2.5　循環加工指令

切削循環是用一個含G代碼的程序段完成幾段走刀路線。循環指令可以簡化程序,車削循環指令分為固定循環和多重復合循環。固定循環用于完成對加工表面的一次切削,多重復合循環能完成對工件某一加工面多次循環切削。

2.5.1　外圓、內徑車削固定循環指令G90

外圓、內徑車削固定循環指令G90包括直線切削循環和錐形切削循環。

(1)?直線切削循環G90

車削一次圓柱面,走刀軌跡:A→B→C→D→A,如圖2?36所示,4段路線為:①AB段,刀具由循環起點快速進刀到切削起點(G00);②BC段,按給定進給速度切削外圓到切削終點(G01);③CD段,切削退刀(G01);④DA段,快速返回到循環起點(G00)。從而完成一次切削外圓。用固定循環G90指令可以完成這4段走刀路線。

直線切削循環程序段格式:G90 X(U)_?Z(W)_?F_;

程序段中,X,Z為絕對坐標編程時表示切削終點C的坐標值;U,W為增量坐標編程時表示切削終點C相對循環起點的相對坐標值。

由于“X(U)”“Z(W)”和“R”的數值在固定循環期間是模態的,如果沒有重新指令“X(U)”“Z(W)”或“R”,則原來指定的數據有效。當Z軸移動量沒有變化時只要對X軸指定移動指令,就可以重復固定循環,如圖2?37所示。當指令了除G04以外的非模態G代碼或指令了01組中除G90、G92、G94以外的其他G代碼時這些數據就被清除。

R—快速移動;F—以指定速度F移動

　

圖2?38中的車削固定循環程序如下。

N030 G90 U?8.0 W?66.0 F0.4;　　直線切削循環第1次車削

N031 U?16.0;　　第2次車削

N032 U?24.0;　　第3次車削

N033 U?32.0;　　第4次車削

例2?11:如圖2?38所示,毛坯為?30mm圓鋼,用外圓切削循環指令編程,切削?20mm外圓。

解:用G90指令編程,車削圓柱面。切削2次,每次切削深度2.5mm。

程序如下。　　

N05 G54;　　設定右端面中心點為程序原點

N10 G00 X40.0 Z5.0;　　快速定位到循環始點A

N20 G90 X25.0 Z?40.0 F.0.15;　　第1次車削,循環路線A→B→C→D→A

N30 X20.0;　　第2次車削,循環路線A→E→F→D→A

N40 G00 …;　　其他程序段

注意:G90是屬于01組的模態碼,所以在N30程序段中仍有效,執行外圓切削循環加工,在N40段中01組的G00指令取消循環G90指令。

(2)?錐形切削循環G90

錐形切削循環是車削一次圓錐面,走刀軌跡如圖2?39所示,A→B→C→D→A。

程序段格式:G90 X(U)_?Z(W)_?R_?F_;

程序段中,X、Z為絕對坐標編程時表示切削終點C的坐標值;U,W為增量坐標編程時表示切削終點C相對循環起點的相對坐標值;R為切削起點B與切削終點C的半徑差。其符號為差的符號(無論是絕對值編程還是增量值編程)。

在增量編程中地址“U”“W”和“R”后的數值的符號與刀具軌跡之間的關系如圖2?40所示。

例2?12:如圖2?41所示,粗、精加工簡單圓錐零件,用G90指令編程。雙點畫線代表坯件。

解:程序如下。　　

O3353

N5 G54X100.0 Z80.0;　　　　　　　　設定工件原點在右端面,定位到程序始點

NI0 T0101;　　換刀T0101

N20 G00 X100.?Z40.?M03 S460;　　定位到程序始點(工件原點在右端面中心)

N30 G00 X40.Z5.;　　定位到循環起點

N40 G90 X31.?Z?50.?I?2.2 F100;　　粗車圓錐面

N50 G00 X100.?Z40.;　　回到程序始點

N60 T0202;　　換刀T0202

N70 G00 X40.?Z5.;　　定位到循環起點

N80 G90 X30.?Z?50.I?2.2 F80;　　精車圓錐面

N90 G00 X100.?Z80.;　　回到程序始點

N100 M05;　　主軸停轉

N110 M30;　　程序結束

例2?13:零件如圖2?42所示,雙點畫線為工件毛坯,編寫粗、精車外圓和錐面的程序。

解:程序如下。

O4132;

