西门子系统螺旋插补指令优化

西门子系统的螺旋插补指令是：G02/G03 TURN。螺旋插补由G17、G18或G19指令的平面中进行的圆周运动和垂直于该平面的直线运动

组成。螺旋插补的刀具轨迹是一条螺旋线。螺旋插补可以用于铣削螺纹或液压缸的螺旋形润滑槽。802D系统的G17、G18和G19指令的平面中各有5种指令格式。其中，G17指令的平面中的5种指令格式如下（第一组）：

（G17 F_）； XY平面

G02/G03 X_Y_Z_I_J_TURN=_； 终点和圆心

G02/G03 CR=_X_Y_Z_TURN=_； 圆半径和终点

G02/G03 AR=_I_J_； 张角和圆心

G02/G03 AR=_X_Y_Z_TURN=_； 张角和终点

G02/G03 AP=_RP_Z_TURN=_； 极坐标系：极点圆弧

在第一种指令格式中，X、Y是螺旋线终点的坐标值，此坐标值在G90环境下是绝对值、在G91环境下是增量值；TURN的值代表螺旋线中（插补）整圆的个数。当螺旋线正好是整圈（N）时，TURN应等于（指令为）N-1。

这里举一个用西门子802D系统的螺旋插补指令铣整数圈内螺纹的例子（见图4-25）。从下往上铣10圈的M16螺纹。走刀时多走一圈，即走11整圈。采用水平入刀和水平出刀方式。参考程序PP413.MPF如下：

PP413.MPF

N01 G54 G95 G40 G00 X30 Y25 Z100 S1500 M03

N02 T1 D1

N03 Z15 M08； 刀上的A点到达工件之上的C点

N04 Z-20； 刀上的A点到达工件上的D点

N05 G41 G01 X8 F0.05； 刀上的B点到达工件上的E点

N06 G03 Z2 I-8 TURN=10 F0.06； 刀上的B点到达工件上的F点

N07 G40 G00 X0 M09； 刀上的A点到达工件上的G点

N08 Z100 M05；垂直抬刀

N09 M02

此程序用的是螺旋插补指令。指定XY平面时可以省略G17指令。注意N06段中的TURN指令为10，而不是11。螺距2mm在程序中不用单独指令，系统会根据现有的指令值计算出。

图4-25 用西门子802D系统的螺旋插补指令铣整数圈内螺纹

G18指令的平面中的第一种指令格式为：

（G18 F_）；XZ平面(www.xing528.com)

G02/G03X_Z_Y_I_K_TURN=_；终点和圆心

G19指令的平面中的第一种指令格式为：

（G19F_）；YZ平面

G02/G03Y_Z_X_J_K_TURN=_；终点和圆心

图4-26中轨迹对应的第一组第一种格式的指令为：

G17 G02 Xx_CYy_CZz_CIiJj TURN=n；

图4-26中的l是Δz的绝对值，它等于z_C减去z_A，α为终点与起点间对应的小于360°的夹角（绝对值）。i是圆心相对于起点的X向增量值，j是圆心相对于起点的Y向增量值。图示的n等于2。

执行此程序段时，从起点A开始的运行顺序是：先以O点为圆心运行n个整圈到B点，再以相同的导程亦即相同的螺旋升角运行到终点C。由于指令中没有直接给导程P，所以应给出一个计算导程的公式。

设终点C相对于起点A的Z向距离为Δz，终点C与起点A对应的小于360°的夹角为α（绝对值），那么导程P与Δz、指令中TURN数n和α的关系为

式中的α单位为（°）。在此图中Δz的绝对值用l表示。

图4-27所示为西门子系统螺旋插补指令同起点、同圆心、同导程、同整圈数条件下的4种α角。

图4-26 西门子系统螺旋插补指令在G17环境下的轨迹

从图4-27中可以看到，在“四同”的条件下，不同

的α角对应不同的升程Δz，或者说不同的升程Δz对应不同的α角。

图4-28所示为西门子系统螺旋插补指令同起点、同圆心、同升程（Δz）、同整圈数条件下的4种α角。

从图4-28中可以看到，在“四同”的条件下，不同的α角对应不同的导程P，或者说不同的导程P对应不同的α角。

图4-27 西门子系统螺旋插补指令同起点、同圆心、同导程、同整圈数条件下的4种α角

a）终点与起点投影夹角为0°时铣整2圈 b）终点与起点投影夹角为72°时铣2.2圈 c）终点与起点投影夹角为180°时铣2.5圈 d）终点与起点投影夹角为270°时铣2.75圈

图4-28 西门子系统螺旋插补指令同起点、同圆心、同升程、同整圈数的4种α角

a）终点与起点投影夹角为0°时的导程值 b）终点与起点投影夹角为72°时的导程值 c）终点与起点投影夹角为180°时的导程值 d）终点与起点投影夹角为270°时的导程值