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發(fā)表于 2006-3-13 11:42:21
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數(shù)控加工中特殊G、M代碼的使用
數(shù)控加工中特殊G,、M代碼的使用
( q c- d8 @) B( z數(shù)控文字地址程序段格式中,，G代碼、M代碼分別表示準備功能宇和輔助功能字,，G,、M代碼在不同數(shù)控系統(tǒng)中分別表示不同的數(shù)控功能，有些數(shù)控系統(tǒng)還規(guī)定可使用幾套G,、M代碼指令,，這就為數(shù)控加工工藝的制訂，數(shù)控加工程序的編制以及加工程序調試增添了許多靈活性,，特別是特殊G,、M代碼的合理使用，對保證零件的加工質量和精度,，防止數(shù)控機床各加工軸之間或刀具之間的干涉,，提高數(shù)控機床的安全、穩(wěn)定運行具有積極的現(xiàn)實意義,。
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) w- C* X8 Z1 q; K& ?2 數(shù)控加工中特殊G,、M代碼的使用
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- W7 A) K, R* L q% C% h1) 延時G04指令 $ B& A+ J" s" \% {- _
# t$ q/ |5 v, S$ Z/ Z" a延時G04指令，其作用是人為暫時限制運行的加工程序,，在程序中表示為“G04X-,，或G04U-，或G04P-”,。如“N0050 G04 X1.0”,，表示當執(zhí)行到此程序段時，進給中止1秒后再繼續(xù)執(zhí)行后續(xù)程序指令,。G04指令中的延時時間在編程時設定,，其選擇范圍為“0.001～99999.999秒或轉(用 X或U指令的IS-B增量系統(tǒng))。1～99999999延時時間單位為0.0001秒或轉(用P指令的IS-C增量系統(tǒng))”,。G04延時指令一般使用的幾種情況為：①對不通孔作深度加工時,，刀具送給到規(guī)定深度后，用G04指令可使刀具作非進給光整切削加工,，然后退刀,，保證孔底平整,，并使相關表面無毛刺；②溝槽時,，在槽底應讓主軸空轉幾轉再退刀,。一般退刀槽都不須精加工，采用G04延時指令,，有利于槽底光滑,，提高零件整體質量；③數(shù)控車床上,，在工件端面的中心鉆60°的頂尖孔或倒45°角時,，為使孔側面、及倒角平整,，使用G04指令使工件轉過1轉后再退刀,；④車削軸類零件臺肩，在刀具送給運行方向改變時,，應在改變運行方向的指令間設置G04指令,，以保證軸肩端與工件軸線的垂直度。
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9 P4 A8 e/ s( ]) y) s除以上一般使用情況,，在實際數(shù)控加工的使用中,，嘗試著一些特殊使用的分析和研究，并從中得到了新啟示： 3 i7 L% c5 ~5 T& y/ a, f
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(1) 采用步進電機為進給驅動系統(tǒng)的數(shù)控機床,，特別是國內改進設計的數(shù)控機床,，在高精度加工中，為避免頻率變化過快造成對位移精度的影響,，常人為將快速點進位G00指令路經分解為2個程序段,，段1為快速點進位，段2為直線插補,。由于高速點進位運行在開始時為升速,，當升到設定的速度頻率時為正常勻速運行，接近到達定位點時為降頻(就是常說的自動升降速),。在段1后如果設置延時G04指令,，可保證高速運行降頻完全穩(wěn)定后，再低速運行,，使控制精度得以提高,。特別是對于數(shù)控鉆床加工時的孔定位特別明顯。 2 K. i/ r) s9 j0 t/ M1 L$ \1 C
9 `" T0 k& r/ Z/ d. x(2) 大批量單件加工時間較短的零件加工中,，啟動按鈕頻繁使用,，為減輕操作者由于疲勞或頻繁按鈕帶來的誤動作，用G04指令代替首件后零件的啟動。延時時間按完成1件零件的裝卸時間設定,，在操作人員熟練地掌握數(shù)控加工程序后,，延時的指令時間可以逐漸縮短，但需保證其一定的安全時間,。零件加工程序設計成循環(huán)子程序，G04指令就設計在調用該循環(huán)子程序的主程序中,，必要時設計選擇計劃停止M01指令作為程序的結束或檢查,。
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(3) 數(shù)控車床用絲錐攻中心螺紋時，需用彈性筒夾頭攻牙,，以保證絲錐攻至螺紋底部時不會崩斷,，并在螺紋底部設置G04延時指令，使絲錐作非進給切削加工,，延時的時間需確保主軸完全停止,，主軸完全停止后按原正轉速度反轉，絲錐按原導程后退,。
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# a l) u; ?3 I程序舉例： 8 o) x) s/ J. h' @# O
