二、 FANUC 0i數控車床基本指令的用法
1.快速點定位(G00)
指令格式如下:
絕對編程:G00 XZ;
相對編程:G00 UW;
G00指令用於快速定位刀具到指定的目標點(X,Z)或(U,W)。
例1-1 刀具從起始點A點快速定位到B點準備車外圓,分別用絕對和相對坐標編寫該指令段。
絕對編程:G00 X40.0 Z40.0;
相對編程:G00 U-40.0 W-30.0;
說明:
(1)使用G00時,快速移動的速度是由係統內部參數設定的,跟程序中指定的F進給速度無關,且受到修調倍率的影響在係統設定的最小和最大速度之間變化。G00不能用於切削工件,隻能用於刀具在工件外的快速定位。
(2)在執行G00指令段時,刀具沿X、Z軸分別以該軸的最快速度向目標點運行,故運行路線通常為折線。刀具由A點向B點運行的路線是A→C→B。所以使用G00時一定要注意刀具的折線路線,避免與工件碰撞。
2.直線插補(G01)
指令格式如下:
絕對編程:G01 X ZF;
相對編程:G01 UWF;
G01指令用於直線插補加工到指定的目標點(X,Z)或(U,W),插補速度由F後的數值指定。
例1-2 零件各表麵已完成粗加工,試分別用絕對坐標方式和增量坐標方式編寫精車外圓的程序段。
1)絕對坐標編程
G50 X150.0 Z100.0;設定坐標係
G00 X18.0Z5.0;快速定位P→A
G01 X18.0 Z-15.0 F0.2;切削A→B
X30.0 Z-26.0;切削B→C
Z-36.0;切削C→D
X42.0;切出退刀D→E
G00 X150.0 Z100.0;快速回到起點E→P
2)增量坐標編程
G00 U-132.0 W-95.0;快速定位P→A
G01 W-20.0 F0.2;切削A→B
U12.0 W-11.0;切削B→C
W-10.0;切削C→D
U12.0;切削D→E
G00 U108.0 W136.0;快速回到起點E→P
3.圓弧插補(G02、G03)
指令格式如下:
G02(G03) XZIK(R)F;
G02(G03)UWIK(R)F;
G02、G03指令表示刀具以F進給速度從圓弧起點向圓弧終點進行圓弧插補。
(1)G02為順時針圓弧插補指令,G03為逆時針圓弧插補指令。圓弧的順、逆方向的判斷方法是:朝著與圓弧所在平麵垂直的坐標軸的負方向看,刀具順時針運動為G02,逆時針運動為G03。車床前置刀架和後置刀架對圓弧順時針與逆時針方向的判斷。
(2)采用絕對坐標編程時,X、Z為圓弧終點坐標值;采用增量坐標編程時,U、W為圓弧終點相對於圓弧起點的坐標增量。R是圓弧半徑,當圓弧所對圓心角為0~180°時,R取正值;當圓心角為180°~360°時,R取負值。I、K分別為圓心在X、Z軸方向上相對於圓弧起點的坐標增量(用半徑值表示),I、K為零時可以省略。
例1-3 走刀路線為A→B→C→D→E→F,試分別用絕對坐標方式和增量坐標方式編程。
1)絕對坐標編程
G03 V34.0 Z-5.0 K-5.0(或R5.0)F0.1;A→B
G01 Z-20.0;B→C
G02 Z-40.0 R20.0;C→D
G01 Z-58.0;D→E
G02 X50.0 Z-66.0 I8.0(或R8.0);E→F
2)增量坐標編程
G03 U10.0 W-5.0 K-5.0(或R5.0) F0.1;A→B
G01 W-15.0;B→C
G02 W-20.0 R20.0;C→D
G01 W-18.0;D→E
G02 U16.0 W-8.0 I8.0(或R8.0);E→F
4.自動倒角(倒圓)指令(G01)
指令格式:
G01XZC(R)F;
FANUC 0i係統中G01指令還可以用於在兩相鄰軌跡線間,自動插入倒角和倒圓的控製功能。使用時在指定直線插補的程序段終點坐標後加上:
C;自動倒角控製功能;
R;自動倒圓控製功能。
說明:C後麵的數值表示倒角的起點或終點距未倒角前兩相鄰軌跡線交點的距離;R後的數值表示倒圓半徑。
例1-4 工件,試使用自動倒角功能編寫加工程序。
加工程序如下:
……
G01 W-75.0 R6.0 F0.2;