N10 T0101;　　換刀T0101

N20 M03 S460;　　啟動主軸,轉速460r/min

N30 G00 X100.?Z40.;　　定位到程序始點

N40 X40.?Z3.;　　定位到循環起點

N50 G80 X31.?Z?50.?F100;　　粗車圓柱面,到尺寸?31mm×50mm

N60 G80 X25.?Z?20.;　　粗車“?24”圓柱面,到尺寸?25mm×20mm

N70 G80 X29.?Z?4.?I?7.?F100;　　粗車“?28”圓錐面,到尺寸?29mm

N80 G00 X100.?Z40.;　　回到程序始點

N90 T0202;　　換刀T0202

N100 G00 X100.?Z40.;　　定位到程序始點

N110 G00 X14.?Z3.;　　定位到精車始點

N120 G01 X24.?Z?2.?F80;　　倒角“C2”

N130 Z?20.;　　精車“?24”圓柱面

N140 X28.;　　車臺階面

N150 X30.?Z?50.;　　精車“?28”圓錐面

N160 G00 X36.;　　快速退刀

N170 X100.?Z40.;　　回到程序始點

N180 M30;　　程序結束

2.5.2　端面車削循環指令G94

端面車削循環G94包括平端面切削循環和錐面切削循環。

(1)平端面切削循環G94

用G94指令切削一次端平面,走刀軌跡如圖2?43所示,即A→B→C→D→A。4段路線為:①AB段,刀具由循環起點始快速進刀到切削起點;②BC段,按給定進給速度切削端面到切削終點;③CD段,工進退刀;④DA段,快速返回到循環起點。從而完成一次切削端面。用G94指令完成這4段走刀路線。

程序段格式:G94 X(U)_?Z(W)_?F_;

程序段中,X,Z為絕對坐標編程時表示切削終點C的坐標值;U,W為增量坐標編程時表示切削終點C相對循環起點的相對坐標值。

(2)錐面切削循環G94

用G94指令切削一次圓錐端面,走刀軌跡如圖2?44所示,即A→B→C→D→A。

程序段格式:G94 X(U)_?Z(W)_?R_?F_;

程序段中,X,Z為絕對坐標編程時表示切削終點C的坐標值;U,W為增量坐標編程時表示切削終點C相對循環起點的相對坐標值,符號如圖2?45所示;R為切削起點B相對于切削終點C的Z軸方向的有向距離,符號如圖2?45所示。

例2?14:零件如圖2?46(a)所示,雙點畫線為工件毛坯,編寫切削工件圓錐端面程序。

解:程序如下。

O3543;

N10 T0101;　　選一號刀

N20 G00 X60.0 Z45.0;　　快速定位到循環起點

N30 M03 S460;　　主軸正轉

N40 G94 X25.0 Z33.5 R?3.5 F100;　　切削起點距工件外圓2.5mm,故“R”值為-3.5,如圖2?46(b)所示

N45 Z31.5;　　每次吃刀均為2mm

N50 Z29.5;

N60 Z27.5;

N70 Z25.5;　　第5次循環切削,吃刀深2mm

N80 G00 M05;　　取消切削循環,主軸停

N90 M30;　　主程序結束

2.5.3　外圓粗車多重循環指令G71

固定循環只完成對加工表面的一次切削,多重循環指令能進行多次循環切削,在多重循環指令的程序中只需寫出工件精加工的形狀數據,系統自動生成多次粗加工切削軌跡。

(1)粗車多重循環G71

粗車多重循環指令G71完成的切削圖形如圖2?47所示,刀具路線是從A到A',再到B的精加工形狀,在指定的區域每次進刀切去Δd(切深),精車余量為?Δu/2 和Δw。

程序格式:G71 U(Δd)?R(e);

G71 P(ns)?Q(nf)?U(Δu)?W(Δw)?F(f)?S(s)?T(t);

其中　Δd——每次切削深度(半徑值),無正負號;

　　e——每次循環后的退刀量(半徑值),無正負號;

　　ns——精加工程序第一個程序段的段順序號;

　　nf——精加工程序最后一個程序段的段順序號,從ns到nf程序段為精車路線,即工件精加工的形狀數據;

　　Δu——X方向的精加工余量,直徑值;

　　Δw——Z方向的精加工余量;

　　f,s,t——粗加工時G71中編程的F、S、T有效,精加工時處于ns到nf程序段之間的f、s、t有效,如果沒設定,則精加工時按照G71中編程F、S、T執行。

(2)G71多重循環功能

① G71多重循環粗車切削沿平行Z軸方向進行,如圖2?47所示,圖中A點為循環起點,A'點為精車始點,B點為精車終點,段順序號ns至nf之間的程序段是精車路線,即工件精加工的形狀數據。

