数控循环切削中刀具定位起始点的确定

机械研究与应用 应用与i 式验 数控循环切 削中刀具定位起始点 的确定 李玉荣 焦作 市高级技 X 学校 河南 焦作4 5 4 0 0 1 摘要 重点介绍 G 7 1 G 9 0 M9 8 M9 9这类有循环加工功能的指令格式 通过各参数含义的说明 循环路线的讲解 来 说明循环起点在上述指令的确定方法 正确定位 避免打刀及空运行 对提高加工效率有一定的帮助 关键 词 数 控 切 削 循 环 指令 定位 起 始 点 中图分类号 T G 5 0 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 6 4 4 1 4 2 0 1 0 0 5 0 0 5 5一 o 3 De t e r mi na t i o n o f t o o l po s i t i o n i ng s t ar t i ng po i nt i n CNC c i r c ul a t i o n c ut t i ng Li Yu r o n g J i a o z u o s e n io r s e c o n d a r y t e c h n ic a l t r a i n i n g s c h o o l J i a o z u o H e n a n 4 5 4 0 0 1 C h i n a Ab s t r a c t I n t h i s a r t i c l e f o c u s i n g o n G7 1 G 9 0 M9 8 M9 9 t h e f u n c t i o n o f s u c h a c y c l e o f p r o c e s s i n g i n s t r u c t i o n f o r ma t n o t e i s i n t r o d u c e d B y e x p l mn i n g t h e me a n i n g o f e a c h p a r a me t e r c y c l e r o u t e s a n d c y c l e s t a r t i n g p o i n t d e t e r mi n i n g me t h o d i n t h e a b o v e i s i l l u s t r a t e d w h i c h c a n ma k e p e o p l e u s e p o s i t i o n i n g i n a c o r r e c t w a y a v o i d f i g h t i n g k n a n d e mp t y r u n n i n g a n d i m p r o v e t h e p r o ce s s i ng e fi q e i e n c y Ke y wo r d s CNC c u t t i n g c i r c u l a t i o n p o s i t i o ni ng s t a r t i n g p o i nt 1 前言 众所周知 要想车好工件 首先需要花费较多的 时间来进行工件 的工艺路线分析 程序编写 而用在 加工的时间非常短 为了提高编程效率 系统设计人 员设计了一些循环加工指令 例如 G 7 1 外 圆粗车循 环指令 G 9 0单一 内外 圆切削循环 M9 8 M 9 9子程序 调用等 如果在定位时 粗略地认 为只要不碰刀 随 便给一个数值即可 不管第一刀能不能车着工件 车 多少 心里没有底 对 于这种盲 目地定刀 将会导致 刀具车不到工件或进刀过大损坏刀具 在切削加工中 对于切削用量 刀具材料 工件材 料的选择都有要求 而这些又直接影响加工时间 刀 具寿命 加工质量 刀具循环起点位置的选择要综合 考虑进刀量 刀具耐用度 加工精度 进刀量主要受机 床刚度的限制 在刚度允许的情况下 尽可能使进刀 量等于工序的加工余量 这样 可减少走刀次数 提高 工件 的加 工 效 率 本 