FANUC Series 0i-MODEL F Plus. CONNECTION MANUAL (FUNCTION) - page 209

10. SPINDLE SPEED FUNCTION

 

 

B-64693EN-1/01

 

- 1626 - 

Parameter No. 

Set value 

Meaning 

5232 

50 

Number of teeth of the 2nd gear for the position coder side   

5233 

70 

Number of teeth of the 3rd gear for the position coder side 

 
For the lathe system, up to four gear stages can be set. 
 

(3) Rigid tapping and machines with multiple gears 

When performing rigid tapping on a machine that has multiple gears, note the points below. 

 
  - 

M type gear selection method 

M

 

The CNC determines whether gears need  changing using the gear change specification mentioned in 
section  “SPINDLE SPEED CONTROL”. If the gears need to be changed, the CNC generates the S 
function code read signal SF <F007.2> and gear selection signals GR1O, GR2O, and GR3O <F034.0-2> 
to notify the PMC. Change gears using the PMC, based on these signals.   
 

 

  - 

T type gear selection method 

The CNC does not process gear changes. Using the PMC, determine whether gears need changing, and 
make the change if needed. 
When the CNC has the S function code, it outputs signal SF <F007.2> and S function code signals S00 to 
S31 <F022-F025> to the PMC. (However, parameter No. 3705 and its related parameters need to be set 
for S code and SF signal output).   
The  PMC  side finds a gear  whose  spindle  speed range includes the spindle  speed  specified  by an S 
function code. A selected gear is to be output onto the gear selection signals GR1 and GR2 (G028.1,2 for 
the first spindle, G029.0,1 for the second spindle, G029.2,3 for the third spindle, and G031.4,5 for the 
fourth  spindle) for notification to the CNC. Regardless of the gear selection  method, the clutch/gear 
selection  signals CTH2 and CHT1 (G070.3,2 for the first spindle, G074.3,2 for the second spindle, 
G204.3,2 for the third spindle, and G266.3,2 for the fourth spindle) corresponding to a gear change are to 
be input for notification through the CNC to the serial spindle control unit. 
 
Changing gears during rigid tapping requires a different process from that for gear changes during normal 
machining. As described above, changing gears conforms to the gear change specifications mentioned in 
section "SPINDLE SPEED CONTROL" when the M type gear selection method has been selected. With 
the T type gear selection method, changing gears conforms to the logic programmed in the PMC. 
Regardless of the option's selection, if the range in which the spindle speed specified by the S function 
code does not correspond to the currently selected gear, the gears are changed.   
The Table 10.13.1 (a) lists the spindle speed ranges for each gear during normal machining (assuming no 
machine restrictions) and rigid tapping: 

Table 10.13.1 (a) 

Gear

 

Spindle speed range (normal machining) 

Lower limit 

Upper limit 

Low-speed gear 

1 revolution 

Maximum low-speed gear speed 
   Maximum spindle motor speed 

×

 L% 

= 

 

 

           Low-speed gear ratio 

Medium speed gear 

Maximum low-speed gear speed + 1 

revolution 

Maximum medium-speed gear speed 
Maximum spindle motor speed 

×

 L% 

= 

 

 

        Medium speed gear ratio 

High-speed gear 

Maximum medium-speed gear speed + 1 

revolution 

Maximum high-speed gear speed 
    Maximum spindle motor speed 

×

 L% 

= 

 

 

          High-speed gear ratio 

B-64693EN-1/01

 

 

10. SPINDLE SPEED FUNCTION

 

- 1627 - 

 

NOTE 

 

Table 10.13.1 (a) shows an example of three gears. L% indicates a spindle 
motor protection constant (up to 100). L can be specified for each gear using 
method B for changing in M type gear selection method (bit 2 (SGB) of 
parameter No. 3705 is set to 1). 

 
The spindle speed range of each gear in rigid tapping must satisfy the Table 10.13.1 (b). 

