cnc数控系统廓线车削加工循环g代码的实现的研究（可编辑）

CNC数控系统廓线车削加工循环G代码的实现的研究分类号TP3016密级公开UDC单位代码180424学位论文CNC数控系统廓线车削加工循环G代码的实现研究崔丽敏申请学位级别硕士学位专业名称机械设计及理论指导教师姓名史大光职称教授山东科技大学二零一二年五月论文题目CNC数控系统廓线车削加工循环G代码的实现研究作者姓名崔丽敏入学时间2009年9月专业名称机械设计及理论研究方向数字化设计与制造指导教师史大光职称教授论文提交日期2012年5月论文答辩日期2012年6月9日授予学位日期2012年6月30日STUDYONIMPLEMENTATIONFORTHEGCODEOFLATHECONTOURCYCLESINCNCADISSERTATIONSUBMITTEDINFULFILLMENTOFTHEREQUIREMENTSOFTHEDEGREEOFMASTEROFPHILOSOPHYFROMSHANDONGUNIVERSITYOFSCIENCEANDTECHNOLOGYBYCUILIMINSUPERVISORPROFESSORSHIDAGUANGCOLLEGEOFMECHINICALANDELECTRONICENGINEERINGMAY2012声明本人呈交给山东科技大学的这篇硕士学位论文,除了所列参考文献和世所公认的文献外,全部是本人在导师指导下的研究成果。该论文资料尚没有呈交于其它任何学术机关作鉴定。硕士生签名日期AFFIRMATIONIDECLARETHATTHISDISSERTATION,SUBMITTEDINFULFILLMENTOFTHEREQUIREMENTSFORTHEAWARDOFMASTEROFENGINEERINGINSHANDONGUNIVERSITYOFSCIENCEANDTECHNOLOGY,ISWHOLLYMYOWNWORKUNLESSREFERENCEDOFACKNOWLEDGETHEDOCUMENTHASNOTBEENSUBMITTEDFORQUALIFICATIONATANYOTHERACADEMICINSTITUTESIGNATUREDATE山东科技大学硕士学位论文摘要摘要当前基于微处理器的数控系统可以以很低的成本实现,因此自主开发低成本数控系统很有实用价值和可行性。此课题探讨实现数控所涉及的中间节点自动生成的问题。主要研究在数控系统核心模块中,如何实现ISO规定的车削循环,解决相应的车削指令G70/G71等的解释执行、数据处理和生成节点的算法与流程。本文依照自己的分析,对CNC系统车削加工循环的节点计算算法进行了研究。算法引入可面向对象的技术,建立了阶梯轴参数描述的数据结构,在此基础上构建了实现切削循环加工节点计算的类,在这个类中集成了原始数据和处理数据的方法,依照需要的原始参数,即可实现阶梯轴加工过程中的中间节点的计算。在切削循环加工节点计算类中,解决了从G70/G71指令的复杂阶梯轴外轮廓坐标描述行中提取阶梯轴几何形状信息,并将其装入给定的数据结构的类方法的编程与测试。依据本文探讨的方法,笔者在计算机上对切削循环编制了一个简单的仿真加工程序,实验结果证实,本文以上提出的算法和程序是有效的,可以自动实现G70或G71的自动循环过程。关键词数控系统,车削循环,阶梯轴,中间节点,算法,仿真加工山东科技大学硕士学位论文摘要ABSTRACTTHECURRENTNUMERICALCONTROLSYSTEMBASEDONTHEMICROPROCESSORCANBEREALIZEDATAVERYLOWCOST,SOTHEINDEPENDENTDEVELOPMENTOFLOWCOSTNUMERICALCONTROLSYSTEMHASAPRACTICALVALUETHISSUBJECTDISCUSSESTHEAUTOMATICGENERATIONOFINTERMEDIATEPOINTINVOLVEDINTHECNCTHEMAINRESEARCHISHOWTOREALIZETHEISOPROVISIONSTURNINGCIRCULATIONINTHENUMERICALCONTROLSYSTEMCOREMODULES,RESOLVINGCORRESPONDINGINSTRUCTIONEXPLAINIMPLEMENTATIONOFTURNINGG70/G71,DATAPROCESSING,THEALGORITHMANDTHEPROCESSOFTHENODEGENERATEDACCORDINGTOMYOWNANALYSIS,THISPAPERGIVESSOMERESEARCHOFCYCLENODECALCULATIONALGORITHMRELATEDTOTHECNCSYSTEMTURNINGPROCESSINGTHEALGORITHMBASEDONTHEOBJECTORIENTEDTECHNOLOGYBUILDUPTHECIRCULATIONPROCESSINGCUTTINGCLASS,WHEREISTHEINTEGRATIONOFTHEORIGINALDATAANDTHEMETHODOFPROCESSINGDATA,ACCORDINGTOTHEORIGINALPARAMETERS,THECALCULATIONOFINTERMEDIATEPOINTOFSTEPPEDSHAFTCANBERELIZEDINTHENODECALCULATIONCLASSOFCUTTINGCYCLEPROCESS,THEALGORITHMSOLVEEXTRACTINGGEOMETRYINFORMATIONOFSTEPPEDSHAFTFROMTHEEXTERNALCONTOURCOORDINATESLINEOFG70/G71INSTRUCTIONS,ANDPLACEITINTHEGIVENDATASTRUCTURETOPROGRAMANDTESTACCORDINGTOTHEALGORITHMINTHEPAPER,THEAUTHORPROPOSESASIMPLESIMULATIONPROCEDUREOFCUTTINGCYCLEINTHECOMPUTER,ANDTHEEXPERIMENTALRESULTSDEMONSTRATETHATTHEALGORITHMANDPROCEDURESABOVEPROPOSEDINTHEPAPERISEFFECTIVEANDCANAUTOMATICALLYREALIZEG70ORG71AUTOMATICCYCLEKEYWORDSNUMERICALCONTROLSYSTEM,TURNINGCIRCULATION,STEPPEDSHAFT,INTERMEDIATEPOINT,ALGORITHM,SIMULATIONPROCEDURE山东科技大学硕士学位论文目录目录1绪论111本课题研究的意义112研究领域的背景213本课题的目标及主要内容32车削加工循环概述521主流数控系统支持的切削加工循环522节点计算中的刀尖半径补偿1523刀具半径补偿1724车削的工艺问题概述183面向对象技术与车削循环自动生成类的描述2131面向对象的技术概述2132切削循环加工的原始数据2633阶梯轴描述的数据结构与主要的参数变量分析2734车削循环自动生成类的功能分析3035对各种切削循环的一致性支持344车削循环描述类CMULDIA_SHAFT功能设计3541循环切削中节点的计算3542求交点的类方法3643精加工前阶梯轴的外廓节点的求法405从G70/G71车削循环的轮廓描述行获取节点坐标4651从阶梯轴外廓数组生成阶梯轴描述数据结构的过程分析4652仿真切削过程5553仿真切削结果586结论与展望5961主要结论59山东科技大学硕士学位论文目录62工作展望59致谢61参考文献62攻读硕士期间主要研究成果66山东科技大学硕士学位论文目录CONTENTS1INTRODUCTION111SIGNIFICANCEOFTHERESEARCH112BACKGROUNDOFTHERESEARCHFIELD213MAINRESEARCHCONTENTSANDRESEARCHPURPOSE32TURNINGPROCESSCYCLESUMMARIZED521CUTTINGPROCESSINGCYCLESUPPORTEDBYMAINSTREAMNUMERICALCONTROLSYSTEM522RADIUSCOMPENSATIONOFTOOLNOSEINTHECALCULATINGNODE1523RADIUSCOMPENSATIONOFTOOL1724THETURNINGPROCESSPROBLEMS183OBJECTORIENTEDTECHNOLOGYANDTHECLASSGENERATEDBYTURNINGCIRCULATION2131OBJECTORIENTEDTECHNOLOGYSUMMARIZED2132THEORIGINALDATAOFPROCESSINGCUTTINGCYCLE2633THEDATASTRUCTUREOFLADDERSHAFTANDTHEANALYSISOFMAINPARAMETERSVARIABLE2734FUNCTIONANALYSISOFAUTOMATICGENERATIONCLASSINTHETURNINGCYCLE3035CONSISTENCYSUPPORTEDBYALLSORTSOFCUTTINGCIRCULATION344FUCTIONDESIGNOFTURNINGCIRCULATIONDESCRIPTIONCLASS3541NODECALCULATIONOFCUTTINGPROCESSING3542THECLSSMETHODOFINTERSECTION3643THEPROFILENODECIRCULATIONBEFOREFINISHING405OBTAINNODECOORDINATESOFEXTERNALCONTOURFROMG70/G71TURNINGCIRCULATION4651PROCESSANALYSISOFSHAFTDATASTRUCTUREFROMTHELADDERSHAFTPROFILEARRAY4652THESIMULATIONOFCUTTINGPROCESS5553THESIMULATIONOFCUTTINGRESULT586CONCLUSIONSANDPROSPECTS5961CONCLUSIONS5962PROSPECTS59山东科技大学硕士学位论文目录ACKNOWLEDGEMENT61REFERENCES62SCIENTIFICRESEARCHANDPUBLISHEDPAPERS66山东科技大学硕士学位论文绪论1绪论11本课题研究的意义G代码是数控系统编程的基本指令,或许可称为数控加工的“语言”,这些语言需要通过微处理器来执行。但G代码是面向加工的,不是面向运动控制的。任意的G代码不能直接被微处理器来执行,在CNC系统中,必须有解释执行G代码的程序。对于G00、G01和G02、G03之类的指令,CNC中的解释执行相对容易。但是有些高级指令,如切削循环指令的解释执行就显得不是那么容易了。为了简化编程工作,对于类似于上述情况的数控加工程序,国内外很多公司在各自的数控系统中都开发了固定循环指令功能,即用一个本数控系统能够识别的循环指令来表示多次有规律的基本数控指1,2令的加工功能。固定循环指令就是将这样若干条基本加工指令如直线插补、圆弧插补用一条或几条循环指令表示出来,存储在内存中,经过编制好的译码程序的译码,转3,4换成数控系统能够识别的基本指令,从而实现对所需特征的加工。固定循环指令这种简化编程的功能,其指令本身并未直接包含走刀路径或者是点的坐标等信息,指令中仅包含一些与待加工轨迹相关特征量,如FANUC系统中以程序字的56,7形式给出,SIEMENS统中以参数形式表示。有了这些特征量,数控系统内部的译码模块可以将循环指令转化为若干条由插补指令G01、G02等、功能指令M指令等基本指令所组成的指令群,而这些基本指令就包括了基本的走刀路径、刀补量、进给速度、8,9主轴转速等信息,从而被系统所识别并最终进行加工。由于其特征量所包含的信息量较大,有些情况还比较复杂,其中的走刀路径和插补点坐标不能轻易地得到,因此对该10类循环指令的译码工作就是实现其功能的关键所在。当前基于微处理器的数控系统可以以很低的成本实现,因此自主开发低成本数控系统很有实用价值和可行性。此课题探讨实现数控所涉及的中间节点自动生成的问题。主要研究在数控系统核心模块中,如何实现ISO规定的车削循环,解决相应的车削指令G70/G71等的解释执行、数据处理和生成节点的算法与流程。1山东科技大学硕士学位论文绪论12研究领域的背景随着计算机技术的高速发展,传统的制造业开始了根本性变革,各工业发达国家投资,对现代制造技术进行研究开发,提出了全新的制造模式。在现代制造系统中,数控技术是一项关键技术,具有高精度、高效率、柔性自动化等特点,对制造业实现柔性自动化、集成化、智能化起着举足轻重的作用。