文 着重 讲 解 F A N U C系统 的 G 7 1 G 9 0 M9 8 M 9 9指令中刀具起点的定位问题 2 G7 1指令与刀具循环起点u J 1 G 7 1指令格式 1 P 8 7 G 7 1 u A d R e G T 1 P n s Q n f u A u w w F S T 一 其中 Ad为每次循环的切削深度 半径值 正 数 e为每次切削退刀量 n s 为精加工描述程序的开 始循环程序段 的行号 n f 为精加工描述程序 的结束 循环程 序段 的行 号 A u为 向精 车预 留量 半 径 值 为 z向精车预留量 F T S为三项功能在粗 加工循环无效 精加工有效 2 循环路线 C N C装 置首先根据用户 编写的 精车加工轮廓 在预留出 向和 z向精加工余量 u 和 A w后 计算出粗加工实际轮廓的各个坐标值 其 具体刀具轨迹如图 1 所示 图 1 G 7 1刀具循环路线 图 刀具快速定位到循环起始点 A 然后遵循指令 的 参数规定 方向移动 A u 2 Z方向移动 A w至 点 在 方向快速进刀 A d到 C点 按照给定的进给速度 加工到 D点 快速沿 4 5 方 向 e个距离 然后沿 z向 快速退回 E点 依次类推不断循环 直至粗车完成 回到 A点 精车时 再从 点 出发 到 0点 按精车 轮廓加工到 点完成工件加工 收稿 日期 2 0 1 0 0 7 1 1 作者简介 李玉荣 1 9 6 7一 女 河南焦作人 工程师 主要从事数控加工方面的教学工作 5 5 应用与i 式验 机械研究与应用 3 循环起点的确定 要保证首次循环能够切到 工件 不走空刀 刀具循环起始点 A的位置应满足下 列条件 船 6 a 6 g 2 X A d一 2 X A u 说 明 6 a为 A点的 方向坐标值 船 为工件的 直径 4 加工实例如图2所示 毛坯直径为4 0 m m 加工时每次进刀量 2 ra m X向精车 0 6 mm 根据公式 6 g b 口 把 2 X A d一 2 X A u 得到 4 0 口 4 0 4 0 6 当循环起始点在 4 0 加 4 3 4范 围之内 就能 保障第一刀车着工件 程序如下 0 1 2 3 4 程序名 G 9 5 G 2 1 M 3 5 0 0 转进给 米制编程 正转 转 速为 5 0 0 r ra i n T 0 1 0 1 调用 1 号外圆偏刀及刀补 G O X 4 2 Z 2 快速定位 G 7 1 U 2 R 1 外圆粗车循环 设定加工参数 G 7 1 P 1 0 Q 2 O u o 3 wo 1 F 0 2 N1 0 G 1 X 2 0 F 0 1 轮廓精加工起始点 Z 0 X3 O W 一2 0 W 一1 0 N2 O X42 M0 5 主轴停止 M O O 程序暂停 调整转速 M 3 S 1 0 0 0 转速为 1 0 0 0 r m i n T 0 2 0 2 调入 2号精车刀 G 7 0 P 1 0 Q 2 O 精车循环 G0 X45 Z1 o o M3 0 0 l L 1 0 2 0 图2 G 7 1 加工零件图 3 G9 0与刀具循环起点 G 9 0的功能 在粗加工圆柱 锥 中 由于切削余 量大 同一个部位需要反复加工多次 通过使用 G 9 0 循环 过去需要多个程序段 指令才能完成 的加工路 线 现在只要几段 并且在重复切削时 只需要改变 56 向进刀数值 应而可以大大简化程序 1 G 9 0的指令格式 G 9 0 X U 一一 z w 一一 一 R 一 一 一F一 一 其中 X U Z W 为一次循环工件的终点坐标 为被加工锥面两端直径差的 1 2 F为进给速度 2 刀具轨迹图 3 a 中刀具先从循环起点 A 快速到 点 然后以给定的进给速度 F运行到 C点 再到 D点 最后快速到 A点 形成一个封闭的矩形 这种方法的优点是加工路线短 R值不需要计算 图 3 b 中需要计算 的值 由于循环的第一刀是快速 进刀 若定位点不合适 可能会 损害刀具 一般情况 下 z向定位要定在轮廓线外即可 R值 的计算 R Z D c f 2 Z 图 