U120.0 W-10.0 C3.0;
W-80.0;
……
說明:
(1)第二直線段必須從點B而不是從點A開始。
(2)在螺紋切削程序段中不能出現倒角控製指令。
(3)當X、Z軸指定的移動量比指定的R或C小時,係統將報警。
5.暫停延時指令(G04)
指令格式:
G04P;後跟整數值,單位為ms(微秒)
或G04X(U);後跟帶小數點的數,單位為s(秒)
該指令可使刀具短時間無進給地進行光整加工。主要用於車槽、鑽盲孔以及自動加工螺紋等工序。
例1-5 要求刀具暫停2.5s,試編寫加工程序。
加工程序如下:
G04X2.5;
或G04U2.5;
或G04P2500;
6.數控車床基本指令綜合舉例
例1-6 試編寫零件的輪廓精車和槽加工程序。
(1)數控車床編程說明一個完整的加工程序是由程序頭、程序主幹和程序尾組成。不同的程序段要完成不同的加工任務。一般地,數控車床程序頭要完成以下設置任務:選定程序名、建立工件坐標係、選定刀具及刀補值、啟動主軸、設定進刀方式和開啟切削液,還要使刀具快進到工件切削起點的附近等。程序的主幹則是由具體的車削輪廓的各程序段組成,各程序段可由基本指令、單循環、複合固定循環和子程序等組成。程序尾則必須要有退刀、主軸停止、切削液停止和程序結束且複位等指令段。
(2)簡單工藝分析此工件包括外輪廓和槽的加工,所以要使用兩把刀,即外輪廓車刀和切槽刀。輪廓的精加工餘量通常要連續一次性去除。因輪廓中有凹弧存在,所以外輪廓車刀必須具有合適的副偏角,切槽刀選用刀寬為4mm的切斷刀。選擇工件的右端麵中心為工件原點。根據圖中尺寸的標注特點,此程序宜采用絕對和相對坐標混合編程的方法。
(3)加工程序外輪廓加工程序:
O0001;程序名
G50 X100.0 Z100.0;建立工件坐標係
G99 G97 G00 M03 S1000 F0.3;設定進給方式、啟動主軸和進給速度
T0101;選擇刀具,建立刀補
X0 Z3.0;快速定位到毛坯的右端
G01 Z0 F0.15;以車削速度進刀到圓弧的起始點
G03 X16.0 Z-8.0 R8.0;車R8逆圓弧
G01 X20.0;車端麵
W-4.0;車Φ盞20×4外圓
G02 W-14.0 R12.0;車R12圓弧
G01 W-8.0;車Φ盞20×8外圓
X25.0 W-18.0;車錐麵
W-8.0 R3.0;車Φ盞25×8外圓且倒R3圓角
X38.0 C2.0;車端麵且倒2×45°倒角
W-10.0;車Φ盞38×10外圓
G00 X100.0 Z150.0 M09;退刀保證換刀安全,切削液關
切槽程序:
T0202 S200 F0.05;換刀,換主軸轉速和進給速度
G00 X22.0 Z-34.0;快速定位到切槽位置
G01 X16.0;切槽
G04 X3.0;暫停3s
G00 X22.0;沿徑向退刀,使切槽刀從槽中退讓
X100.0 Z150.0;退刀
M05;主軸停轉
M30;程序結束且複位
第三節 數控車床的刀具補償功能
一、刀具位置補償
刀具位置補償用來補償實際刀具與編程中的假想刀具(基準刀具)的偏差。X軸偏置量和Z軸偏置量。
在FANUC 0i 係統中,刀具偏移由T代碼指定,程序格式為:T加四位數字。其中前兩位是刀具號,後兩位是補償號。刀具偏移可分為刀具幾何偏移和刀具磨損偏移,後者用於補償刀尖磨損。
刀具補償號由兩位數字組成,用於存儲刀具位置偏移補償值,存儲界麵,該界麵上的X、Z地址用於存儲刀具位置偏移補償值。
二、刀尖圓弧半徑補償
編程時,常用車刀的刀尖代表刀具的位置,稱刀尖為刀位點。實際上,刀尖不是一個點,而是由刀尖圓弧構成的,刀尖圓弧半徑為r。車刀的刀尖點並不存在,稱其為假想刀尖。為方便操作,采用假想刀尖對刀,用假想刀尖確定刀具位置,程序中的刀具軌跡就是假想刀尖的軌跡。
假想刀尖的編程軌跡,在加工工件的圓錐麵和圓弧麵時,由於刀尖圓弧的影響,導致切削深度不夠,而程序中的刀具半徑補償指令可以改變刀尖圓弧中心的軌跡,補償相應誤差。
1.刀具半徑補償指令
G41——刀具半徑左補償,刀尖圓弧圓心偏在進給方向的左側。
G42——刀具半徑右補償,刀尖圓弧圓心偏在進給方向的右側。
