第7章简化编程

第7章简化编程（一）目的与要求通过本章的学习，使学生了解简化编程指令的特点、类型，掌握车削复合固定循环、铣削孔加工固定循环的编程格式和编程方法。（二）教学内容1．车削固定循环指令（1）单一固定循环（2）复合固定循环2．铣削固定循环指令（1）固定循环的动作步序（2）固定循环的工作平面（3）常用指令的编程方法3．子程序4．其他简化编程指令（1）旋转功能指令（2）镜像功能指令（3）比例缩放指令（三）教学要求1．了解车削固定循环指令的类型2．了解单一固定循环的动作步序及其编程方法。3．掌握车削固定循环G71、G72、G73指令的应用场合和编程方法4．了解铣削固定循环指令的类型5．理解铣削固定循环的动作步序6．掌握铣削固定循环中3个工作平面的确定方法。7．掌握G81、G73、G83、G82钻孔指令的应用场合和编程方法8．了解子程序的格式，理解子程序嵌套的概念，掌握子程序的调用与返回指令的格式和编程方法。9．了解旋转、镜像、比例缩放等功能指令的编程格式及其编程方法。（四）重点与难点重点：车削复合固定循环指令的编程方法，铣削固定循环中的钻孔加工指令的编程方法。难点：固定循环编程中的参数合理设置。（五）学习指导1、车削固定循环对数控车床而言，非一刀加工完成的轮廓表面、加工余量较大的表面，采用循环编程，可以缩短程序段的长度，减少程序所占内存。各类数控系统复合循环的形式和使用方法（主要是编程方法）相差甚大，本课程以FANUC数控系统的车削固定循为主。FANUC0i-TA车削数控系统分为简单固定循环、复合固定循环和钻孔固定循环3类。（1）简单固定循环简单固定循环要求掌握以下3条指令：①外径/内径切削固定循环（G90）编程格式：G90X（U）Z（W）F；圆柱面粗车G90X（U）Z（W）RF；锥形加工式中：X、Z为圆锥面切削终点坐标值；U、W为圆锥面切削终点相对循环起点的增量值，R为切削始点与圆锥面切削终点的半径差。②螺纹车削循环G92。该指令可车削锥螺纹和圆柱螺纹，刀具从循环起点开始按梯形循环，最后又回到循环起点。编程格式：G92X（U）Z（W）F；直螺纹G92X（U）Z（W）RF；锥螺纹式中：X、Z为螺纹终点坐标值；U、W为螺纹终点相对循环起点的增量值，R为锥螺纹始点与终点的半径差，F为进给率，采用与螺距相对应的旋转进给率。③端面车削固定循环（G94）编程格式为G94X（U）Z（W）FG94X（U）Z（W）K（或R）F式中：X、Z为圆锥面切削终点坐标值；U、W为圆锥面切削终点相对循环起点的增量值，K（或R）为端面切削始点与切削终点的在Z方向的坐标增量。注意：G90和G94的应用条件。（2）多重固定循环——重点掌握①外径粗车固定循环G71适用于圆柱毛坯料粗车外圆和圆筒毛坯料粗车内径，图7-1为用G71粗车外径的加工路径。图中C是粗车循环的起点，A是毛坯外径与端面轮廓的交点，Δw是轴向精车余量；Δu/2是径向精车余量。Δd是切削深度，e是回刀时的径向退刀量（由参数设定）。（R）表示快速进给，（F）表示切削进给。编程格式1：G71P（ns）Q（nf）U（Δu）W（Δw）D（Δd）FST注意：▲当加工零件内轮廓时，上述程序指令就成为内径粗车固定循环。此时，径向精车余量Δu应指定为负值。▲老版本的数控系统采用编程格式1，而新版本的数控系统采用编程格式2。编程格式2：G71U（Δd）R（e）G71P（ns）Q（nf）U（Δu）W（Δw）FST图7-1外径粗车循环G71的加工路径图7-2端面粗车循环G72的加工路径②端面粗车固定循环G72。G72适用于圆柱毛坯端面方向粗车，图7-2所示为从外径方向往轴心方向车削端面时的走刀路径。编程格式1：G72P（ns）Q（nf）U（Δu）W（Δw）D（Δd）FST编程格式2：G72W（Δd）R（e）G72P（ns）Q（nf）U（Δu）W（Δw）FST③固定形状粗车循环G73适用于毛坯轮廓形状与零件轮廓形状基本接近时的粗车，例如，一般锻件或铸件的粗车，这种循环方式的走刀路线如图7-3所示。