3 G 9 0刀具轨迹图 图 4 G 9 0编程 图 3 编程举例 工件毛坯 4 5 m m 大端直径 D 4 0 m m 小端 直径 d 3 0 ra m 锥 长 Z 2 2 0 ra m Z 1 2 5 m m 如图 4所示 根据公式 R 2 5 x 4 0 3 0 4 0 6 2 5 程序如下 05 5 5 5 N1 0 T01 01 M3 S 5 OO N 2 0 G O X 4 6 Z 5 定位于工件轮廓线外 z l Z 2 处 N 3 0 G 9 0 X 4 2 z一 2 0 R一 6 2 5 F 0 2 固定循 环开始第一刀 N 4 0 X 4 0 5 第二 刀 N 5 0 X 4 0 F 0 1 第 三刀 N6 O GO Z1 0 0 N7 O M3 O 4 子程序与刀具循环起始点 在编制加工程序中 有时会遇到一组程序段在一 个程序中多次出现 或者在几个程序中都有使用它 这个典型的加工程序可以做成固定程序 并单独加以 命名 这组程序段就称为子程序 子程序像主程序一 样输人到程序存储器中 不能单独运行 它只能通过 主程序调用 实现加工中的局部动作 子程序执行结 束后 能自动返 回到主程序 执行后面的程序 子程序的格式如下 M9 8 P X X X X 机械研究与应用 其 中 表示调用次数 X X X X表示子程 序名 M 9 9表示子程序结束 返 回到调用子程序的主 程序中 2 走刀路线 如图 5所示工件直径为 m a x 刀 具先从参考点快速移到循环起点 D 然后按 D A B C D 到达 D后 先在 的负方向移动一个刀补到 达 A点 然后按上述形状进行循环加工 直到最后把 整个轮廓加工 出来 3 循环起点的确定在加工过程中 关键点在 于如何确定循环起始点 根据每次循环刀具进给量 A d的原则 确定整个工件加工完要循环的次数为 N 一 i 2 A d N为整数 从而可知 刀具循环起点的 x坐标为 咖 d 咖 咖 一咖 i 2 e 其中 为工件起点的 坐标值 e 为精车余量 图5 子程序图 4 举例如图 6 所示 工件直径为 2 5 mm 选择 进刀量为 I 5 m m 退刀量为 0 3 m m 根据公式 加工 循环的次数为 N f 2 5 1 0 2 1 5 5 d 1 6 2 5 1 0 2 0 3 3 1 6 图6 子程序编程图 应用与i 式验 主程序为 O1 23 4 N1 0 1 1 D1 0l N 2 0 M3 5 5 0 0 0 G O X 3 1 6 Z 2 刀具快速从参考 点移至循环起点 D N 3 0 M 9 8 P 5 2 2 3 4 调用子程序 2 2 3 4 总共 5次 N4 0 GO X1 6 G1 5 F0 1 1 N 5 O Z 一 I 6 0 X 1 0 W 4 R4I U t T Al 1 r r 精 车 工 件 N 1 n r 1 V 1 Q W 一 I 9 8 0 0 G G 3 1 Z 3 7 J N 一 J N1 0 0 GO X5 0 N1l 0 Z 5O N1 2 0 M3 0 子程序为 N 1 G 1 U一 3 F 0 2 进刀到切削起点 A处 N 2 z一 5 加工 b 1 6外圆 N 3 U一6 W 一 2 0 加工锥度 N 4 G 3 u 8 w 一 4 R 4 加工 R 4圆弧段 N 5 G 2 U 6 w一3 R 3 加工 R 3圆弧段 N 6 G 1 z一 3 7 N工 2 4外圆 N 7 G 0 u1 退刀至 c点 N 8 Z 2 回到 D点 N 9 U一 9 X负方向进刀 9 m m至 A点 为下 次循环做准备 N 1 0 M 9 9 子程序结束 回到主程序 5 结 论 通过实践应用 给出了掌握了车刀的正确定位方 法 实操中避免了打刀及空走刀现象 节省 了时间 提 高了生产效率 参考文献 1 顾力平 数控机床编程与操作 第二版 M 北京 中国劳动社 会保障局 出版社 2 0 0 5 上接 第 5 4页 少计算工作量 提高加工精度和加工效率 至于采用 何种方法加工要根据数控车床 的数控系统所具备的 功能灵活选