Table 10.13.1 (b) 

Gear

 

Spindle speed range (during rigid tapping) 

Lower limit 

Upper limit 

Low-speed gear 

1 revolution 

Maximum low-speed gear speed 
     Basic spindle motor speed + 

a

 

= 

 

 

           Low-speed gear ratio 

Medium speed gear 

Maximum low-speed gear speed + 1 

revolution 

Maximum medium-speed gear speed 
     Basic spindle motor speed + 

a

 

= 

 

 

         Medium-speed gear ratio 

High-speed gear 

Maximum medium-speed gear speed + 1 

revolution 

Maximum high-speed gear speed 
     Basic spindle motor speed + 

a

 

= 

 

 

             High-speed gear ratio 

 

NOTE 

 

This table show an example of three gears. For the basic spindle motor speed, 
refer to the spindle motor description manual. "+

a

" means that the spindle motor 

speed may slightly exceed the basic spindle motor speed. 

 
If the M type gear selection method is used, use gear change method B (bit 3 (SGT) of parameter No. 
3705 is set to 1) in the tapping cycle to specify the following: 
The table above shows the maximum low-speed gear speed during rigid tapping for  gear 1 to gear 2 
change point  (parameter No. 3761).  The table above shows the maximum medium-speed gear speed 
during rigid tapping for gear 2 to gear 3 change point (parameter No. 3762).   
If the T type gear selection method is used, add the rigid tapping logic to the logic programmed in the 
PMC. See Section "SPINDLE SPEED CONTROL" for details of the spindle gear change specifications. 
The loop gain can be specified for each gear. In parameters Nos. 5281 to 5284, set the loop gain of each 
gear. Set a loop gain  multiplier in parameters Nos.  5291 to 5294. Specify the time constant and the 
maximum spindle speed for each gear. 
Use parameters Nos. 5261 to 5264 to specify the time constant. 
Use parameters Nos. 5241 to 5244 to specify the maximum spindle speed. 
For M type gear selection method, set the maximum spindle speed to parameter No. 5243, irrespective of 
the number of gear stages used. 
Setting bit 2 (TDR) of parameter No. 5201 to 1 enables setting of the time constants used during 
extraction for each gear set. Specify the extraction time constant for each gear in parameters Nos. 5271 to 
5274. 
It is recommended that a value of about 1:8 to 8:1 be actually used as the gear ratio between the spindle 
and position coder. 
 

10. SPINDLE SPEED FUNCTION

 

 

B-64693EN-1/01

 

- 1628 - 

10.13.2 

Rigid Tapping Specification 

  - 

Feedrate 

In rigid tapping mode, the drilling axis is fed at a rate specified by F. The spindle speed is specified by S 
360 [deg/min]. 
A detailed description of commands for feed per minute and feed per revolution is provided later. 
 

  - 

Acceleration/deceleration after interpolation 

Linear acceleration/deceleration or bell-shaped acceleration/deceleration can be applied. 
A detailed description is provided later. 
 

  - 

Look-ahead acceleration/deceleration before interpolation 

Look-ahead acceleration/deceleration before interpolation is disabled. 
 

  - 

Override 

Various types of overrides are disabled. However,  the  following  overrides can be enabled by setting 
parameters: 
- 

Extraction override 

- 

Override signal 

A detailed description is provided later. 
 

  - 

Dry run 

Dry run is valid for G84/G74 (for machining center system) or G84/G88 (for lathe system). When the dry 
run is applied to the drilling axis speed of G84/G74 or G84/G88, tapping is performed. The spindle speed 
will match the dry run speed. 
 

  - 

Machine lock 

When G84/G74  (for machining center system) or G84/G88 (for lathe system)  is executed with the 
machine locked, however the drilling axis and the spindle do not move. 
 

  - 

Reset 

When a reset operation is performed during rigid tapping, rigid tapping is stopped. Rigid tapping 
in-progress  signal RTAP<Fn076.3> and spindle enable signal ENB<Fn001.4>, ENB2<Fn038.2>, 
ENB3<Fn038.3>, ENB4<Fn039.1> are set to "0". Set rigid tapping signal RGTAP<Gn061.0> to "0" 
when falling edge of spindle enable signal ENB<Fn001.4>, ENB2<Fn038.2>, ENB3<Fn038.3>, 
ENB4<Fn039.1> is detected. When a reset operation is performed, G code is set as Table  10.13.2 
according to bit 5 (CLR) of parameter No.3402, bit 1 (C09) of parameter No.3407 (machining center 
system), and bit 2 (C10) of parameter No.3407 (lathe system). In restarting operation with G84/G74 
(machining center system), G84/G88 (lathe system), command G80 if necessary. 
 