目前,数控技术正在发生根本性变革,由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。由于数控技术是关系到国家战略地位和体现国家综合国力水平的重要基础性产业,其水平高低是衡量一个国家制造业现代化程度的核心标志,因此,实现加工机床及生产过程数控化,已经成为当今制造业的一项主要发展方向。数控技术之所以具有如此强大的生命力,是因为它的高效灵活性和精确性。与普通机床相比,数控机床无需操作人员始终不离左右,对于不同的零件,只需改变加工指令程序即可。现代数控机床是按照事先已编制好的加工程序自动进行加工的高效自动化设备。理想的加工程序不仅应保证加工出符合图样的合格工件,同时应能使数控机床的功能得到合理的应用和充分发挥,以使数控机床能安全可靠地工作。数控加工程序的编制是数控加工中最重要的一环,编程的效率和质量对缩短制造周期,保证加工质量有重要的意义。国内外数控加工的实践证明,数控加工的停机大约有2030是由于数控编程不及时造成的。这严重影响了数控加工的高效率,阻碍了数控技术的推广应用,进而影响未来工厂的自动化、集成化和柔性化。因此,开发效率高,质量好的编程系统是数控机床诞生以来技术人员一直追求的目标。日益增多的复杂形状零件和高精、高效的加工对数控自动编程技术提出了越来越高的要求,面向复杂形状零件、多轴加工和加工过程优化的数控编程技术越来越重要。同时,为适应高速加工、CIMS、并行工程和敏捷制造等先进制造技术的发展,缩短产品研制生产周期以柔性与快速地响应市场需求,数控编程技术呈现出进一步向集成化、智能化、自动化、易使用化和面向车间编程等方向发展的趋势。近几年来,随着计算机应用技术的发展,我国出现了一些数控编程系统,但是应用不是很普遍,与国外的同类软件比较起来也有一定的差距。这使我们国家制造行业的自动化程度和世界先进国家的差距变得很大,更难参与世界宏观经济的竞争。如何才能更2山东科技大学硕士学位论文绪论加有效的编制数控机床零件加工程序,如何才能更大的提高生产效率是我们迫切需要解决的问题之一。数控系统中的固定循环指令能使编程变得更加简化,切削效率有所提高,世界各国的中高档数控系统中都存在固定循环指令功能。国际上比较典型并且处于领先地位的主要有德国的SIEMENS数控系统和日本的FANUC数控系统。在编程过程中,灵活运用固定循环指令编程能获得事半功倍的效果,而且程序结构层次分明,逻辑严谨,在可读性上较普通编程指令有了很大的改进。虽然国际标注化组织已制定了数控代码的标准,但是由于指令功能的不断强大,指令的格式也随之变得更加灵活,即使同一功能,不同的数控系统所采用的指令格式也存在着较大的差别,循环指令也是如此。如日本的FANUC系统中的加工信息是以一般程序字的形式表达出来的,而德国的SIEMENS系统中则是通过参数的形式包含这些加工信息11的。由于固定循环指令包含了较复杂的加工信息,因此虽然这些数控系统中都包含有固定循环指令,但是只能从这些厂商处买来整套的数控系统,至于其内部是如何实现的我们不得而知,其中的内核部分都是绝对保密的。所以要自主开发固定循环指令,是实现不再需要购买高价数控系统的唯一途径。在编制固定循环指令过程中,如何译码,也就是使得数控系统能够识别该指令是难点之一,而国内在这方面的研究较少。13本课题的目标及主要内容本文依照自己的分析,对CNC系统车削加工循环的节点计算算法进行了研究。算法引入可面向对象的技术,建立了阶梯轴参数描述的数据结构,在此基础上构建了实现切削循环加工节点计算的类,在这个类中集成了原始数据和处理数据的方法,依照需要的原始参数,即可实现阶梯轴加工过程中的中间节点的计算。在切削循环加工节点计算类中,解决了从G70/G71指令的复杂阶梯轴外轮廓坐标描述行中提取阶梯轴几何形状信息,并将其装入给定的数据结构的类方法的编程与测试。本系统是用于数控车床加工轴类零件时的数控自动编程系统。它以自动生成轴类数控指令代码为目的。考虑到不是每个操作者都可以熟练使用计算机建模系统,所以采用体素法描述零件,将待加工的阶梯轴分为常见的几何要素。本文主要进行了以下几方面的内容3山东科技大学硕士学位论文绪论1充分了解主流数控系统支持的切削加工循环指令的定义和参数,详细讲述了节点计算中的刀尖半径补偿以及刀尖的圆角半径、最小起刀和停刀间隙等车削工艺问题。2介绍面向对象技术,对车削循环自动生成类进行了描述。