G40——取消刀具半徑補償。
2.刀具半徑補償值、刀尖方位號
刀具半徑補償值也存儲於刀具補償號中。該界麵上的R地址用於存儲刀尖圓弧半徑補償值,界麵上的T地址用於存儲刀尖方位號。
車刀刀尖方位用0~9十個數字表示,其中1~8表示在XZ麵上車刀刀尖的位置;0、9表示在XY麵上車刀刀尖的位置。
3.刀具半徑補償指令的使用要求
用於建立刀具半徑補償的程序段,必須是使刀具直線運動的程序段,也就是說G41、G42指令必須與G00或G01直線運動指令組合,不允許在圓弧程序段中建立半徑補償。在程序中應用G41、G42償後,必須用G40取消補償。
例1-7 零件,已經粗車外圓,試應用刀尖半徑補償功能編寫精車外圓程序。
O1234;
G50 X100.0 Z80.0;設定工件坐標係
M03 S1000;
T0202;選2號精車刀,刀補表中設有刀尖圓弧半徑
G00 G42 X30.0 Z5.0;建立刀具半徑右補償
G01 Z-30.0 F0.15;車Φ盞20外圓
G02 X40.0 Z-35.0 R5.0;車R5圓弧麵
G01 Z-50.0;車Φ盞40外圓
G00 G40 X100.0 Z80.0;取消刀尖半徑補償,退刀
M05;
M30;
第四節 數控車床單一循環指令
一、 G90指令的編程方法及應用[
把相關的幾段走刀路線用一條指令完成,這樣的指令稱為循環指令,其中循環一次就完成的指令稱為單一循環指令,循環指令簡化了編程過程。
G90是外圓切削循環指令。切削一次外圓需要4段路線:①刀具從循環起點快速進刀;②按給定進給速度切削外圓;③按給定進給速度切削台階麵;④最後快速返回到循環起點,從而完成一次切削外圓。而用G90指令則可以一條指令完成這4段走刀路線。
程序格式:G90X(U)Z(W)RF;
功能:圓柱麵切削循環,刀具循環路線;圓錐麵切削循環,刀具循環路線。
虛線(R)表示刀具快速移動,實線(F)表示刀具按F指定的進給速度移動。程序段中,X、Z表示切削終點坐標值,U、W表示切削終點相對於循環起點的坐標增量。切削圓錐麵時,R表示切削起點與切削終點在X軸方向的坐標增量(半徑值),切削圓柱麵時,R為零,可省略;F表示進給速度。
例1-8 毛坯為Φ盞30的圓鋼,用外圓切削循環指令編程,切削尺寸為Φ盞20的外圓。
程序:
G00X40.0Z5.0;
G90X25.0Z-40.0F0.15;循環路線A→B→C→D→A
X20.0;循環路線A→E→F→D→A
G00……
G90是模態碼,所以在下一程序段中仍然有效,執行外圓切削循環加工。
例1-9 毛坯為Φ盞30的圓鋼,用外圓切削循環指令G90編程,切削圓錐麵。
程序:
G00X40.0Z5.0;
G90X35.0Z-40.0R5.0F0.15;循環路線A→B→C→D→A
X30.0;循環路線A→E→F→D→A
G00……
二、 G94指令的編程方法及應用
G94為端麵車削單一循環指令。其指令格式如下:
絕對編程;G94XZ(R)F;
相對編程:G94UW(R)F;
該指令用於加工徑向尺寸較大的工件端麵或錐麵。G94固定循環的走刀路線為從循環起點開始走矩形(車直端麵)或直角梯形(車錐端麵),最後再回到循環起點。其加工路線按1→2→3→4進行,也分別對應應用基本指令編程的“進刀→切削→退刀→返回”四個程序段。
(1)X、Z表示循環終點坐標值,U、W為循環終點相對循環起點的坐標增量值。R為加工圓錐麵時切削起點(非循環起點)與循環終點的軸向(Z向)坐標差值。
(2)圖中虛線表示快速運動,用“R”標出;實線表示刀具以F指定的速度運行,用“F”標出。
(3)G94運行路線區別於G90的“徑向進刀,軸向車削”,而是“軸向進刀,徑向車削”。
(4)加工直端麵時R為0,省略不寫。加工錐端麵時R不為0,且有正負,R的正負可按以下原則判斷:當“切削起點”的Z向坐標值小於“循環終點”的Z向坐標值時,R取負值;反之為正。
例1-10 試編寫工件的加工程序。
加工程序如下:
02345;
G50X100.0Z100.0;
G99G97M03S500F0.2
T0101