Table 10.13.2   

CLR (bit 5 of parameter No.3402) 

C09 (bit 1 of parameter No.3407) 
(machining center system) 
C10 (bit 2 of parameter No.3407) 
(lathe system) 

G code 

0 

- 

G84/G74 
(machining center system) 
G84/G88 
(lathe system) 

1 

0 

G80 

1 

1 

G84/G74 
(machining center system) 
G84/G88 
(lathe system) 

B-64693EN-1/01

 

 

10. SPINDLE SPEED FUNCTION

 

- 1629 - 

  - 

Feed hold and single block 

Feed hold and single block are disabled in rigid tapping. When bit 6 (FHD) of parameter No.5200 is 1, 
feed hold and single block are enabled. 
 
- 

Feed hold 
- 

Bit 6 (FHD) of parameter No.5200 = 0 

 

If feed hold is applied between Motion 3 and Motion 5 described at Section "Command 
Format", the feed hold lamp turns on immediately, but the tool decelerates and stops after 
moving to Motion 6.  If feed hold is applied during Motion 1, Motion 2, and Motion 6, CNC 
becomes feed hold state and the tool decelerates and stops. 

- 

Bit 6 (FHD) of parameter No.5200 = 1 

 

If feed hold is applied between Motion 1 and Motion 6, CNC becomes feed hold state and the 
tool decelerates and stops. 

 

-

 

Single block 
- 

Bit 6 (FHD) of parameter No.5200 = 0 

 

Single block stop points are the end points of Motion 1, Motion 2, and Motion 6. 

- 

Bit 6 (FHD) of parameter No.5200 = 1 

 

Single block stop points are the end points of each Motion. 

 

  - 

Manual feed 

When performing rigid tapping  by using manual handle feed, see the description  of the “RIGID 
TAPPING BY MANUAL HANDLE”. 
Rigid tapping cannot be used with other types of manual feed. 
 

  - 

Backlash compensation 

In rigid tapping mode, the backlash is compensated for the lost motion at forward and reverse spindle 
rotations. Set it using parameters Nos. 5321 to 5324. The normal backlash compensation is inserted on the 
drilling axis. 
 

  - 

C-axis clamp/unclamp 

T

 

An M code can be specified to clamp/unclamp the C-axis mechanically in rigid tapping. By adding an M 
code for clamping to a block specifying G84/G88 (lathe system), both M codes are output. A description 
of timing is provided later. 
An M code for clamping is to be set in parameter No. 5110. An M code for unclamping assumes the value 
set in parameter No. 5110 + 1. 
 

No.5110 

0 

Other than 0 

No M code is output. 

M code is output. 

 

 

 

10.13.3 

Commands for Feed per Minute and Feed per Revolution 

In rigid tapping commands for feed per minute and feed per revolution can be specified. 
 
(Example) 
The example below specifies rigid tapping in feed per minute mode for cutting a thread with a lead of 1 
mm at a spindle speed of 1,000 min

-1

. (In feed per minute mode, F/S determines the thread lead.) 

 

O0002 ;   

 

G94 ;   

10. SPINDLE SPEED FUNCTION

 

 

B-64693EN-1/01

 

- 1630 - 

 

  : 

 

M29 S1000 ;   

 

G84 X50. Y30. Z-100. R-20. F1000 ;   

 

  : 

 

G80 ; 

The example below specifies rigid tapping in feed per revolution mode for cutting the same thread at the 
same spindle speed as above. (In feed per rotation mode, F determines the thread lead.) 
 

O0001 ; 

 

G95 ; 

 

  : 

 

M29 S1000 ;   

 

G84 X50. Y30. Z-100. R-20. F1. ;   

 

  : 

 

G80 ; 

 

NOTE 

 

Even in the feed per revolution mode, pulses distributed for the drilling axis are 
converted to a command for feed per minute. Thus, feed per rotation mode does 
not strictly implement feed per rotation. Accordingly, even if the spindle stops for 
some reason, the drilling axis does not stop. 

 

10.13.4 

Acceleration/Deceleration after Interpolation 

Linear acceleration/deceleration or bell-shaped acceleration/ deceleration can be applied. 
When bit 2 (TDR) of parameter No. 5201 is set to 1, time constants for cutting and extraction can be set 
in separate parameters (Parameters Nos. 5271 to 5274). 
 