② G71多重循環切除棒料毛坯大部分加工余量,經過G71多重循環切削后,工件尚留有精車余量,即Δu、Δw。

(3)編程要點

G71多重循環編程,如圖2?47所示,要確定圖中的循環切削換刀點、循環始點C、精車始點A'和切削終點B的位置坐標。循環始點C的X、Z坐標均應位于毛坯尺寸之外。為節省數控機床的輔助工作時間,從換刀點至循環始點C使用G00快速定位指令,

G71指令程序段中有兩個代碼“U”,前一個表示背吃刀量,后一個表示X方向的精車余量。在程序段中有“P”“Q”代碼,則代碼“U”表示X方向的精加工余量,反之表示背吃刀量。背吃刀量無負值。

2.5.4　精車循環指令G70

工件經G71、G72或G73指令粗車后,尚留有精加工余量Δu、Δw,如圖2?47所示,用G70精車循環,可切除精車余量Δu、Δw,實現精加工。精車循環G70程序格式:

程序格式:G70 P(ns)?Q(nf);

程序段中　ns——精加工程序第一個程序段的順序號;

nf——精加工程序最后一個程序段的順序號。

執行精車G70時在G71、G72、G73 程序段中規定的F、S?和T功能無效,ns和nf之間指定的F、S和T有效。當G70循環加工結束時刀具返回到起點并讀下一個程序段。G70 G71、G72、G73 中ns到nf間的程序段不能調用子程序

例2?15:零件如圖2?48所示,毛坯為?40mm圓鋼,用車削循環指令編程,粗、精車加工。

解:用G71、G70指令粗車和精車外圓程序。

車削程序如下。　　　　　　　　　　　　

N005 G54　　設定工件右端面中心點為程序原點

N010 G00 X150.0 Z100.0 S800 M03 T0202;　　快速定位到程序始點K

N020 G00 X41.0 Z2.0.;　　快速定位到循環始點A

N030 G71 U2.0 R 1.0;　　粗車循環

N040 G71 P50 Q120 U0.5 W0.2 F0.2;　　粗車循環

N050 G00 X0;　　定位到精車切入點B,精車路線開始段

N055 G01 Z0;　　切入到C

N060 G03 X11.0 W?5.5 R5.5;　　切弧CD

N070 G01 W?10.0;　　直線DE

N080 X17.0 W?10.0;　　直線EF

N090 W?15.0;　　直線FD

N100 G02 X29.0 W?7.348 R7.5;　　弧GH

N110 G01 W?12.652;　　直線HI

N120 X41.0;　　切出,直線IJ,精車路線結束段

N130 G70 P50 Q120 F0.1;　　精車循環

N140 G00 X150.0 Z100.0;　　回到起始位置

N150 M30;　　程序結束

2.5.5　平端面粗車循環指令G72

平端面粗車循環G72的循環切削路線平行于X軸,該循環程序段格式與G71完全相同。

G72 U(Δd)?R(e);

G72 P(ns)?Q(nf)?U(Δu)?W(Δw)?F(f)?S(s)?T(t);

程序段中,Δd、e、ns、nf、Δu、Δw的含義與G71相同。

如圖2?49所示,G72循環加工是由平行X軸的軌跡完成的,除此之外,該循環與G71 完全相同。

例2?16:零件如圖2?50所示,毛坯為?45mm圓鋼,用端面粗車循環指令編程,粗、精車加工。

解:用G72與G70粗、精車端面和外圓的程序如下。

N005 G54 S700 M03 T0303;　　設定工件右端面中心點為程序原點

N010 G00 X150.0 Z100.0;　　快速定位到程序始點

N020 G00 X41.0 Z1.0;　　定位到循環始點A

N030 G72 W3.0 R 1.0;　　粗車循環

N040 G72 P050 Q070 U0.4 W0.2 F0.3;　　粗車循環

N050 G00 X14.0 Z1.0;　　定位到精車切入點B(精車開始)

N055 G01 X20.0 Z?2.0 F0.15;　　切削,倒角

N060 Z?20.0;　　車圓柱面

N065 X40.0 Z?30.0;　　車錐面

N070 X45.0;　　切出(精車結束)

N080 G70 P50 Q80;　　精車循環

N090 G00 X150.0 Z100.0;　　回到起始位置

N100 M30;　　程序結束

2.5.6　型車復合循環指令G73

型車復合循環G73在切削工件時刀具軌跡如圖2?51所示的封閉回路,刀具逐漸進給,使封閉切削回路逐漸向零件最終形狀靠近,并最終切削成工件的形狀。對鑄造、鍛造等粗加工中已初步成形的工件,G73指令可以進行高效率切削。程序格式:

G73 U(Δi)?W(Δk)?R(d);

G73 P(ns)?Q(nf)?U(Δu)?W(Δw)?F(f)?S(s)?T(t);

其中　Δi——X軸方向總退刀量(半徑值);

　　Δk——Z軸方向總退刀量;

　　d——循環次數;

　　ns——精加工程序第一個程序段的順序號;

　　nf——精加工程序最后一個程序段的順序號;

　　Δu——X方向的精加工余量(直徑值);

　　Δw——Z方向的精加工余量;

　　f,s,t——粗加工時G73程序段中的F、S、T地址有效,精加工時處于ns到nf程序段之間的F、S、T地址有效。

Δi和Δk是粗加工時總的切削量(粗車余量),粗加工次數為d,則每次X軸和Z軸方向的背吃刀量分別為Δi/d和Δk/d。Δi和Δk值的設定與工件的背吃刀量有關。

型車復合循環的特點是刀具軌跡平行于工件的輪廓,適合加工鑄造、鍛造成形或已經粗車成形的工件,由于此類零件毛坯具有工件的形狀,用G73指令有利于減少空行程,提高切削效率。

采用型車復合循環G73編寫程序時,需要確定換刀點、循環始點D、精車始點A'、精車終點B的坐標位置。圖2?52中,D點為循環始點,A'→B是工件的輪廓線,A→A'→B為刀具的精加工路線,粗加工時刀具從A點后退至C點,后退距離分別為Δi+Δu/2,Δk+Δw,粗加工循環之后自動留出精加工余量Δu/2、Δw。順序號ns至nf之間是精加工程序。

例2?17:零件如圖2?52所示,毛坯為鍛件,用型車復合循環指令編程,編制粗、精車加工的程序。

解:用G73與G70粗、精車鍛造毛坯工件。程序如下。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

N005 G54 S600 M03 T0304;　　設定工件右端面中心點為程序原點

N010 G00 X260.0 Z 220.0;　　快速定位到程序始點

N020 G00 X220.0 Z160.0;　　定位到循環始點B

N030 G73 U14.0 W14.0 R3.0;　　粗車循環

N040 G73 P050 Q80 U1.0 W0.5 F0.3;　　粗車循環

N050 G00 X80.0 W?40.0;　　定位到精車切入點,精車開始

N055 G01 W?20.0 F0.15;　　車圓柱面“?80”

X120.0?W10.0;　　車錐面

N060 W?20.0;　　車圓柱面“?120”

N070 G02 X160.0 W?20.0 R20.0;　　車圓弧“R20”

N080 G01 X180.0 W?10.0;　　車錐面,精車結束

N090 G70 P50 Q80;　　精車循環

N100 G00 X260.0 Z220.0;　　回到起始位置

N110 M30;　　程序結束

例2?18:圖2?53所示零件毛坯為鍛件,圖中雙點畫線部分為工件毛坯。編制零件的加工程序,要求設切削起始點在A(60,5),X軸、Z軸方向粗加工余量分別為3mm、0.9mm,粗加工次數為3,X軸、Z軸方向精加工余量分別為0.6mm、0.1mm。

解:程序如下。

O550

N10 T0101;　　設立坐標系,選一號刀

N20 G00 X80.?Z80.;　　定位到程序起點

N30 M03 S800;　　主軸以800r/min正轉

N40 G00 X60.?Z5.;　　定位到循環始點

N50 G73 U3.?W0.9 R3.?P60 Q140 X0.6 Z0.1 F120;　　閉環粗切循環加工

N60 G00 X0 Z3.;　　精加工輪廓開始,到倒角延長線處

N70 G01 U10.?Z?2.?F80;　　精加工倒角“C2”

N80 Z?20.;　　精加工“?10”外圓

N90 G02 U10.?W?5.?R5.;　　精加工“R5”圓弧

N100 G01 Z?35.;　　精加工“?20”外圓

N110 G03 U14.?W?7.?R7.;　　精加工“R7”圓弧

N120 G01 Z?52.;　　精加工“?34”外圓

N130 U10.W?10.;　　精加工錐面

N140 U10.;　　退出已加工表面,精加工輪廓結束

N150 G00 X80.Z80.;　　返回程序起點位置

N160 M30;　　主軸停、主程序結束并復位