M03 S300,；攻牙主軸轉速不能太快 . `1 e% z& O1 x- P: ]' q5 G$ K
G00 XO Z5.0；至工件中心坐標
' C/ A; o4 y9 HG32 Z-20.0 F1.0 M05,；攻絲完畢后主軸停止 9 j2 a( c3 D6 X) @: u
G04 X5.0,；絲錐延時5秒作非過給切削加工
3 G( J! @3 ^# a. L' C3 aG32 Z5.0 M04；主軸反轉,，絲錐后退 * K& `/ d2 ?. z5 ?, H! |% e' c) j
' w& {6 `! L& y8 F
(4) 鎖孔完畢退刀時,，為避免退刀時留下螺旋劃痕而影響表面粗糙度，應使鏜刀在孔底作非進給停留,，待主軸完全停止后再退刀,。退刀時會留下垂直端面的退刀劃痕，一般在鏜孔加工工藝中是允許該退刀劃痕存在的,，利用該劃痕還可以判斷所鏜孔的形狀誤差,。 - E- d# @8 ^" P* X; c# e
) k% S: o2 C2 ?; g8 D" L5 K
(5) 在發(fā)訊指令后須設置G04指令，以保證有足夠的時間延時,，等待發(fā)訊指令規(guī)定要求的動作開始或完成后,，再運行后續(xù)程序，以確保加工的可靠性,。如換刀位,、開啟關閉主軸、潤滑或接通其它信號等,。如：瑞士碧瑪泰公司的S-188雙主軸雙刀塔數(shù)控車銑中心,，配NUM 1050數(shù)控系統(tǒng)，在自動拉料時的程序為： ; n( v# L' {0 D5 m
# S3 q$ y7 T3 k6 S" mN0160 M60,；夾具打開允許
0 |2 E1 C, l0 b% xN0170 M169,；夾具打開
6 e, C2 X9 ~+ o; |/ E. [8 e; @N0180 G04 FO.3
; D9 U3 p5 Q! [* TN0190 G01 ZL1,；L1已賦值
7 z1 C! M, A/ O/ F) N% ]1 oN0200 M168；夾具夾緊 ( R! o; O6 d, n% L( k1 C
N0210 G04 FO.3 2 b& X0 t5 `) O+ n
) x% j- f& }0 I(6) 在主軸轉速有較大的變化時,，可設置G04指令,。目的是使主軸轉速穩(wěn)定后，再進行零件的切削加工,，以提高零件的表面質量,。 + r( q( ^& ~. Q ~+ D2 u
. r+ q9 n1 L1 O* q0 l* T4 U/ K. Y程序舉例：
9 }& ]- j7 A" W& S/ rN0010 S1000 M13；主軸轉,、冷卻液開 G A( l6 g) M* v! T4 {
N0020 T0302 7 B8 m3 P- `4 h3 Z/ R
N0030 G01 X32.4 FO.1 + A. ?) E/ N. c: C/ o9 Z
N0040 S3500 M03,；主軸轉速有較大的變化
, L6 m/ b! O: f3 {4 `3 {N0050 G04 XO 6；延時 0． 6S 8 r3 w2 L; p: P( B& N* |3 o9 z
N0060 G01 Z-10.0 FO.02 1 X8 ~% G! s2 W5 r
~" U# \/ G: [' y A7 P' w+ S! x(7) 在加工程序中有多種功能順序執(zhí)行時,，必須設置G04指令,。如機械手接零件、雙主軸同步,、從第1刀塔轉換到第2刀塔加工等等,，按動作的復雜程度，設定不同的G04延遲量,，以使前一動作完全結束,，再進行下一動作，避免干涉,。
! J* M1 G3 q3 ]- H( x# h5 c+ e
; h6 }' y2 {5 [: ] A0 G, b(8) 在銑加工過程中,，當加工刀徑相同的圓弧角時，可設置G04指令,�,？梢韵尩端鶐淼腻F度和實際加工的R偏差，但圓弧角的表面質量會下降,。
2 M1 A0 j1 |1 A r8 l# c
! V/ V6 h6 Y g T8 c程序舉例： 5 ? R% @) H) T& O
N0120 G03 X20.5 Y18.6 R6 F100 4 r& L1 W6 H6 M! n) |! k
N0130 G04 XO.5 9 j( I7 ~% S. V. S
N0140 G01 Y50.5 F300 1 }' F" _# K# V1 v2 D6 g( ]
) q. O" T Q# D, L5 D5 g2 [(9) 在主軸空運行時,，用G04設置每檔轉速的時間，編一段熱機程序,，讓設備自動運行,，可以使熱機的效果更加的良好。 1 }! G% j! {7 j' g, T: F
. ?, ?% \7 G [8 X: J# }; s9 M' `7 v
如：
$ [0 r; b" B1 }/ X* w# h' {N0220 M03 S1000
x x( ?0 r7 l3 [/ G) t3 kN0230 G04 X600
: Y1 |- B6 g% L3 e. G# `/ m" J& {. JN0240 S5000
' B$ q1 e. h. oN0250 G04 X600
7 j+ c/ E; x; q" B1 j& \0 HN0260 S10000
/ E6 W7 P& b ^( H" _5 a& [6 E8 `N0270 G04 X600 2 ]& H- _8 \/ c8 |, S! b8 H
2 q6 P# l% `: u0 J, N: z+ z) e% O2) 返回參考點G26,、G27,、G28、G29指令 $ q" F9 z0 u8 s3 V- p, R# ?6 v9 O7 \
