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数控铣床循环指令详解

时间:2023-06-24 理论教育 版权反馈
【摘要】:数控加工中的孔加工,其动作循环已经典型化。这种包含了典型动作循环的G代码称为循环指令,又称为固定循环指令。图5-36 孔加工的六个顺序动作固定循环指令的数据表达形式可以用绝对坐标G90和相对坐标G91表示。程序格式中的第二个G代码为孔加工方式,即孔加工循环指令G73、G74、G76和G81~G89中的任一条指令。该指令与参数为模态指令,一经指令,一直保持有效。取消固定循环用指令G80,同时也取消R点和Z点。

数控铣床循环指令详解

数控加工中的孔加工,其动作循环已经典型化。例如,钻孔、镗孔的循环通常由六个顺序动作组成,如图5-36所示。

动作1:孔中心定位。刀具快速进给到孔中心定位。

动作2:刀具快速进给到转换点RR点一般离工件表面有一个距离,这个距离叫引入距离。在已加工表面上加工孔,引入距离为2~5mm;在毛坯面上加工孔,引入距离为5~10mm。

动作3:刀具慢速切削到孔底。根据孔的深度,可以一次加工到孔底,也可以分段加工到孔底,分段加工到孔底又称为间歇进给。

动作4:刀具在孔底的动作。根据孔的不同,刀具在孔底的动作也不同。有的不需要孔底动作;有的需要刀具在孔底短暂停留;有的需要主轴反转;有的需要主轴停止。

动作5:刀具返回到转换点R。刀具从孔中退出,可以是快速退出、慢速退出、手动退出等。

动作6:快速返回到初始平面。初始平面是开始执行孔加工时,刀位点所在的平面。不同的孔加工动作可能不同,有的没有孔底动作,有的不退回到初始平面,但是这样一系列典型的加工动作已经预先编好程序,存储在内存中,可用包含G代码的一个程序段调用,从而简化编程工作。这种包含了典型动作循环的G代码称为循环指令,又称为固定循环指令。

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图5-36 孔加工的六个顺序动作(实线:切削进给;虚线:快速进给)

固定循环指令的数据表达形式可以用绝对坐标G90和相对坐标G91表示。固定循环的程序格式如下:

G98G**X Y Z R Q P I J K F L

G99G**X Y Z R Q P I J K F L

G98指令的功能是使刀具退回时直接返回到初始平面。

G99指令的功能是使刀具退回时只返回到转换点R所在的平面,如图5-37所示。

程序格式中的第二个G代码为孔加工方式,即孔加工循环指令G73、G74、G76和G81~G89中的任一条指令。

程序格式中的XY为G17指定平面上的孔的中心点的坐标值(如果是G18,孔的中心点的坐标值则为XZ;如果是G19,孔的中心点的坐标值则为YZ)。

程序格式中的Z值是Z轴为钻孔轴时转换点R到孔底的距离(G91时)或孔底的坐标(G90时)。

程序格式中的R值为刀位点到R点的距离(G91时)或R点的坐标(G90时)。

程序格式中的Q值为刀具每次的进给深度(G73或G81时),是增量值,Q值小于零,Z轴才向下进给。

程序格式中的K值为刀具每次进给后的退刀量(G73或G81时),是增量值,K值大于零,Z轴才上升,刀具才抬起。

程序格式中的I值、J值为刀具向刀尖反方向的移动量(分别在X轴、Y轴的方向上)。

P值指定刀具在孔底的停留时间(单位为ms)。

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图5-37 固定循环的数据形式

a)G90编程 b)G91编程

F为切削进给速度。

L为固定循环中从动作1~动作6的重复次数。

该指令与参数为模态指令,一经指令,一直保持有效。当换位加工相同规格的孔时,只需改变孔的中心点坐标值XY

取消固定循环用指令G80,同时也取消R点和Z点。用指令G01、G02、G03也可以取消固定循环。

以下叙述中以Z轴为钻孔轴。固定循环指令介绍如下:

1.断屑式深孔加工循环指令G73

(1)指令格式

{G9/G99}G73X Y Z R Q K F L

G73的循环动作如图5-38所示。

刀具每次的切削深度由Q值指定,Q值为负值,刀具进给;刀具每次的退刀量由K值指定,K值为正值,刀具退回。在数值上K值小于Q值。用G73指令时,刀具在Z轴方向间歇进给,便于断屑、排屑。

(2)编程举例

【例5-21】断屑式深孔加工循环编程。在图5-38中,设孔中心的坐标值为(30,40),孔深为30mm,R=20mm。孔径为14mm,选用14的钻头。其参考程序如下:

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图5-38 断屑式深孔加工循环

2.攻左旋螺纹循环指令G74

(1)指令格式

{G98/G99}G74X Y Z R P F L

攻左旋螺纹循环如图5-39所示。

攻左旋螺纹进给时,主轴反转;加工到孔底时,主轴暂停后由反转变为正转,然后按进给速度退回。在攻螺纹循环动作中,进给速度倍率无效。即使使用了进给暂停,刀具也必须在返回动作结束之后才停止。