设定了切削加工的原始数据分析了阶梯轴描述的数据结构与主要的参数变量进行了车削循环自动生成类的功能分析。3车削循环描述类CMULDIA_SHAFT功能设计,其中包括循环切削中节点的计算,求交点的类方法和精加工前阶梯轴的外轮廓节点的求法。4从切削循环指令中提取加工节点的信息以及进行加工仿真实验证明方法的正确性和可行性。4山东科技大学硕士学位论文车削加工循环概述2车削加工循环概述CNC车床手动编程最耗时的任务之一就是多余毛坯余量的去除。对于手动编程粗加工路径需要一系列刀具路径上的点,并且都一次的刀具加工都需要一个程序段。如果数控车床采用G00,G01的加工指令进行编程,则程序编写时重复性语句比较多,而且程序较长,对于粗加工复杂轮廓,这样的方法是非常费时并且容易出错。甚至有些程序员为了追求切削速度牺牲了编程质量,使精加工余量不均匀,加速刀具磨损,并严重影响了零件的表面加工质量。在粗加工毛坯去除领域内,现代CNC车床控制器是非常方便有用的,几乎所有的CNC车床系统都可以使用特殊循环来自动处理粗加工路径。为简化计算、简化编程,FANUC系统和类似控制器提供了循环加工功能,都支持大量特殊的车削循环。数控车中G90、G92和G94是单一固定循环,它将“切入切削退刀返回”四个动作、四个程序段简化为一个程序段。将典型而固定的连续动作编制成固定循环的子程序,存储在子程序存储器中,需要时,用G指令调出即可进行加工。但有时应用G90、G92和G94这些固定循环还不能有效简化加工程序。FANUC数控系统还在加工软件中设置了多重复合循环,在编制加工程序时,根据零件图样、材质等要求,只需指定精加工路线即按零件轮廓编程和粗加工的背吃刀量,数控系统就会12自动计算出粗加工路线和加工次数,进一步简化计算,简化加工程序和编程工作。程序员只需要输入所有的数据通常为各种切削参数,CNC系统会根据常量和变量自动计算每次切削的细节。在简单的车削循环中,有两个循环可以从圆柱和圆锥形工件上去除粗加工余量,这些循环的每一个程序段相当于正常程序的4个程序段。21主流数控系统支持的切削加工循环211G90指令及代码参数G90FANUC等系统支持的外径直线切削循环STRAIGHTCUTTINGCYCLE循环外圆及内孔车削循环5山东科技大学硕士学位论文车削加工循环概述由G90准备功能指定的循环称为直线切削循环,也叫长方形循环,其目的是去除刀具起点位置和指定的X、Z坐标位置之间的多余材料,通常为平行于主轴中心线的直线切削或者镗削,Z轴为主要切削轴。同时,该指令也可以应用于椎体切削。图21所示为循环结构及其运动。图21G90循环的结构FIG21G90CYCLESTRCTURESTRAIGHTCUTTINGAPPLICATION在图21中给出了单一形状固定循环指令用一个程序段完成上述四个步骤的加工操作。分为四个步骤1快速进刀相当于G00指令2切削进给相当于G01指令3退刀相当于G01指令4快速返回相当于G00指令G90有两种编程格式,第一种只用于沿Z轴方向的直线切削,如图21所示。即圆柱面车削循环G90XU_ZW_F_其中X待切直径Z加工结束点的Z位置F切削进给率,IN/R或MM/R。第二种格式增加了参数I或R,用于椎体加工运动,以Z轴运动为主,如下图22所示。6山东科技大学硕士学位论文车削加工循环概述图22G90循环的结构椎体切削FIG21G90CYCLESTRCTURETAPERCUTTINGAPPLICATION圆锥面车削循环G90XU_ZW_R_F_或G90XU_ZW_I_F_其中,X待切直径Z加工结束点的Z位置IR椎体的距离和方向I0或R0表示直线切削F切削进给率,IN/R或MM/R。绝对编程使用X轴和Z轴进行,表示刀具位置到程序原点的距离增量编程使用U和W轴,表示从当前位置开始的实际行程距离。F地址为切削进给率,单位为IN/R或MM/R。I地址表示沿水平方向的椎体切削,它的值为椎体起点和终点直径之差的一半,R地址在较新的控制器中替代I地址使用。G90指令及其指令中各参数均为模态值,一经指定就一直有效,在完成固定切削循环后,使用任何运动指令,如G00、G01、G02和G03都可以取消G90循环,最重要的是G00快速运动指令。并且循环起点应距离零件端面15MM。在加工阶梯轴时,用G00和G01指令将会十分繁琐,使用G90指令将会大大缩短数控程序的步骤。