G00X82.0Z2.0;快速定位到循環起點
G94X10.0Z-5.0第一次循環
Z-10.0;第二次循環
Z-15.0;第三次循環
G00X100.0Z100.0;
M05;
M30;
第五節 數控車床複合循環指令
單一固定循環要完成一個粗車過程,需要編程者計算分配車削次數和吃刀量,再一段一段地實現,雖然這比使用基本指令簡單,但使用起來還是很麻煩。而複合固定循環則隻需指定精加工路線和吃刀量,係統就會自動計算出粗加工路線和加工次數,因此可大大簡化編程工作。
一、外圓粗車複合循環G71指令
指令格式:
G71U(Δd)R(e);
G71P(ns)Q(nf)U(Δu)W(Δw)(FST);
Nns……FST;
……;
Nnf……;
該指令適用於圓柱毛坯料(棒料)的粗車外圓和圓筒毛坯料粗車內徑的加工,工件類型多為長軸類工件。G71的走刀路線,與精加工程序段的編程順序一致,按順時針方向循環,即每一個循環都是沿“徑向進刀,軸向切削”。其中,Nns和Nnf兩行號之間的程序是描述零件最終輪廓的精加工軌跡。
二、端麵粗車複合循環G72指令
指令格式:
G72W(Δd)R(e);
G72P(ns)Q(nf)U(Δu)W(Δw)(FST);
Nns……FST;
……;
Nnf……;
G72循環參數與G71基本相同,其中Δd是每次循環軸向切深。
該指令適用於徑向尺寸較大的粗車端麵的加工,工件類型多為輪盤類工件。其走刀路線,與精加工程序段的編程順序一致,與G71相反,按逆時針方向循環。即每一個循環都是沿“軸向進刀,徑向切削”。
三、固定形狀粗車複合循環G73指令
指令格式:
G73U(Δi)W(Δk)R(d);
G73P(ns)Q(nf)U(Δu)W(Δw)(FST);
Nns……FST;
……;
Nnf……;
指令中各參數的意義。
該指令適用於對毛坯料是鑄造或鍛造而成的,且毛坯的外形與工件的外形相似但加工餘量還相當大的工件的加工。它的走刀路線,與G71、G72不同,每一次循環路線沿工件輪廓進行;精加工循環程序段的編程順序與G71相同,按順時針方向進行。
說明:
(1)G71、G72、G73程序段中的FST是在粗加工時有效,而精加工循環程序段中的FST在執行精加工程序時有效。
(2)精加工循環程序段的段名ns到nf需從小到大變化,而且不要有重複,否則係統會產生報警。精加工程序段的編程路線,由A→A′→B用基本指令(G00、G01、G02和G03)沿工件輪廓編寫。而且ns到nf程序段中不能含有子程序。
(3)粗加工完成以後,工件的大部分餘量被去除,留出精加工預留量Δu/2及Δw。刀具退回循環起點A點,準備執行精加工程序。
(4)循環起點A點要選擇在徑向大於毛坯最大外圓(車外表麵時)或小於最小孔徑(車內表麵時),同時軸向要離開工件的右端麵的位置,以保證進刀和退刀安全。
四、精車循環G70指令
指令格式:
G70P(ns)Q(nf);
該指令用於執行G71、G72和G73粗加工循環指令以後的精加工循環。隻需要在G70指令中指定粗加工時編寫的精加工輪廓程序段的第一個程序段的段號和最後一個程序段的段號,係統就會按照粗加工循環程序中的精加工路線切除粗加工時留下的餘量。
五、複合循環編程示例
試編寫零件的加工程序,選擇工件的右端麵的中心作為工件原點,毛坯為Φ盞46棒料,分別采用G71、G72、G73和G70指令編寫。
(1)用G71粗車工件的程序如下
O0001
G50X100.0Z200.0;
G00G99G97M03S500F0.3;
T0101;
X46.0Z5.0M08;
G71U3.0R1.0;
G71P10Q20U1.0W0.2F0.3;
N10G00X6.0S800;
G01Z0F0.15;
X10.0Z-2.0;
Z-20.0;
G02X20.0Z-25.0R5.0;
G01Z-35.0;
G03X34.0Z-42.0R7.0;
G01Z-52.0;
X44.0Z-62.0;
N20G01Z-82.0;
G00X100.0Z200.0M09;
M05;
M30;
注意:
① 程序中N10~N20為精加工輪廓程序段,按A→A1→B1→B→A路線編程。
