常用固定循环指令

项目二　数控车床编程基础

［项目目标］

（1）掌握常用辅助功能指令。

（2）掌握常用准备功能指令。

（3）会根据图纸编写程序。

（4）培养认真负责的学习态度和严谨细致的工作作风。

［项目简介］

数控编程是在数控车床上加工零件时，需要根据零件图样分析零件的工艺过程、工艺参数等内容，用规定的代码和程序格式编制出合适的数控加工程序，再根据程序加工出满足要求的零部件。程序编制必须严格遵守相关的标准，数控编程是一项很严格的工作，首先必须掌握一些基础知识，才能学好编程的方法并编出正确的程序。

本项目主要学习辅助功能指令、准备功能指令，掌握它们的格式与编程方法，会根据零件图样编制出合适的数控加工程序。

任务一　常用准备功能指令

［任务目标］

（1）掌握常用G代码的格式。

（2）熟悉常用G代码的运用。

（3）根据图样会编写程序。

［任务描述］

准备功能指令的地址符是G，所以又称G功能或G指令，它是设立机床工作方式或控制系统工作方式的一种命令。所以在程序中G功能字一般位于尺寸字的前面。机械工业部根据ISO标准制定了JB／T　3208—1999标准，规定G指令由字母G及其后面的两位数字组成，从G00～G99共100中代码。所以在数控编程中非常重要。

［任务链接］

1．G00：快速定位

功能：让刀具快速到达指定位置。^[1]

格式：G00X_____Z_____

X_____Z_____代表终点坐标（目标点）。

例2－1　（见图2－1）

快速到达P点，G00X20Z5

图2－1　例图1

说明：（1）G00一般用于进、退刀。

（2）使用G00指令时，刀具的实际路线有时可能不是直线，而是一条折线，这时要注意干涉情况。

（3）快速移动的速度是由CNC参数设定的，可以通过倍率来调整（%100，%50等）。

2．G01：直线插补

功能：刀具以指定的进给速度到达指 定位置。

格式：G01X＿＿Z＿＿F＿＿

　　　X＿＿Z＿＿终点坐标（目标的坐标）。

　　　F＿＿进给速度。

图2－2　例图2

例2－2　（见图2－2）

G01X30Z20F80　　　A到B

G01X40Z20F80　　　B到C

G01X40Z35F80　　　C到D

说明：（1）指令用于直线或斜线运动，让刀具从当前位置以指定速度F移动到目标点。

（2）在切削加工时使用，用于圆柱切削、圆锥切削（倒角也作圆锥切削）。

（3）G01指令是模态指令，如果后续的程序段不改变加工的线形，可以不再写这个指令。

3．G02／G03：圆弧插补

功能：让刀具以指定的速度从圆弧的起点走到圆弧的终点。

格式：G02／G03X_____Z_____R_____F_____

　　　G02／G03X_____Z_____I_____K_____F_____

　　　X_____Z_____终点坐标；

　　　R_____圆弧的半径；

　　　I＿＿K＿＿圆弧的始点至圆弧中心的矢量的X，Z向的分量。

说明：（1）G02为顺时针加工圆弧，G03为逆时针加工圆弧；或是凸出来的为G03，凹进去的为G02。

（2）当I，K值均为零时，该代码可以省略。

（3）圆弧在多个象限时，该指令可连续执行。

图2－3　例图3

（4）在圆弧插补程序段内不能有刀具机能（T）指令。

（5）使用圆弧半径R值时，指定小于180°。

（6）I，K和R同时被指令时，R可以优先指定，I，K被忽视。

例2－3　（见图2－3）

G03　X24　Z2　R2　　　　A到B

G02　X30　Z25　R3　　　　C到D

4．G04：暂停指令

格式：G04X（U）—或G04P—

X（U）后面的数字为带小数点的数，单位为秒；P后面的单位为毫秒。

说明：暂停指令可以使刀具作短时间无进给光整加工，即执行前一个程序段之后，暂停几秒之后执行下一个程序段。主要用于车削环槽、不通孔以及自动加工螺纹等场合。

例2－4

暂停2．5秒

G04X2．5　　或　G04P2500

5．G28：自动返回参考点

格式：G28U0W0T00；

说明：该指令使刀具自动的返回参考点，因为参考点位置是X轴、Z轴移动的最大位置。所以该指令也用于自动换刀。执行该指令时，应取消上一刀具位置。

［任务实施］

综合运用G00／G01／G02／G03编写程序（见图2－4）。

图2－4　例图4

［任务评价］

学习本任务的评价内容如表2－1所示。

表2－1　项目二任务一评价表

［任务思考］

（1）写出完成该任务的难度和收获。

（2）列举最常用的准备功能指令。

任务二　常用固定循环指令

［任务目标］

（1）了解固定循环指令的功能及特点。

（2）掌握固定循环指令的功能、格式及参数。

（3）能用固定循环指令编写复杂零件的加工程序。

［任务描述］

FANUC系统提供多种多重复合固定循环，主要用于粗、精车外形、内孔、钻孔、切槽、螺纹等加工，可以大大简化编程。数控系统能自动地计算出加工路线和进给路线，控制机床自动完成工件的加工。