图7-3固定形状粗车循环G73的走刀路径编程格式1：G73P（ns）Q（nf）I（Δi）K（Δk）U（Δu）W（Δw）D（Δd）FST编程格式2：G73U(Δi)W(Δk)R(d)G73P(ns)Q(nf)U(Δu)W(Δw)D(Δd)FST2、FANUC铣削固定循环的特征数控铣床（加工中心）配备的固定循环功能，主要用于孔加工，包括钻孔、镗孔、攻螺纹等。使用一个程序段就可以完成一个孔加工的全部动作。如果孔加工的动作无需变更，则程序中所有模态的数据可以不写，因此可以大大简化编程。（1）固定循环动作固定循环通常由6个动作组成，如图7-4所示。①X轴和Y轴的快速定位；②刀具快速从初始点进给到R点；③以切削进给的方式执行孔加工的动作；④在孔底相应的动作；⑤返回到R点；⑥快速返回到初始点。初始平面是为了安全下刀而规定的一个平面；R点平面表示刀具下刀时自快进转为工进的高度平面。对于立式数控铣床，孔加工都是在XY平面定位并在Z轴方向进行。固定循环的编程格式如下。图7-4固定循环的动作（2）固定循环的定义平面①初始平面初始平面是为了安全下刀而规定的一个平面。初始平面到零件表面的距离可以任意设定在一个安全的高度上，当使用同一把刀具加工若干孔时，只有孔间存在障碍需要跳跃或全部孔加工完了时，才使用G98功能使刀具返回到初始平面上的初始点。②R点平面R点平面又叫R参考平面，这个平面是刀具下刀时自快进转为工进的高度平面。距工件表面的距离主要考虑工件表面尺寸的变化，一般可取2～5mm。使用G99时，刀具将返回到该平面上的R点。③孔底平面加工盲孔时孔底平面就是孔底的Z轴高度，加工通孔时一般刀具还要伸出工件底平面一段距离，主要是保证全部孔深都加工到尺寸，钻削加工时还应考虑钻头钻尖对孔深的影响。（3）沿钻孔轴的移动距离固定循环沿钻孔轴的移动距离，既指令中的地址R和地址Z的数据指定与G90或G91的方式选择有关，图7-5给出了G90或G91时的坐标计算方法。选择G90方式时，R与Z一律取其终点坐标值；选择G91方式时，则R是指自初始点到R点的距离，Z是指自R点到孔底平面Z点的距离。图7-5G90和G91的坐标计算（4）返回点平面当刀具到达孔底后，刀具可以返回到R点平面或初始位置平面，由G98和G99指定。如果指令了G98则刀具返回到初始平面；如果指令了G99则刀具返回到R点平面。如图7-6所示。图7-6G90和G91的返回平面3、常用的铣削固定循环编程方法（1）钻孔循环(G81)①指令功能。该循环用作正常钻孔。切削进给执行到孔底，然后刀具从孔底快速移动退回，该指令的动作步序如图7-7所示。②指令格式：G81XYZRFK；其中：XY：孔位置数据Z：从R点到孔底的距离R：从初始位置面到R点的距离F：切削进给速度K：重复次数（如果需要的话）③说明。在沿着X和Y轴定位以后，快速移动到R点。从R点到Z点执行钻孔加工，然后刀具快速移动退回。关于主轴旋转、M代码和刀具偏置等，与其他循环相同。图7-7钻孔循环(G81)的动作步序（2）高速深孔钻循环(G73)①指令功能。该循环执行高速深孔钻——不易断屑的孔加工。它执行间歇切削进给直到孔的底部，同时从孔中排出切屑，该指令的动作步序如图7-8所示。②指令格式：G73XYZRQFK；其中：Q：每次切削进给的深度，其他与G81相同。注意：该指令与G81的区别。图7-8高速深孔钻循环G73动作步序（3）锪孔循环(G82)①指令功能。该循环用于锪孔加工。孔切削进给到孔底时执行暂停，然后刀具从孔底快速移动退回，该指令的动作步序如图7-9所示。②指令格式：G82XYZRPFK；其中：P：孔底暂停时间，其他与G81相同。注意：该指令与G81的区别。图7-9锪孔循环(G82)的动作步序（4）排屑钻孔循环(G83)①指令功能。该循环执行深孔钻——适宜不易排屑的孔加工。间歇切削进给到孔的底部，钻孔过程中从孔中排除切屑。