7山东科技大学硕士学位论文车削加工循环概述212G94指令及代码参数G94FANUC等系统支持的端面切削循环FACECUTTINGCYCLE循环直端面车削固定循环指令格式G94XU_ZW_F_锥端面车削固定循环指令格式G94XU_ZW_K_F_指令功能实现端面切削循环和带锥度的端面切削循环。通常是垂直于主轴中心线的直线切削,X轴方向为主切削方向。X轴和Z轴表示绝对编程,U轴和W轴表示增量编程,F地址为切削进给率,参数K的值如果大于零,则表示沿着竖直方向的锥体切削。图23所示为所有的编程参数和切削步骤。A直面加工B锥体加工AG94STRAIGHTBG94TAPERED图23G94车削循环结构直面和锥体应用FIG23G94TURNINGCYCLESTRUCTURESTRAIGHTANDTAPEREDAPPLICATION多重循环G71G76应用多重复合循环,只需要指定精加工路线和加工次数,完成粗加工到精加工的全部过程,可以大大简化编程。它应用于一次性切除加工即能加工到规定尺寸的场合。主要在粗车和多次加工螺纹的情况下使用。在粗加工中有三种循环G71、G72和G73。精加工中使用循环G70,在编写以上三个粗加工循环前,首先必须定义精加工后的轮廓,只有这样才能应用粗加工循环。213G71定义及代码参数G71外圆粗加工循环外圆切削中的毛坯余量去除其目的是通过沿着Z轴方向通常是从右到左的水平切削去除材料,该指令应用于圆柱棒料外圆表面粗车、加工余量大、需要多次粗加工的情形。8山东科技大学硕士学位论文车削加工循环概述指令格式G71UDREG71PNSQNFUUWWF_S_T_其中D每次切削深度,半径值给定,不带符号,该值是模态值E退刀量,半径值给定,不带符号,该值是模态值NS指定精加工路线的第一个程序段段号NF指定精加工路线的最后一个程序段段号UX方向上的精加工余量,直径值给定WZ方向上的精加工余量F切削进给率,IN/R或MM/R,忽略P、Q程序段之间的进给率S主轴转速,FT/MIN或M/MIN,忽略P、Q程序段之间的主轴转速。第一个程序段中U表示每侧切削深度,第二个程序段中表示直径方向的毛坯余量。G71粗车循环起点的确定主要考虑毛坯的加工余量、进退刀路线等。一般选择在毛坯轮廓外12MM、端面12MM即可,不宜太远,以减少空行程,提高加工效率。G71循环时可以进行刀具位置补偿但不能进行刀尖半径补偿。因此在G71指令前必须用G40指令取消原有的刀尖半径补偿。在“NS”至“NF”程序段中可以含有G41、G42指令,对工件精车轨迹进行刀尖半径补偿。同时,被吃刀量D的大小,无论是直径编程还是半径编程,此数值都是按照单边余量进行输入,不注意就容易损坏刀具U对于直径编程用双边余量表示,半径编程则用单边余量表示,选错将造成精加工余量过大确定退刀量E的大小时,要注意不要碰到已加工的零件表面由于数控程序是按照PLC控制扫描的方法进行执行的,因此一般的数控程序的顺序号可以省略,但是NS、NF后的顺序号是不能省略的,而且中间的代码必须14放置在循环指令的下面,否则不是找不到循环体就是没有执行循环加工程序。214G72定义及代码参数G72端面粗加工循环端面切削中的毛坯余量去除G72指令是从较大直径向主轴中心线切削,以去除端面上的多余材料,它使用一系列立式切削端面切削粗加工圆柱。该指令应用于圆柱棒料端面粗车,且Z向余量小、X向余量大、需要多次粗加工的情形。与其他循环一样,它也有两种格式,即单程序段和双程序段格式,这取决于控制系统。9山东科技大学硕士学位论文车削加工循环概述G72循环的单程序段格式为G72P_Q_U_W_D_F_S_G72循环的双程序段格式为G72W_R_G72P_Q_U_W_F_S_第一个程序段中,W粗车深度R每次切削的退刀量第二个程序段中,P精加工轮廓的第一个程序号Q精加工轮廓的最后一个程序号UX轴的精加工余量直径值WZ轴的精加工余量F切削进给率,IN/R或MM/R,忽略P、Q程序段之间的进给率S主轴转速,FT/MIN或M/MIN,忽略P、Q程序段之间的主轴转速。215G73定义及代码参数G73固定形状粗车循环指令模式重复循环该指令适用于轮廓形状与零件轮廓形状基本接近的铸件、锻件毛坯的粗加工,所以又叫做仿形加工循环指令。刀具按平行于零件轮廓的轨迹重复切削,每次切削刀具向前移动一次。系统依据设定的加工次数自动计算每次加工的背吃刀量。