［任务链接］

1．G71：外圆粗车循环指令

1）格式

G71U（Δd）R（e）

G71P（ns）Q（nf）U（Δu）W（Δw）F　S　T其中：Δd：切削深度，无正负号，模态值，半径值指定，一般钢件取1～2mm。

e：退刀量。无正负号，半径值，一般取0．5～1mm。

ns：工件形状起始号。

nf：工件形状结束号。

Δu：X轴方向精加工余量，直径值，一般取0．5mm，孔加工为负值。

Δw：Z轴方向精加工余量，一般取0。

F，S，T：在使用粗加工循环时，包含在顺序号ns～nf之间程序段中的F，S，T功能对粗加工循环是无效的，只有在G71以前或含在G71程序段中的F，S，T指令有效。

2）运动轨迹（见图2－5）

说明：

（1）指令运行前刀具先到达循环起点。

（2）指令运行中刀具依据给定的Δd和e按矩形轨迹循环分层切削。

（3）最后一次切削沿粗车轮廓连续走刀，留有精车余量Δu和Δw。

（4）指令结束后，刀具自动返回循环起点。

图2－5　运动轨迹1

3）指令说明

（1）在包含G00或G01序号为ns的程序段中不能指定沿Z轴方向移动，刀具移动指令必须垂直于Z轴方向。

（2）G71走刀一般只适合X，Z值单调变化的情况下使用。

（3）P（ns）和Q（nf）之间的程序段不能调用子程序。

例1　试用固定循环指令编写图2－6所示工件的粗加工程序，毛坯为φ35mm的棒料（未注倒角C1）。

图2－6　加工零件1

粗加工程序如下：

其中：Δd：Z向背吃刀量，不带符号，且为模态值。

e：每次切削退刀量。

ns：工件形状起始号。

nf：工件形状结束号。

Δu：X轴方向精加工余量，直径值。

Δw：Z轴方向精加工余量。

2）运动轨迹

运动轨迹2如图2－7所示。

图2－7　运动轨迹2

3）说明

顺序号“ns”所指程序段必须沿Z向进刀，且不能出现X轴的运动指令，否则会出现程序报警。

例2　试用固定循环指令编写图2－8所示工件的粗加工程序，毛坯为φ60mm的棒料。

图2－8　加工零件2

粗加工程序：

3．G73：封闭切削复合循环指令

1）格式

G73U（Δi）W（Δk）R（d）

G73P（ns）Q（nf）U（Δu）W（Δw）F　S　T

其中：Δi：X方向切削最大余量（半径指定）。

［计算公式＝（毛坯直径－工件最小X值）／2］

Δk：Z方向切削最大余量。

d：循环次数。

ns：工件形状起始号。

nf：工件形状结束号。

Δu：X轴方向精加工余量，直径值。

Δw：Z轴方向精加工余量。

2）运动轨迹

运动轨迹3如图2－9所示。

图2－9　运动轨迹3

3）说明

（1）封闭切削循环G73指令的加工轨迹是仿形加工，有外到里逐层加工，加工的过程中有空刀。

（2）G73对工件轮廓尺寸变化无要求，而G71必须是单调变化的。

（3）当加工到外圆由大变小的部分时，这时要考虑刀具的角度，避免干涉。

（4）G73指令可以高效地切削铸造成形、锻造成形或已粗车成形的工件。

例3　试用固定循环指令编写图2－10所示工件的粗加工程序，毛坯为φ35mm的棒料。

粗加工程序：

图2－10　加工零件3

4．G70：精车循环指令

用于G71，G72，G73粗加工循环指令后的精加工循环。

1）格式

G70P（ns）Q（nf）F　S　T

其中：ns：工件形状起始号。

nf：工件形状结束号。

F，S，T：精加工时的进给量、主轴转速、刀具号地址符。

2）说明

（1）精车过程中的F，S，T在程序段P（ns）到Q（nf）间指定。

（2）P（ns）和Q（nf）间的程序段不能调用子程序。

5．G92：螺纹加工

1）格式

G92X＿＿Z＿＿F＿＿

其中：X＿＿Z＿＿加工螺纹时的终点坐标

F＿＿螺纹导程（单线螺纹时等于螺距）

2）说明

最后X值的计算为大径减去1．3倍的螺距。

例4　根据图2－11所示编写螺纹加工程序。

螺纹加工程序：

图2－11　加工零件4

［任务拓展］

1．循环指令熟记小口诀

零件形状较复杂；

循环起点在前不能忘；

格式两段记牢固；

精车路线随后是关键；

首末两段要标记；

刀具自动循环完加工。

2．切槽加工（槽刀宽度为4mm）

例5　根据图2－11所示编写加工槽的程序：

3．内孔加工

编写图2－12所示内孔的加工程序。预先用φ18钻头钻深度为26的孔。

1）确定工艺路线

从右至左切削内轮廓面。其路线为：倒角→车削Φ26mm内孔→车削Φ20mm内孔。

2）选择刀具

根据加工要求只需选用一把刀具，即1号内孔车刀。