该指令的动作步序如图7-10所示。②指令格式：G83XYZRQFK；其中：Q：每次切削进给的深度，其他与G81相同。注意：该指令与G81的区别。图7-10排屑钻孔循环(G83)的动作步序（5）左旋（逆时针）攻丝循环(G74)①指令功能。该循环执行左旋攻丝。在左旋攻丝循环中，当到达孔底时，主轴顺时针旋转，该指令的动作步序如图7-11所示。②指令格式：G74XYZRPFK；其中：P：孔底暂停时间，其他与G81相同。③说明用主轴逆时针旋转执行攻丝。当到达孔底时，为了退回，主轴顺时针旋转，该循环加工一个反螺纹。在左旋攻丝期间，进给倍率被忽略。进给暂停不停止机床，直到回退动作完成。在指定G74之前，使用辅助功能M代码使主轴逆时针旋转。图7-11左旋（逆时针）攻丝循环G74动作步序（6）精镗循环(G76)①指令功能。精镗循环用于镗削精密孔。当到达孔底时主轴停止切削，刀具离开工件的被加工表面并返回，该指令的动作步序如图7-12所示。②指令格式：G76XYZRQPFK；其中：Q：孔底的偏移量；P：孔底暂停时间，其他与G81相同。③说明当到达孔底时，主轴在固定的旋转位置停止，并且，刀具以刀尖的相反方向移动退刀，以保证加工面不被破坏，实现精密和有效的镗削加工。注意：Q在孔底的偏移量是在固定循环内保存的模态值，必须小心指定因为它也用作G73和G83的切削深度。图7-12精镗循环(G76)动作步序（7）镗孔循环(G85)①指令功能。该循环用于镗孔加工，指令的动作步序如图7-13所示。②指令格式：G85XYZRFK；③说明：沿着X和Y轴定位以后，快速移动到R点，从R点到Z点执行镗孔，当到达孔底时，执行切削进给，然后返回到R点。图7-13镗孔循环G85动作步序4、子程序及其调用某些被加工的零件中，常常会出现几何形状完全相同的加工轨迹，如图5-47所示。在程序编制中，将有固定顺序和重复模式的程序段，作为子程序存放，可使程序简单化。主程序执行过程中如果需要某一个子程序，可以通过一定格式的子程序调用指令来调用该子程序，执行完后返回到主程序，继续执行后面的程序段。（1）子程序的编程格式子程序的格式与主程序相同，在子程序的开头编制子程序号，在子程序的结尾用M99指令（有些系统用RET）返回。O××××（或：××××、P××××、%××××）…M99；图7-14适宜用子程序编程的零件（2）子程序的调用格式常用的子程序调用格式有以下几种：①M98P×××××××P后面的前3位为重复调用次数，省略时为调用一次；后4位为子程序号。②M98P××××L××××P后面的4位为子程序号；L后面的4位为重复调用次数，省略时为调用一次。③CALL××××子程序的格式为：（SUB）…（RET）（3）子程序的嵌套为了进一步简化程序，可以让子程序调用另一个子程序，称为子程序的嵌套。子程序的嵌套不是无限次的，子程序结束时，如果用P指定顺序号，不返回到上一级子程序调出的下一个程序段，而返回到用P指定的顺序号n程序段，但这种情况只用于存储器工作方式，图7-15是子程序的嵌套及执行顺序。图7-15子程序的执行过程5、其他特殊功能指令（1）镜像功能编程格式：G51XYZIJKG50返回到子程序O0123主程序O0122子程序O0124以Y1.5为起点，增量移动工件坐标系设在X3Y4子程序O0123子程序O0124跳转到子程序O0124跳转到子程序O0123返回到主程序子程序O0123以X3Y4为起点，增量移动其中：G51——镜像加工指令X、Y、Z——镜像轴的中心坐标I——X轴的镜像比例J——Y轴的镜像比例K——Z轴的镜像比例G50——撤销镜像图7-16适宜镜像编程的要素图7-17适宜旋转编程的要素（2）旋转加工指令：G68——建立旋转；G69——撤销旋转编程格式：G68XYRG69其中：X、Y、Z旋转中心坐标R旋转角度（逆时针转为正，顺时针转为负）注意事项：在有刀具补偿的情况下，先旋转后刀补，在有缩放功能的情况下，先缩放后旋转。