该指令克服了G71零件不能加工内凹零件以及凸圆零件的圆的左半部分的缺点,如图24所示。图24G71不能加工的部分FIG24THEPARTCANNOTPROCESSINGG73循环的单程序段格式与G71和G72相似,这里不再赘述。10山东科技大学硕士学位论文车削加工循环概述G73循环的双程序段格式G73U_W_R_G73P_Q_U_W_F_S_其中,第一个程序段中UX轴切除余量的距离和方向单边距离WZ轴切除余量的距离和方向R切削等分次数。第二个程序段中,P精加工轮廓的第一个程序号Q精加工轮廓的最后一个程序号UX轴的精加工余量直径值WZ轴的精加工余量F切削进给率,IN/R或MM/R,忽略P、Q程序段之间的进给率S主轴转速,FT/MIN或M/MIN,忽略P、Q程序段之间的主轴转速。指令加工路径如图25所示图25G73走刀路线示意图FIG25G73FEEDROUTESCHEMATICDIAGRAM执行指令时每一刀切削路线的轨迹形状都是相同的,只是位置不断向工件轮廓推进,这样就可以将成型毛坯铸件或锻件待加工表面加工余量分层均匀切削掉,留出精加工余量。G73指令只适合于已经初步成形的毛坯粗加工。对于不具备类似成形条件的工件,如果采用该指令编程加工,则反而会增加刀具切削是的空行程,而且不便于计算粗11山东科技大学硕士学位论文车削加工循环概述车余量。216G70定义及代码参数G70轮廓精加工循环最后一个轮廓加工循环是G70,当用G71、G72、G73指令粗车工件后,用G70指令来指定精加工循环,切除粗加工留下的精加工余量。该指令在各种控制器的编程格式没有什么区别,循环的调用是单程序段指令G70P_Q_F_S_各个指令参数和其他循环指令是一样的。并且出于安全考虑,G70循环通常使用粗加工循环中的起点。在使用G70精车循环时,要特别注意快速退刀路线,防止刀具与工件发生干涉。217程序段结构与车床指令CNC程序段的每一行称为一个程序段,程序段的定义就是由CNC系统处理的单个指令。典型的程序结构在很大程度上取决于控制系统和CNC机床类型。典型程序段可能包括以下指令,并不是每次都需要指定所有程序数据,只有需要时才使用。程序段号N准备功能G辅助功能M轴运动指令XYZABCUVW与轴相关的字IJKRQ速度、进给或刀具功能SFT车床指令顺序号N,准备功能G,辅助功能M,偏置寄存号D或H,坐标字X、Z,进给率功能F,主轴功能S,刀具功能T。对于阶梯轴的车削加工常用到的G指令有G00,快速定位G01,直线插补G02,顺时针圆弧插补G03,逆时针圆弧插补G04,暂停作为单独程序段使用G09,准备停检查,只用一个程序段G28,返回机床原点参考点1G30,返回机床原点参考点2G40,刀尖圆弧半径补偿取消G41,刀尖圆弧半径左补偿G42,刀尖圆弧半径右补偿G70,轮廓精车循环G71,轮廓Z轴方向粗车循环G72,轮廓X轴方向粗车循环G75,切槽循环G90,绝对指令G91,增量指令。12山东科技大学硕士学位论文车削加工循环概述常用到的M指令有M00,强制停止程序M01,可选择停止程序,M02,程序结束通常需要重启,不需要倒带M03,主轴正转M04,主轴反转M05,主轴停M07,冷却喷雾开M08,冷却液“开”冷却液泵马达“开”M09,冷却液“关”冷却液15泵马达“关”M30,程序结束通常需要重启和倒带M99,子程序结束。1000MMIN其中,主轴转速RMIN的确定RMIN,式中,RMIN是主轴转D速,1000是换算系数从米到毫米,MMIN是圆周速度,是常数等于31415927,D是车削直径,MM。218利用切削循环指令的编程实例CNC数控系统要从用户给出的G71代码段给出的外廓信息中获取阶梯轴外廓的信息,这涉及到字符串分析的算法,从规定格式的字符串中得到相应的数据,并填入相应的数据结构,这部分的内容在本文第三章第三节做了详细讲述。用第三章我们在对阶梯轴尺寸初始化的例子,来编写数控加工程序图26阶梯轴示意图FIG26LADDERSHAFTDIAGRAM零件结构工艺性分析该零件为轴类零件,由圆柱体和圆锥体等形状构成,需要二次装夹即可完成可选择通用的卧式数控车床,用FANUC数控系统。毛坯选择选择4282圆柱棒料,材料为45钢。工件装夹方式确定先用三爪卡盘夹持棒料,加工出工件的左端大端面,然后工件掉头,用软卡爪夹持已加工表面并加工出右端的小端面。刀具的选择根据轮廓形状及零件加工精度要求,选择90