  - 

Linear acceleration/deceleration 

By setting bit 5 (RBL) of parameter No.  5203 to 0, linear  acceleration/deceleration  of constant 
acceleration type can be applied. 
In parameters Nos. 5261 to 5264, set a time required to reach a maximum spindle speed. 
The actual time constant is the ratio between a maximum spindle speed and S command value. 
 
Example) 
 

Suppose that the parameters are set as follows: time constant TC = 800 msec and maximum spindle 
speed S = 4000 min

-1

. 

min

-1

4000

msec

800

800

 

B-64693EN-1/01

 

 

10. SPINDLE SPEED FUNCTION

 

- 1631 - 

When S2000 is specified, the acceleration/deceleration  time is 400 msec. When S1000 is specified, the 
acceleration/deceleration  time is 200 msec. This means that the acceleration  rate in linear 
acceleration/deceleration at rigid tapping time is constant. 
 

  - 

Bell-shaped acceleration/deceleration 

By setting bit 5 (RBL) of parameter No.  5203 to 1, bell-shaped acceleration/deceleration  of constant 
acceleration type can be applied. 
In parameters Nos. 5261 to 5264, set a time required to reach a maximum spindle speed (linear portion). 
In parameters Nos. 5365 to 5368, set a time for the curved portion. 
The actual time constant  for the linear portion is the ratio between a maximum  spindle  speed and S 
command value. 
To the curved portion, not an S command value but a set value is applied. 
This means that the actual time constant  is [linear portion value  obtained by proportional calculation  + 
value for curved portion]. 

 

min

-1

 

msec

 

Bell-shaped acceleration/deceleration 
(constant acceleration type) 

T

2

 

T

2

 

T

1

 

Set time constants T

1

 and T

2 

 in parameters. 

(Acceleration rate of linear portion <1> is constant from 
settings of maximum spindle speed and T

1

.) 

<1> 

 

 

NOTE 

1  Even when bit 2 (TDR) of parameter No. 5201 is set to 1, the values set in 

parameters Nos. 5365 to 5368 are used for cutting and extraction in the curved 
portions. 

2  When 0 is set in parameters Nos. 5365 to 5368, linear acceleration/deceleration 

is used. 

3  In 3-dimensional rigid tapping, bell-shaped acceleration/deceleration is disabled, 

and linear acceleration/deceleration is used. 

 

10.13.5 

Override 

Various types of overrides are disabled. However,  the  following  overrides can be enabled by setting 
parameters: 
- 

Extraction override 

- 

Override signal 

 

(1) Extraction override 

For extraction override, a parameter-set fixed override value or programmed override value can be used at 
the time of extraction (including extraction operation at peck drilling/high-speed peck drilling). 
 

10. SPINDLE SPEED FUNCTION

 

 

B-64693EN-1/01

 

- 1632 - 

  - 

Parameter specification 

Set bit 4 (DOV) of parameter No. 5200 to 1, and set an override value in parameter No. 5211. 
An override value from 0% to 200% can be set in steps of 1%. When bit 3 (OVU) of parameter No. 5201 
is set to 1, an override value from 0% to 2000% can be set in steps of 10%. 
 

  - 

Program specification 

When bit 4 (DOV) of parameter No. 5200 and bit 4(OV3) of parameter No. 5201 are set to 1, a spindle 
speed to be used at extraction time can be programmed. 
Using address J in a block specifying rigid tapping, specify a spindle speed to be used at extraction time. 
 
Example) 
 

When S = 1000 min

-1

 for cutting and S = 2000 min

-1

 for extraction 

 

  : 

 

M29 S1000 ; 

 

G84 Z-100. F1000. J2000 ; 

 

  : 

The following calculation is made for conversion to an actual override value: 

100

S

J

×

=

command)

 

(

 

speed

 

Spindle

command)

 

(

 

extraction

 

for

 

speed

 

Spindle

(%)

 

value

 

Override

 

So, the spindle  speed at extraction  time may not match the speed specified  by  address  J. If an override 
value not within the range 100% to 200% is specified, the specification of 100% is assumed. 
 