② 該程序采用的是用G50指令建立工件坐標係。
(2)用G72粗車工件的程序如下
O0002
G00G99G97M03S500F0.3;
T0101;
X46.0Z5.0M08;
G72W5.0R2.0;
G72P60Q150U1.0W0.2F0.3;
N60G00Z-82.0S800;
G01X44.0F0.2;
Z-62.0;
X34.0Z-52.0;
Z-42.0;
G02X20.0Z-35.0R7.0;
G01Z-25.0;
G03X10.0Z-20.0R5.0;
G01Z-2.0;
N150X6.0Z0;
G00X100.0Z200.0M09;
M05;
M30;
注意:
① 程序中N60~N150為精加工輪廓程序段,按A→B→B1→A路線編程。這裏采用的是G50指令建立工件坐標係。
② 該程序在加工時,采用單純的刀具偏置設定工件坐標係,對刀方法與前一程序不同。
③ G71指令後的ns程序段中,隻能有X方向的運動;而G72指令後的ns程序段中,隻能有Z方向的運動。若同時設有其他方向運動,則機床會報警。
(3)用G73粗車工件的程序如下
O0003
G00G99G97M03S500F0.3;
T0101;
X46.0Z5.0M08;
G73U19.0W2.0R5;
G73P100Q200U1.0W0.2F0.3;
N100G00X4.0Z1.0S800;
G01X10.0Z-2.0F0.15;
Z-20.0;
G02X20.0Z-25.0R5.0;
G01Z-35.0;
G03X34.0Z-42.0R7.0;
G01Z-52.0;
X44.0Z-62.0;
N200G01Z-82.0;
G00X100.0Z200.0M09;
M05;
M30;
注意:
① N100~N200為精加工輪廓程序段,按A→A1→B1→B→A路線編程。
② G73U(Δi)W(Δk)R(d),即G73U19.0W2.0R5程序段中的數值確定方法。
(4)用G70精車工件的程序如下(接用G71指令粗車之後)
O0004
G00G99G97M03S800F0.3;
T0101;
X46.0Z5.0M08;
G70N10Q20;
G00X100.0Z200.0M09;
M05;
M30;
注意:
① G70指令中的ns和nf段號一定要與粗加工中的段號保持一致。
② 也可將G70精車程序段放在粗車程序中nf程序段的後麵,在粗車完成以後直接進行精車,使工件的粗、精加工由一個程序控製完成。
例1-11 加工零件。毛坯:Φ盞55mm×80mm;材料:45鋼;刀具:外圓粗車刀,刀尖圓弧半徑0.8mm,刀位號3;外圓精車刀,刀尖圓弧半徑0.4mm,刀位號3。
該題目主要練習的是帶刀尖圓弧半徑補償時的複合循環指令的使用。兩把刀具的刀尖圓弧半徑值,分別設在機床刀補表的01和02號刀具之中。工件原點在零件右端點。加工程序如下:
O0028
M03S800;
T0101;
G00X55.0Z3.0;
G71U1.5R1.0;
G71P10Q20U0.4W0.1F0.2;
N10G42G01X0;
Z0;
G03X25.0Z-12.5R12.5;
G01Z-42.5;
X40.0;
X50.0Z-45.0;
N20Z-65.0;
G00X100.0Z100.0;
T0202;
G70P10Q20;
G00G40X100.0Z100.0;
M05;
M30;
第六節 普通三角形螺紋數控編程
螺紋切削是數控車床上常見的加工任務。螺紋的形成實際上是刀具的直線運動距離和主軸轉數按預先輸入的比例同時運動所致。切削螺紋使用的是成型刀具,螺距和尺寸精度受機床精度影響,牙型精度則由刀具精度保證。
一、 G32指令的編程方法及應用
使用G32指令可以車削的圓柱螺紋、圓錐螺紋和端麵螺紋。
指令格式:
G32X(U)Z(W)F;
其中:X,Z為絕對編程時的終點位置值;U,W為增量編程方式時在X和Z方向上的增量值;F為螺紋導程值。車削的錐麵螺紋時,當其斜角<45°時,螺紋導程以導程在Z軸方向的投影值指定;斜角≥45°時,以導程在X軸方向的投影值指定。