成Y軸的移動方向也就是改變90度刀具移動方向時¸如果指令進給速度是1000mm/min¸容許速度差（參數N0.1783）設定為500mm/min¸將減速為下圖所示

2.5依加速度做進給速度的箝制

以下圖為例連續微小的直線所形成的曲線的場合¸各轉角處的各軸的速度差並不大。

因此依速度差來減速並沒有效¸可是連續的小速度差以全體來說每軸會產生大的加速度¸這樣的場合為了降低過大的加速度所產生的機械震動及加工誤差便加以減速。

減速的速度依下式求得¸每軸的加速度在全軸相關所設定的容許加速度以下來設定進給速度。

容許加速度是由最大切削進給速度（參數No.1432）及到達所要速度的時間（參數No.1785）來設定

減速速度在每個轉角可以求得¸實際的進給速度是從那一單節的起點所求得的減速速度及終點所求得的減速速度中比較小的為實際的進給速度。

（例）以下的例子在N2~N4及N6~N8的加速度（速度圖的虛線的傾斜度）過大而減速

2.6依圓弧半徑做進給速度的箝制

圓弧單節的加速度要在容許值以下¸從圓弧半徑R時的容許最大速度V（參數設定值）程式指令半徑r的圓弧所對應的容許最大速度v可由下列計算¸若指令進給速度超過速度v時會自動用速度v來箝制

半徑r的圓弧所對應的容許最大速度v可由下式計算求得

注意

容許最大速度v隨指令圓弧半徑r的縮小而降低¸為了不要太低在參數N0.1732（依圓弧半徑做進給速度的箝制的下限值）以下時¸可設定容許最大速度v=參數N0.1732。

2.7快速進給

快速進給是以補間前加減速來做加減速¸及移動以直線補間型來做定位¸加減速可任選直線型或鐘型。

移動時的速度及補間前加減速的加速度可依下列所示求得

（1）移動時的速度

移動軸中以下式的最小值作為移動時的速度

（2）補間前直線加減速的加速度

‧直線型的場合

移動軸中以下式的最小值作為補間前直線加減速的加速度

‧鐘型的場合

以上述加速度求得的速度¸上式最小值的軸的參數N0.1621（每軸的快速進給鐘型加減速時間常數）設定的時間常數

移動時的速度F以直線加減速考慮的加速度A鐘型加減速的時間常數T加減速的所需時間如下

加減速的所需時間=F/A（直線型）

=F/A+T（鐘型）

注意

1.快速進給單節間的重疊無效。

2.使用鐘型加減速時需要快速進給鐘型加減速的選擇功能。

2.8Involute補間

Involute補間自動速度控制可以自動對指令進給速度做調整¸經由下列二種方法在Involute補間中可達到高精度加工及良好的切削面

（1）刀具徑補正內側補正時的調整率

（2）基礎圓近旁的調整率

2.8.1刀具徑補正內側補正時的調整率

在標準的Involute補間模式使用刀具徑補正C時¸通常的控制是將刀具中心路徑的切線方向速度設定為指令速度¸這樣的話實際的切削速度亦即程式指令路徑上的刀具外周部（切削點）的速度隨著Involute曲線的曲率不斷的變化而變化。

特別是當刀具徑補正在Involute曲線的內側時¸刀具愈靠近基礎圓時實際的切削速度要比指令的切削速度來得大。

為了要達到平滑的加工¸實際的切削速度要被控制到與指令的切削速度一樣¸本功能依照Involute曲線尤其是內側補正時在Involute補間中不斷變化的曲率而計算調整率的值¸然後就可控制實際的切削速度亦即曲線上切削點的切線方向速度¸這樣實際的切削速度就可和指令的進給速度一樣。

調整率的值計算如下

Rcp:

通過刀具中心的Involute曲線上刀具中心點的曲率半徑

Rofs:

刀具半徑

2.8.2基礎圓近旁的調整率

基礎圓近旁Involute曲線的曲率變化比較大¸如果在這區域以指令進給速度做切削¸刀具會承受大的負荷而無法產生良好的切削面。

本功能在基礎圓近旁Involute曲線的曲率變化比較大的區域時¸刀具的移動會依照參數的設定來自動減速以降低刀具的負荷而得到良好的切削面。

切削點的曲率半徑在參數（Rlmt1）~（Rlmt5）指定的範圍內時¸調整率使用如下

當Rlmt1>Rcp±Rofs≥Rlmt2

當Rlmt2>Rcp±Rofs≥Rlmt3

當Rlmt3>Rcp±Rofs≥Rlmt4

當Rlmt4>Rcp±Rofs≥Rlmt5

Rlmt1~Rlmt5在參數5611~5615設定¸OVR2~OVR5在參數5616~5619設定¸下圖的OVRlo是在Involute補間中調整率的下限值由參數5620來設定¸此外Rcp±Rofs在內側補正時為Rcp+Rofs¸在外側補正時為Rcp-Rofs。

如果調整率計算值結果在參數設定的下限值之下時¸調整率會箝制為下限值。

注意

1.基礎圓近旁的調整率有效時刀具徑補正內側補正時的調整率無效¸此二種調整率無法同時有效

2.基礎圓中心到起始點的距離及基礎圓中心到終點的距離相同（真圓）時便成為圓弧補間¸因此自動調整率無效

3.有終點誤差時無法保證進給速度

4.有終點誤差時¸補間前加減速需要的距離有時無法正確求得這時會產生警示242

5.其他限制事項請參閱操作說明書

2.9規格一覽表

軸控制○:

有效╳:

無效

名稱

功能

控制軸數

3軸~8軸

4軸~8軸使用時需要控制軸數擴張的選擇功能

同時控制軸數

最大6軸

同時控制軸數3軸以上時¸需要同時控制軸數擴張的選擇功能

軸名稱

基本3軸X、Y、Z固定

其他軸U、V、W、A、B、C任意

最小設定單位

0.001mm,0.001deg,0.0001inch

設定單位1/10

0.0001mm,0.0001deg,0.00001inch

需要設定單位1/10的選擇功能

無法使用各軸設定單位1/10

英制/公制切換

（G20,G21）

○（需要英制/公制切換的選擇功能）（註1）

補間功能○:

有效╳:

無效

名稱

功能

定位（G00）

○（直線補間型定位）

單一方向定位（G60）

╳

正確停止（G09）

○

正確停止模式（G61）

○

攻牙模式（G63）

╳

自動轉角速度調整率

（G62）

╳

直線補間（G01）

○

圓弧補間（G02,G03）

○（多象限可能）

Helical補間

（G02,G03）

○（圓弧補間+最大4軸直線補間）

有Helical補間的選擇功能時最大2軸直線補間¸有Helical補間B的選擇功能時最大4軸直線補間此外進給速度的指令也包含Helical軸的速度

渦卷補間、圓錐補間

（G02,G03）

○（需要渦卷補間、圓錐補間的選擇功能）

Involute補間

（G02.2,G03.2）

○（需要Involute補間的選擇功能）

指數函數補間

（G02.3,G03.3）

╳

暫停（G04）

○（每秒暫停或每迴轉數暫停）

每迴轉數暫停需要螺紋切削及同期進給的的選擇功能

極座標補間

（G12.1,G13.1）

╳

圓柱補間（G07.1）

╳

螺紋切削、同期進給

（G33）

╳

跳躍功能（G31）

○（註1）

高速跳躍功能（G31）

○（需要高速跳躍功能的選擇功能）（註1）

多段跳躍功能

（G31Px）

○（需要多段跳躍功能的選擇功能）（註1）

原點復歸（G28）

○原點沒確立時會產生警示90（註1）

原點復歸檢查（G27）

○（註1）

第2、3、4原點復歸（G30）

○（第3、4原點復歸時需要選擇功能）（註1）

浮動原點復歸（G30.1）

○（需要浮動原點復歸的選擇功能）（註1）

固定循環（G73~G89）

○（需要固定循環的選擇功能）（註1）

剛性攻牙

○（需要剛性攻牙的選擇功能）（註1）

起始點位準復歸（G98）/

R點位準復歸（G99）

○（註1）

法線方向控制

（G41.1,G42.1）

╳

連續Dressing

╳

Infeed控制（G161）

╳

Indextableindexing功能

╳

高速循環加工（G05）

╳

絕對指令（G90）/

增量指令（G91）

○

進給功能○:

有效╳:

無效

名稱

功能

快速進給速度

最大240mm/min（0.001mm）

最大100mm/min（0.0001mm）

快速進給速度調整率

F0,25,50,100%

1%快速進給速度調整率

0~100%

每分進給（G94）

○

每迴轉進給（G95）

╳

快速進給鐘型加減速

○

切削進給補間前直線加減速

○（最大預讀40個單節）

進給速度調整率

0~254%

第二進給速度調整率

╳

F1位數進給

╳

Inversetime進給（G93）

○（需要Inversetime進給的選擇功能）

外部減速

○（需要外部減速的選擇功能）

程式輸入○:

有效╳:

無效

名稱

功能

平面選擇

（G17,G18,G19）

○

局部座標系（G52）

○（需要工件座標系的選擇功能）（註1）

機械座標系（G53）

○（需要工件座標系的選擇功能）（註1）

工件座標系（G54~59）

（G54.1Pxx）

○（需要工件座標系的選擇功能）

（需要工件座標系組數追加的選擇功能）

工件座標系（G92）

○（註1）

預設工件座標系（G92.1）

○（需要預設工件座標系的選擇功能）（註1）

可程式資料輸入（G10）

○（刀具補正量工件原點補正量可以只用參數變更）

（需要可程式資料輸入的選擇功能）（註1）

CustommacroB

○（需要CustommacroB的選擇功能）

插入型Custommacro

╳

可程式鏡像（G51.1）

○（需要可程式鏡像的選擇功能）

比例縮放（G51）

○（需要比例縮放的選擇功能）

座標迴轉（G68）

○（需要座標迴轉的選擇功能）

3次元座標變換（G68）

╳

刀具補正功能○:

有效╳:

無效

名稱

功能

刀具徑補正C

（G40,G41,G42）

○（需要刀具徑補正C的選擇功能）

刀具長補正

（G43,G44,G49）

○

其他○:

有效╳:

無效

名稱

功能

開始/暫停

○

Dryrun

○

單節執行

○

Interlock

○

機械鎖定

○各軸機械鎖定訊號（MLK1~MLK8）on/off時有進行機械鎖定的軸加減速無效

控制in/out

○

選擇性單節跳躍（/n）

○（需要選擇性單節跳躍的選擇功能）

輔助功能（Mxxxx）

○只能輸出功能code訊號及功能strobe訊號

主軸功能（Sxxxx）

○

刀具功能（Txxxx）

○只能輸出功能code訊號及功能strobe訊號

第二輔助功能（Bxxxx）

○（需要第二輔助功能的選擇功能）

只能輸出功能code及功能strobe訊號

簡易同期控制

○（需要簡易同期控制的選擇功能）

但是不可做同期與否的切換

程式再開始

╳

Retrace功能

╳

刀具壽命管理

╳

Macroexecutor

（執行巨集）

╳

MDI運轉

○

手動介入

╳進行手動介入的場合再開始時必須回到介入時的座標位置若沒回到原來的位置會產生警示5114

（註1）無法預讀多單節

2.10進入AI輪廓控制功能模式的條件

G05.1Q1指令時的modal資料如下表所示¸如果這些條件沒有滿足的話會發生PS5111的警示

Gcode

意義

G00

G01

G02

G03

定位

直線補間

圓弧補間（CW）

圓弧補間（CCW）

G13.1

極座標補間取消模式

G15

極座標指令取消

G25

主軸速度變動檢出OFF

G40

刀具徑補正取消

G40.1

法線方向控制取消模式

G49

刀具長補正取消

G50

比例縮放取消

G50.1

可程式鏡像取消

G64

切削模式

G67

Macromodal呼叫取消

G69

座標旋轉取消

G80

固定循環取消

G94

每分鐘進給

G97

周速一定控制取消

G160

Infeed控制功能取消

3.參數

3.1AI輪廓控制功能模式中的補間前直線加減速

1770

補間前直線加減速中的最大加工速度

資料型式:

2字型

資料單位:

設定單位

資料單位

資料範圍

資料範圍:

IS-A,IS-B

IS-C

公制的機械

1mm/min

6~240000

6~100000

英制的機械

0.1inch/min

6~9600

6~4800

本參數設定補間前直線加減速中的最大加工速度

（設定補間前直線加減速的加速度用參數1）

1771

達到補間前直線加減速中的最大加工速度所要時間（時間常數）

資料型式:

字型

資料單位:

1msec

資料範圍:

0~4000

本參數設定達到參數1所設定的速度所要的時間（時間常數）

（設定補間前直線加減速的加速度用參數2）

注意

1.當參數1770或1771設定為0時,補間前直線加減速無效。

2.請設定（參數1770/參數1771）=5以上的值。

1784

補間前直線加減速中的過行程警示發生時的速度

資料型式:

字型

資料單位:

設定單位

資料單位

資料範圍

資料範圍:

IS-A,IS-B

IS-C

公制的機械

1mm/min

6~15000

6~12000

英制的機械

0.1inch/min

6~6000

6~4800

本參數設定補間前直線加減速中過行程警示發生時的速度,如果補間前直線加減速中過行程警示發生時¸移動會在警示發生後減速停止¸因此刀具多走的一段行程就等於減速時所走的距離¸多走的行程會隨警示發生時的進給速度而變化¸而這段多走的行程可藉由當過行程警示發生時事先減速到在參數1784所設定的速度而降低¸在這情況下減速被執行以致當過行程警示發生時進給速度不會超過參數所設定的速度¸因此減速也可提早完成。

在完成減速後進給速度被設定為參數所設定的速度。

注意

本參數在快速進給單節無效

如果滿足下列條件減速會被執行

各軸到儲存行程極限的距離

〈

從現在的速度（切線方向的進給速度）減速到參數1784設定的速度所需要的距離

此外過行程距離可表示如下

F:

補間前直線加減速中的最大加工速度（參數1770）

T:

達到補間前直線加減速中的最大加工速度所要時間（參數1771）

Fot:

補間前直線加減速中的過行程警示發生時的速度（參數1784）

FIX:

小數點以下捨去

注意

1.設定為0時上述控制不被執行

2.當行程檢查無效時上述控制也無效

3.上述控制只在儲存行程檢查1有效

3.2AI輪廓控制功能模式中的自動轉角減速

1783

依速度差轉角減速功能的各軸容許速度差（補間前加減速用）

資料型式:

字軸型

資料單位:

設定單位

資料單位

資料範圍

資料範圍:

IS-A,IS-B

IS-C

公制的機械

1mm/min

6~15000

6~12000

英制的機械

0.1inch/min

6~6000

6~4800

迴轉軸

1deg/min

6~15000

6~12000

本參數設定當使用補間前加減速時依速度差自動轉角減速功能的各軸容許速度差

3.3依加速度做進給速度的箝制

1785

依加速度做進給速度的箝制中決定容許加速度的參數

資料型式:

字軸型

資料單位:

1msec

資料範圍:

0~32767

依加速度做進給速度的箝制時為了決定容許加速度¸設定達到最大切削進給速度所要的時間

最大切削進給速度及本參數所設定的資料可得到容許加速度¸最大切削進給速度的參數使用No.1432（AI輪廓控制模式中的最大切削進給速度）

3.4AI輪廓控制模式中的依圓弧半徑做進給速度的箝制

1731

對應於進給速度上限值的圓弧半徑值

資料型式:

2字型

資料單位:

設定單位

IS-A

IS-B

IS-C

單位

公制的機械

0.01

0.001

0.0001

mm

英制的機械

0.001

0.0001

0.00001

inch

資料範圍:

1000~99999999

本參數設定對應於參數1730所設定的進給速度上限值的圓弧半徑值

1730

圓弧半徑R時的進給速度上限值

資料型式:

字型

資料單位:

設定單位

資料單位

資料範圍

資料範圍:

IS-A,IS-B

IS-C

公制的機械

1mm/min

8~15000

8~12000

英制的機械

0.1inch/min

8~6000

8~4800

本參數設定參數1731所設定的圓弧半徑時的進給速度上限值

1732

依圓弧半徑做進給速度的箝制的下限值RVmin

資料型式:

字型

資料單位:

設定單位

資料單位

資料範圍

資料範圍:

IS-A,IS-B

IS-C

公制的機械

1mm/min

8~15000

8~12000

英制的機械

0.1inch/min

8~6000

8~4800

當使用依圓弧半徑做進給速度的箝制功能時¸進給速度上限值隨圓弧半徑縮小而降低¸進給速度上限值在依圓弧半徑做進給速度的箝制的下限值Rvmin之下時¸進給速度上限值被設定為Rvmin

3.5Involute補間

5611

基礎圓近旁調整率1開始時的切削點的曲率半徑（Rlmt1）

5612

基礎圓近旁調整率2開始時的切削點的曲率半徑（Rlmt2）

5613

基礎圓近旁調整率3開始時的切削點的曲率半徑（Rlmt3）

5614

基礎圓近旁調整率4開始時的切削點的曲率半徑（Rlmt4）

5615

基礎圓近旁調整率5開始時的切削點的曲率半徑（Rlmt5）

資料型式:

2字型

資料單位:

設定單位

IS-A

IS-B

IS-C

單位

公制輸入

0.01

0.001

0.0001

mm

英制輸入

0.001

0.0001

0.00001

inch

資料範圍:

0~99999999

5616

基礎圓近旁調整率2開始時的切削點的曲率半徑（OVR2）

5617

基礎圓近旁調整率3開始時的切削點的曲率半徑（OVR3）

5618

基礎圓近旁調整率4開始時的切削點的曲率半徑（OVR4）

5619

基礎圓近旁調整率5開始時的切削點的曲率半徑（OVR5）

資料型式:

Byte型

資料單位:

1%

資料範圍:

0~100

基礎圓近旁的調整率如下圖的Rlmt1~Rlmt5、OVR2~OVR5來設定

曲率半徑值Rlmt1~Rlmt5及調整率值OVR2~OVR5的大小關係必須如下所示¸沒有滿足這樣的關係時基礎圓近旁的調整率無效

Rlmt1>Rlmt2>Rlmt3>Rlmt4>Rlmt5>0

100>OVR2>OVR2>OVR2>OVR2>0

Involute補間中調整率的下限值（OVRlo）設定為0時¸刀具徑補正內側補正時的調整率及基礎圓近旁的調整率無效

3.6其他

1422

AI輪廓控制的切削進給的上限速度

資料型式:

2字型

資料單位:

設定單位

資料單位

資料範圍

資料範圍:

IS-A,IS-B

IS-C

公制的機械

1mm/min

6~240000

6~100000

英制的機械

0.1inch/min

6~96000

6~48000

本參數設定AI輪廓控制的切削進給的上限速度

1432

AI輪廓控制模式中的最大切削進給速度（各軸）

資料型式:

2字軸型

資料單位:

設定單位