The table below summarizes the setting of an extraction  override value  by  parameter  specification  / 
program specification. 

 

 

 

 

Parameter setting 

Command 

DOV=1 

DOV=0 

OV3=1 

OV3=0 

Spindle speed for extraction 

is specified by address J. 

Within the range 100% to 200% 

Program specification 

Parameter 

No. 5211 

100% 

Not within the range 100% to 200% 

100% 

Spindle speed for extraction is not specified by address J. 

Parameter No. 5211 

 

NOTE 

1  When specifying address J, do not use the decimal point. 

If the decimal point is used, the specified value is handled as described below. 
Example) When the increment system for the reference axis is IS-B 

-  When calculator-type decimal point input is not used 

The specified value is converted to a value considering the least input 
increment. 
"J200.0" is converted to 200000 min

-1

. 

-  When calculator-type decimal point input is used 

The specified value is converted to a value with the decimal places 
discarded. 
"J200.0" is converted to 200 min

-1

. 

2  When specifying address J, do not use the minus sign. 

When the minus sign is used, the specification of a value not within the range 
100% to 200% is assumed. 

3  Find a maximum allowable extraction override value according to the expression 

below so that the spindle speed multiplied by an extraction override value does 
not exceed the maximum speed (parameters Nos. 5241 to 5244) of the gear in 
use. For this reason, a mismatch with the maximum spindle speed can occur, 
depending on the override value. 

100

S

×

=

command)

 

(

 

speed

 

Spindle

setting)

 

(parameter

 

speed

 

spindle

 

Maximum

(%)

 

value

 

override

 

Maximum

 

B-64693EN-1/01

 

 

10. SPINDLE SPEED FUNCTION

 

- 1633 - 

NOTE 

4  Address J for specifying a spindle speed for extraction, when specified in the 

rigid tapping mode, remains valid until the canned cycle is canceled. 

 

(2) Override signals 

When bit 4 (OVS) of parameter No. 5203 is set to 1, a cutting/extraction operation in rigid tapping can be 
overridden as described below. 

•

 

Override is applied using the feedrate override signal *FV0 to *FV7 <Gn012>. 

 

(When the second feedrate  override  signal  is valid, the second feedrate  override  is applied to the 
feedrate to which the feedrate override is already applied. 

•

 

Override is canceled using the override cancel signal OVC <Gn006.4>. 

 

The relationship between this function and overriding each operation is described below. 

•

 

At the time of cutting 
When the override cancel signal = 0 
 

Value specified by the override signal 

 

When the override cancel signal = 1 

 

 

100% 

•

 

At the time of extraction 

 

When the override cancel signal = 0 
 

Value specified by the override signal 

 

When the override cancel signal = 1 

 

 

When extraction override is disabled 

 

 

 

100% 

 

 

When extraction override is enabled 

 

 

 

Value specified by an extraction override value 

 

NOTE 

 

Find a maximum allowable override value according to the expression below so 
that the spindle speed multiplied by an override value does not exceed the 
maximum speed (parameters Nos. 5241 to 5244) of the gear in use. For this 
reason, a mismatch with the maximum spindle speed can occur, depending on 
the override value. 

100

S

×

=

command)

 

(

 

speed

 

Spindle

setting)

 

(parameter

 

speed

 

spindle

 

Maximum

(%)

 

value

 

override

 

Maximum

 

 

10.13.6 

Reference Position Return 

For serial spindles, setting bit 0 (ORI) of parameter No. 5202 to 1 enables a reference position return to be 
made for a spindle at the start of rigid tapping. 
When a movement is made to a R point in the rigid tapping mode, the reference position return direction 
is determined on the serial interface spindle side for reference position return. With the grid shift function, 
the reference position can be shifted within the range 0

°

 to 360

°

. 

Set a reference position return direction in bit 4 (RETSV) of parameter No. 4000. Set a grid shift amount 
in parameter No. 4073. 
 

NOTE 

1  A feedrate for reference position return is determined from the position where 

the tool is stopped when the rigid tapping mode is set, and the amount of travel 
found from the reference position. Accordingly, no fixed speed is applied. 

2  When the gear ratio between the spindle and position coder is not 1:2

n

 (n: 

integer other than 0), the tool may not be able to return to the same reference 
position.