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图5-39 攻左旋螺纹循环

(2)编程举例

【例5-22】攻左旋螺纹循环编程。

在图5-39中,设孔中心的坐标值为(30,40),孔深为30mm,R=20mm。底孔直径为14mm,选用M16的丝锥。攻三遍丝。其参考程序如下:

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3.精镗循环指令G76

(1)指令格式

{G98/G99}G76X Y Z R Q P I J K F L

精镗循环如图5-40所示。

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图5-40 精镗循环

精镗时,主轴按进给速度加工到孔底定向停止后,向刀尖的反方向移动,然后快速退刀。这种带有让刀的退刀不会划伤已加工表面,保证了镗孔精度。主轴向刀尖的反方向的移动量用Q值指定,Q值只能为正值,位移方向由MDI决定,可为±X、±Y中的任一个。

(2)编程举例

【例5-23】精镗循环编程。在图5-40中,设孔中心的坐标值为(30,40),孔深为30mm,R=2mm。底孔直径为40mm,选用ϕ14的镗刀,镗三遍,刀具在孔底的反方向移动为-I方向,移动距离为5mm。其参考程序如下:

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4.钻孔循环指令G81

(1)指令格式

[G98/G99}G81X Y Z R F

钻孔循环如图5-41所示。

该指令用于钻浅孔,钻薄板上的孔。

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图5-41 钻孔循环

(2)编程举例

【例5-24】钻孔循环编程。

在图5-42中,设A孔中心的坐标值为(30,40),设B孔中心的坐标值为(30,80),设C孔中心的坐标值为(60,80),设D孔中心的坐标值为(60,40),孔深为5mm,R=3mm。孔径ϕ10mm,选用ϕ10的钻头加工。其参考程序如下:

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图5-42 钻孔循环编程

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5.带停顿的钻孔循环指令G82

(1)指令格式

{G98/G99}G82X Y Z R P F

带停顿的钻孔循环如图5-43所示。

G82指令用于钻盲孔。钻盲孔时,可使钻头在孔底暂停,暂停时间由P指定。

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图5-43 带停顿的钻孔循环

(2)编程举例

【例5-25】带停顿的钻孔循环编程。在图5-44中,设A孔中心的坐标值为(30,40),设B孔中心的坐标值为(30,80),设C孔中心的坐标值为(60,80),设D孔中心的坐标值为(60,40),孔深为5mm,R=3mm。孔径ϕ10mm,选用ϕ10的钻头加工。其参考程序如下:

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图5-44 带停顿的钻孔循环编程

6.排屑式深孔加工循环指令G83

(1)指令格式

{G98/G99}G85X Y Z R Q P K F L

排屑式深孔加工循环如图5-45所示。

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图5-45 排屑式深孔加工循环

用G83指令时,刀具每次的切削深度由Q值指定,Q值是负值,刀具进给;第一次刀具切入Q值后,以快速退回到R平面;从第二次以后切入时,先以快速进给到距上次切入位置K值后,变为切削进给,再切入Q值后,以快速退回到R平面,如此重复直到加工到孔底。G83指令每次切入后退回到R平面就是排屑。G83指令实际上是将深孔加工转换为多次的浅孔加工。(www.xing528.com)

(2)编程举例

【例5-26】排屑式深孔加工循环编程。

在图5-45中,设孔中心的坐标值为(30,40),孔深为30mm,R=3mm。孔径为14mm,选用ϕ14的钻头。其参考程序如下:

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7.攻右旋螺纹循环指令G84

(1)指令格式

{G98/G99}G84X Y Z R F L

攻右旋螺纹循环如图5-46所示。

用G84攻右旋螺纹时,从R点到Z点,刀具正向进给,主轴正转,加工到孔底部时,主轴暂停后反转,刀具以进给速度反向退出。主轴退到R点平面后,再次暂停,再次变换旋转方向。所有这些都是由系统自动完成的。

(2)编程举例

【例5-27】攻右旋螺纹循环编程。

在图5-46中,设孔中心的坐标值为(30,40),孔深为30mm,R=3mm。底孔直径为14mm,选用M16的丝锥。攻三遍丝。其参考程序如下:

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图5-46 攻右旋螺纹循环

8.镗孔循环指令G85、G86、G89

(1)粗镗循环指令G85

①指令格式

{G98/G99}G85X Y Z R F L

粗镗循环如图5-47所示,用G85粗镗时,从R点到Z点主轴正转,刀具正向进给到孔底部,然后主轴以快速退出。

②编程举例

【例5-28】粗镗循环编程。在图5-47中,设孔中心的坐标值为(30,40),孔深为30mm,R=3mm。底孔直径为40mm,选用ϕ14的镗刀,镗三遍。其参考程序如下:

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图5-47 粗镗循环

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图5-48 半精镗循环

(2)半精镗循环指令G86

①指令格式

{G98/G99}G86X Y Z R F

半精镗循环如图5-48所示。

用G86半精镗时,从R点到Z点主轴正转,刀具正向进给到孔底部,主轴停止。然后刀具以快速退出,并重新启动主轴。

②程序举例

【例5-29】半精镗循环编程。在图5-48中,设孔中心的坐标值为(30,40),孔深为30mm,R=3mm。底孔直径为40mm,选用ϕ14的镗刀,镗三遍。其参考程序如下:

%4350;

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(3)反镗循环指令G87

①指令格式

G99 G87X Y Z R I J F

反镗循环如图5-49所示。

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图5-49 反镗循环

用G87反镗时,刀具在XY轴定位后,主轴定向停止,然后向刀尖相反方向移动Q值,再从孔中快速进给到孔底定位点R处。在此位置,刀具向刀尖的反方向移动Q值。启动主轴正转后,刀具沿Z轴正方向加工到孔顶面上的Z点。在此位置,主轴再次定向停止,刀具再次向刀尖的反方向移动Q值,然后退出。返回到初始平面后,沿初始平面回退一个位移量Q值,并重新启动主轴正转,进行下一个程序段的动作。

②编程举例

【例5-30】反镗循环编程。在图5-49中,设孔中心的坐标值为(30,40),孔深为30mm,R=60mm。底孔直径为40mm,选用ϕ14的镗刀,镗三遍。其参考程序如下:

刀具在孔底的反方向移动量为+I方向,移动距离为5mm。

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(4)手动退刀镗孔循环指令G88

①指令格式

{G98/G99}G88X Y Z R P F

手动退刀镗孔循环如图5-50所示。

用G88指令镗孔时,刀具运行到孔底时暂停,主轴停止转动,系统转换为手动状态,此时可用手动使刀尖离开孔表面,再手动将刀具从孔中退出。退回到指令位置后,主轴自动正转,进行下一个程序段的动作。数控铣床可用此功能实现半精镗或精镗。

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图5-50 手动退刀镗孔循环

②编程举例

【例5-31】手动退刀镗孔循环编程。在图5-50中,设孔中心的坐标值为(30,40),孔深为30mm,R=3mm。底孔直径为40mm,选用ϕ14的镗刀,镗三遍。其参考程序如下:

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(5)镗阶梯孔循环指令G89

①指令格式

{G98/G99}G89X Y Z R P F L

镗阶梯孔循环如图5-51所示。

用G89指令镗孔时,从R点到Z点主轴正转,刀具正向进给到孔底部,暂停一段时间主轴停止。然后重新启动主轴,并且刀具以快速退回到指令位置。

②编程举例

【例5-32】镗阶梯孔循环编程。在图5-51中,设孔中心的坐标值为(30,40),孔深为30mm,R=3mm。底孔直径为40mm,选用ϕ14的镗刀,镗三遍。其参考程序如下:

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图5-51 镗阶梯孔循环

9.使用固定循环指令时的注意内容

1)在固定循环中,定位速度由前面的指令决定。

2)各个固定循环指令均为非模态值,因此每句指令的各项参数应写全。

3)固定循环指令中的定位方式取决于上次是G00还是G01,因此如果希望快速定位,则应在上一程序段或本程序段开头用指令指明。

4)在使用固定循环指令前应使用M03(主轴正转)或MN(主轴反转)启动主轴,使主轴回转在孔加工循环程序段中,XYZR的数据应至少有一个值不为零,指令才能执行。

5)孔加工在使用控制主轴回转的固定循环(G74、G84、G86)中,如果连续加工一些孔间距比较小,或者初始平面到R点平面的距离比较短的孔时,会出现在开始孔的切削动作时,主轴还没有达到正常转速的情况,这时可在各孔的加工动作之间插入G04指令,以获得时间。

6)当用G00~G03指令之一取消固定循环时,若G00~G03指令之一和固定循环出现在同一程序段,则有如下两种格式:

①(G00~G03)G**X Y Z R Q P K F L,此时按固定循环运行。

②G**(G00~G03)X Y Z R Q P K F L,此时按G00~G03指令之一运行在固定循环程序中。

7)如果在固定循环程序段中指定了辅助功能M,则在循环的最初定位时送出M信号,等待M信号完成,才能进行孔加工循环。

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图5-52 钻孔循环编程

10.固定循环功能应用举例

【例5-33】编写如图5-52所示零件的钻孔循环程序。

在图5-52中,设Z轴开始点距工件表面20mm处,切削深度为20mm。先用ϕ10的钻头钻孔,再用ϕ16的钻头扩孔,最后用ϕ20的钻头扩孔。其参考程序如下:

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【例5-34】编写如图5-53所示零件的螺纹加工程序。

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图5-53 螺纹加工编程

在图5-53中,设Z轴开始点距工件表面50mm处,切削深度为10mm。先用ϕ10.5的钻头钻孔,再用M12的丝锥攻丝。其参考程序如下:

%4400(用G81钻孔);

G54G90;

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