3）确定切削用量

切削用量如表2－2所示。

图2－12

表2－2　切削用量

4）参考程序

［任务评价］

学习本任务的评价内容如表2－3所示。

表2－3　项目二任务二评价表

［任务思考］

（1）学完本任务你学到了什么？

（2）编程的心得体会。

任务三　常用辅助功能指令

［任务目标］

（1）掌握常用的M代码的格式及运用。

（2）掌握F，T，S代码的格式及运用。

（3）形成爱专业、爱课程的思想情感，树立学习信心。

［任务描述］

辅助功能指令与其他的指令一起构成程序。因此掌握辅助功能指令的正确使用方法是编写程序的前提。它是用以指令数控机床中辅助装置的开关动作或状态。辅助功能指令分为两种类型，一种是指定主轴启动、停止、程序结束等的辅助功能，另一种是第二辅助功能。本任务主要就最常用的辅助功能作介绍。

［任务链接］

一、最常用的M代码

（1）M00：程序停止。

执行完M00指令的程序段之后，自动运行停止。模态信息被保存。按下自动循环起动按钮，自动运转重新开始。（如用于工件检测）

（2）M01：任选停止。

与M00一样，执行完M01指令后，自动运行停止，但是只有当机床操作面板上的“任选停止开关”有效时，CNC才执行该功能。

（3）M02，M30：程序结束。

表示主程序结束，自动运转停止，而M30变为复位状态，光标返回到程序的开头。

（4）M03，M04：控制主轴正转、反转，通常与转速指令S配合使用时有效。

注意：不同的生产厂家，设置不一样，在编程时用MDI方式运行一下，观察M03，M04旋转方向，再编写程序。

（5）M05：主轴停止旋转，在M03或M04指令作用后，可以用M05指令使主轴停止。

（6）M08：冷却液开。

（7）M09：冷却液关。

（8）M98：调用子程序。

（9）M99：子程序结束，返回主程序。

二、F代码（进给功能）

进给功能是表示进给速度，进给速度是用字母F和其后面的若干位数字来表示的。

进给速度可用两种方式指令：

（1）每分钟进给（G98）：系统在执行了一条含有G98的程序段后，在遇到F指令时便认为F所指定的进给速度单位为mm／min。

G98F＿

如：F100即为100mm／min。

G98被执行一次后，系统将保持G98状态，即使断电也不受影响，直至系统执行了含有G99的程序段，G98便被取消，而G99将发生作用。

（2）每转进给（G99）：若系统处于G99状态，则F所指定的进给速度单位为mm／r。

G99F＿

如：F0．1即为0．1mm／r。

要取消G99状态，必须重新制订G98。

三、S代码（主轴功能）

主轴功能主要是表示主轴转速或线速度，主轴功能是用字母S和其后面的数字表示的。

（1）恒线速度控制（G96）：G96是执行恒线速度控制的指令。系统执行G96指令后，便认为用S指定的数值表示切削线速度。

如：G96S200表示切削线速度是200m／min。

（2）主轴转速控制（G97）：G97是取消恒线速度控制的指令。此时，S指定的数值表示主轴每分钟的转速。

如：G97S1000表示主轴转速为1000r／min。

（3）轴最高速度限定（G50）。

G50除有坐标系的设定功能外，还有主轴最高转速设定的功能，即用S指令的数值设定主轴每分钟的最高转速。

如：G50S2000表示把主轴最高转速设定为2000r／min。

四、T代码（刀具功能）

刀具功能是表示换刀功能，根据加工需要在某些程序段指令进行选刀和换刀。

1．输入格式

T

（前两位）刀具序号；（后两位）刀具补偿号。

或

（前一位）刀具序号；（后一位）刀具补偿号。

2．提示

（1）刀具的序号与刀盘上的刀位号相对应。

（2）刀具补偿包括几何形状补偿和磨损补偿。

（3）刀具序号和刀具补偿序号不必一定相同，但为了方便尽量一致。

（4）每次刀具加工结束后必须取消其刀具补偿。取消刀具补偿：T00。

［任务实施］

最常用的M代码有：

M02，M30：程序结束；

M03：主轴正转；

M04：主轴反转；

M05：主轴停止；

M08：冷却液开；

M09：冷却液关。

［任务拓展］

M代码一览表如表2－4所示。

表2－4　M代码一览表

［任务评价］

学习本任务的评价内容如表2－5所示。

表2－5　项目二任务三评价表

［任务思考］

（1）写出完成该任务的难度和收获。

（2）列举最常用的辅助功能指令。

【注释】

[1]程序、格式、指令所用的字母均为正体。在说明文或题目中表示方向、点线面和变量等的字母用斜体。