产品合作历程：FANUC 3系统与革命性交流伺服驱动的开拓

当前，全功能数控系统的生产厂家主要有日本的FANUC、三菱、安川等公司，德国的SIEMENS、HEIDENHAIN等公司。其中，日本FANUC公司是全球最大、最著名的CNC生产厂家，产品占全球CNC市场的30%以上，其产品以可靠性著称，技术水平居世界领先地位，是全功能CNC的代表性产品。

1.产品与发展

FANUC公司的主要产品生产与开发情况大致如下。

1956年：开发了日本第1台点位控制的NC（控制器件为电子管，驱动为电液脉冲马达）。

1959年：开发了日本第1台连续控制的NC（控制器件为电子管，驱动为电液脉冲马达）。

1960年：开发了日本第1台开环步进电动机直接驱动的NC。

1966年：采用集成电路的NC开发成功。

1968年：全世界首台计算机群控数控系统（DNC）开发成功。

通过以上研究与产品开发，到了1974年FANUC公司的NC市场占有率已经位居世界第一；但是，当时该公司在开发低噪声、大扭矩电液脉冲马达时遇到困难，使得公司决定从美国GETTYS公司引进直流伺服电动机的制造技术，并开始进行商品化与产业化。FANUC公司这一决策直接推动了数控技术的全面进步，在数控系统上从此开始了纯电气驱动代替了液压驱动，闭环控制代替了开环控制的历程。

1975年：与SIEMENS公司签订了10年的产品合作协议。

1976～1977年：开发了第一代闭环CNC系列产品FANUC 5/7系统、FANUC直流伺服电动机与直流主轴电动机系列产品，5/7系统可以实现4轴控制/3轴联动，功能较丰富，已经可以满足绝大部分数控机床的控制要求。

1979年：开发了第二代闭环数控系统系列产品FANUC 6系统，该系统可以实现5轴控制/4轴联动，CNC功能已经与目前一般使用的CNC无太大差别；FANUC公司也逐步开始在NC技术上引领世界潮流。

1980～1982年：开发了第二代闭环功能精简型数控系统系列产品FANUC 3系统、FANUC交流主轴电动机与交流伺服电动机系列产品；CNC的性能价格比较高；驱动器应用了磁场矢量控制理论，开始了交流伺服驱动全面代替直流伺服驱动的革命。

1984年：开发了第三代闭环数控系统系列产品FANUC 10/11/12系统，该系列产品率先采用了光缆通信等新技术，CNC可以实现5轴控制/5轴联动，功能十分丰富，并成为了FANUC在此后多年产品开发的基础，即使在今天，10/11/12系列CNC的功能仍然不显落后。

1985年：开发了第三代闭环功能精简型数控系统系列产品FANUC 0系统，FANUC 0是FANUC历史上开发最为成功的系统之一，CNC不仅可靠性大幅度提高，而且在性能价格比上领先于同类产品。

1986年：开发了使用MMC（Man Machine Communication，人机界面）的FANUC 00/100/110/120系列CNC与数字伺服驱动系列产品，数字伺服技术开始在数控系统上得到全面应用。

1987年：开发了FANUC 15系列CNC，该系列CNC在最大配置的情况下，可以实现24轴控制/24轴联动，CNC的技术水平在当时达到了前所未有的高度。而随后几年（1987年～1994年）所做的工作主要是对FANUC 15系列CNC进行的功能精简与提高性能价格比，相继开发的产品有FANUC 16系列CNC（18轴控制/6轴联动）、FANUC 18系列CNC（10轴控制/4轴联动）、FANUC 20系列CNC（8轴控制/4轴联动）、FANUC 21系列CNC（6轴控制/4轴联动）、FANUC 22系列CNC（4轴控制/4轴联动）等。

1995～1998年：开始在CNC中应用IT的网络与总线等技术，开发了i系列CNC产品，如FANUC 15i/150i-MODEL A、FANUC 16i/18i/21i-MODEL A、FANUC 160i/180i/210i-MODEL A、FANUC 15i/150i-MODEL B等。

2000年：开发了FANUC 0i-MODEL A（控制轴数/联动轴数为4/4轴）、FANUC 16i/18i/21i-MODEL B（最大控制轴数/联动轴数分别为8/6、8/5、5/4轴）、FANUC 160is/180is/210is-MODELB和FANUCαi系列、β系列数字伺服等驱动产品。

2002年：开发了可用于五轴联动加工的FANUC 16i/18i/21i-MB5及FANUC 0i-MODEL B、FANUC 0i-Mate A（控制轴数/联动轴数为3/3轴）系列CNC、βi系列数字伺服驱动。

2003～2005年：相继开发了FANUC 30i/31i/32i-MODEL A、五轴加工用FANUC 30i_- MODEL-A5及FANUC 0i/0i-Mate-MODEL C系列CNC、αis系列数字伺服驱动。

2005～2007年：相继开发了五轴联动加工用FANUC 31i/32i-MODEL-A5与使用MMC（人机界面）的FANUC 300i/310i/320i-MODEL A、FANUC 300is/310is/320is-MODEL A、FANUC 31i/310i/310is-MODEL-A5系列CNC。

2008～2011年：相继开发了五轴联动加工用FANUC 31i-MODEL-B5，FANUC 30i/32i_- MODEL-B，FANUC 35i-MODEL-B系列CNC及FANUC 0i/0iMate-MODEL D系列CNC。(www.xing528.com)

在以上产品中，FANUC-0i和FANUC-30i系列CNC是当前国际国内市场常用的产品，简介如下。

2.FANUC-0i系列

FS-0i系列CNC是FANUC公司为5轴以下、大批量生产的数控机床，所开发的实用型数控系统，产品在国内外普通型数控机床上得到了极为广泛的应用。根据产品开发时间与结构，FS-0i至今共推出了FANUC 0i-MODEL A（FS-0iA）、FANUC 0i-MODEL B（FS-0iB）、FANUC 0i-MODEL C（FS-0iC）及最新的FANUC 0i-MODEL D四大系列。

根据CNC的功能，FS-0i系列CNC有“扩展型”与“精简型”两种规格，后者需要在型号中加“Mate”，如FS-0i Mate MC、FS-0i Mate TD等。

FS-0i系列CNC的型号一般表示方法如下：

FS-0iA、FS-0iB与FS-0iC、FS-0iD的硬件与软件、结构均有较大的区别，性能依次提高，但其操作、编程方法类似。在产品结构上，FS-0iA/B采用的是MDI/LCD单元与CNC分离型结构，CNC单元独立安装；FS-0iC、FS-0iD采用的是MDI/LCD/CNC集成一体化结构，其安装更方便、体积更小。在网络技术应用上，FS-0iA仅I/O单元采用了I/O-Link总线连接，但CNC与伺服驱动器间仍使用传统电缆连接；FS-0iB/C/D增加了FANUC高速串行伺服总线FSSB，CNC和伺服驱动器实现了总线连接。在配套驱动上，FS-0iA只能采用电缆连接的α系列驱动器；FS-0iB/C/D可采用FSSB总线连接的αi/βi系列驱动器。

精简型FS-0i Mate与扩展型FS-0i的区别，主要体现在硬件扩展和功能上，FS-0i Mate的主板无安装扩展模块的接口，故不能增加通信接口、数据服务卡、附加轴控制、附加主轴控制等扩展模块，也不能选择10.4inLCD等部件。例如，FS-0i Mate MD的最大控制轴数为4轴、而FS-0i MD可选择第5轴控制功能等。在PMC功能上，FS-0i Mate的内置式PMC不可扩展，其I/O点数较少、PMC程序容量较小，例如，FS-0i Mate D的PMC最大I/O点为256/256点、程序容量8000步、基本指令执行时间为1μs，而FS-0iD的PMC最大I/O点可达2048/2048点、程序容量为32000步、基本指令执行时间为0.025μs等。此外，FS-0iMate也不能选择多通道控制、同步轴控制、倾斜轴控制等特殊功能。

图7.1-4所示的FS-0iD是FANUC公司最新开发、目前国际国内市场用量较大、可靠性较高的数控系统，是FANUC当前的主要产品。FS-0iD一般采用MDI/LCD/CNC集成式结构，CNC有水平布置8.4inLCD和垂直布置8.4inLCD两种基本规格；也可根据需要选择10.4inLCD/CNC单元加分离型MDI面板的组合。

3.FANUC-30i系列

图7.1-5所示的FANUC 30i系列CNC是为了适应世界机床行业技术发展，而开发的高速、高精度、五轴加工用数控系统，其产品性能居当今世界领先水平。

FANUC 30i系列CNC分30i、31i、32i、35i四大系列，以FANUC 30i的性能为最高，其控制轴数/联动轴数可以达到40轴（32进给+8主轴）/24轴，10通道（又称10系统）控制；以下依次为FANUC 31i，其最大控制轴数/基本联动轴数为26轴（20进给+6主轴）/4轴，4通道控制，可选择5轴联动（FANUC 31i-B5）；FANUC 35i，其最大控制轴数/联动轴数为20轴（16进给+4主轴）/4轴，4通道控制；FANUC 32i，其最大控制轴数/联动轴数为16轴（10进给+6主轴）/4轴，2通道控制。

图7.1-4 FS-0iD系列CNC

a）8.4″水平布置 b）8.4″垂直布置 c）10.4″分离型

图7.1-5 FS-30i系列CNC

a）30i b）31i/35i c）32i

FANUC 30i系列CNC采用了最先进的超高速处理器、FSSB高速串行伺服总线技术（FANUC Serial Servo Bus）、64位RISC（精简指令系统）等，大大提高了NC的处理速度；IC元件的立体化安装有效地提高了可靠性、缩小了体积。CNC的最小输入单位、最小输出单位、插补单位为1nm，伺服电动机内置有2²⁴ P/r（16777216，简称1600万）的αi系列编码器，可用于高速、高精度控制。CNC集成的PMC最大可链接2048/2048点I/O，PMC程序的最大容量可达300000程序步。

FANUC 30i系列CNC可配套15inTFT大液晶显示器和水平/垂直双菜单操作，可进行多通道同时显示、3维驱动特性显示和调整。CNC还可选配FANUC PANEL i人机操作界面，使用Windows OS、Windows CE操作系统，进行数据、文件、资料的管理；也可选择C语言编程功能，制作用户个性化画面。

FANUC 30i系列CNC可选配5轴联动加工、工件坐标系设定误差补偿、工刀具端点自动控制、坐标系空间旋转倾斜面加工等用于当代高速、高精度、复合加工的先进功能。