' J" F/ L6 e/ G
參考點是機床上的一個固定點,，通過參考點返回功能刀具可以容易地移動到該位置,。參考點主要用作自動換刀或設定坐標系，刀具能否準確地返回參考點，是衡量其重復定位精度的重要指標,，也是數(shù)控加工保證其尺寸一致性的前提條件,。 % O* k/ _2 m3 u4 U, @
1 i- K! d5 P6 J L7 |! E
實際加工中，巧妙利用返回參考點指令,，可以提高產品的精度,。
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4 Z; j3 R5 \, }7 q4 i! O _: F(1) 對于重復定位精度很高的機床，為了保證主要尺寸的加工精度,，在加工主要尺寸之前,，刀具可先返回參考點再重新運行到加工位置。如此做法的目的實際上是重新校核一下基準,，以確定加工的尺寸精度,。 4 b: Z# a& v0 C& X
( m4 w: r1 U' g/ A# ?* W1 g: j# H
(2) 對于多軸聯(lián)動機床,，特別是多軸多刀塔機床,，程序開始段，一般設回參考點指令,，避免換刀或多軸聯(lián)動加工時出現(xiàn)干涉情況,。
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1 [$ M# o6 G0 W' s. g# K(3) 四軸以上的加工中心在進行B軸旋轉前，雙主軸車床在主,、副軸同步加工前,，設置回參考點指令，可防止發(fā)生撞刀事故,。如：HERMLE 600U五軸五聯(lián)動立式加工中心,，配Heidenhain i530數(shù)控系統(tǒng)，其B軸可±110°旋轉,，而刀庫在主軸后面,，在B軸旋轉前，都加回參考點指令,。 , P8 p$ B9 S) b4 n8 r% V& y z
: m8 b$ { l' t' e* o2 J; A( X
(4) 雙主軸車床,，只在一主軸加工時，用回參考點指令,，使另一主軸在參考點位置,，能使程序順利執(zhí)行并保證加工精度。如 S188雙主軸雙刀塔數(shù)控車銑中心,，只在一個主軸加工零件時,，首先用G28指令，將另一主軸和刀塔返回參考點位置,，以便加工順利進行,。 & V( w# G1 L; p/ v6 Z2 t; K2 W* b
6 I; }2 w! d( J6 X: V' K
(5) 對于多軸縱切機床，當因各種原因要封閉某一軸時，用回參考點指令,，使此一軸在參考點位置,，然后再進行封閉，能保證此軸的位置度,。如TONUS DECO2000機床,，因加工要求必須封閉X4和Z4軸，在此情況下,，在進行系統(tǒng)屏蔽X4和Z4軸之前,，執(zhí)行返回參考點操作。
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2 q. n4 `+ r& S2 L, E(6) 在修理某一軸的伺服單元時,，一般先進行回參考點操作(如有可能),，以避免在該軸失電時，坐標位置的丟失,。如美國哈挺公司COBRA 42機床,，因X軸電機運轉有雜音需檢查，在檢查前執(zhí)行返回參考點操作,。 1 z9 I# w9 x$ A4 M
3 L$ K, k/ A) X' h! F$ g! ~3) 相對編程G91與絕對編程G90指令
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相對編程是以刀尖所在位置為坐標原點,，刀尖以相對于坐標原點進行位移來編程。就是說,，相對編程的坐標原點經常在變換,，運行是以現(xiàn)刀尖點為基準控制位移，那么連續(xù)位移時,，必然產生累積誤差,。絕對編程在加工的全過程中，均有相對統(tǒng)一的基準點,，即坐標原點,，所以其累積誤差較相對編程小。
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9 S+ O0 f1 m5 Q- R& N數(shù)控車削加工時,，工件徑向尺寸的精度比軸向尺寸高,，所以在編制程序時，徑向尺寸最好采用絕對編程,，考慮到加工時的方便,，軸向尺寸采用相對編程，但對于重要的軸向尺寸,，也可以采用絕對編程,。數(shù)控銑床加工時，對于重要的尺寸應采用絕對編程,。在數(shù)控車銑加工中心加工零件時,，一般在車加工時用相對編程,，變換為銑加工時，用絕對編程,。如：EMCO 332數(shù)控車銑中心,，配西門子 840D數(shù)控系統(tǒng)，雙主軸雙刀塔,，在進行車銑加工時的程序： . L! p- w4 A6 G7 P% N9 I
9 o/ s$ Q2 S1 O8 R/ Y3 F u: | ~3 @+ U
M06 T10
4 ^( C9 h2 _6 s5 |M38,；車方式，默認在G91相對編程
* G( A8 _. a4 ]2 oM04 S1000 M08 $ T7 }) ^0 d" j8 r$ M+ W' _3 Z
G95 FO.03
H" y% M$ Z! aG00 X8.0 YO Z10.0
( E! }$ C- Y) `9 R2 JG00 Z1.0
! v9 J% r3 q, xG01 Z-11.55 FO.01 1 N7 Y$ ~/ m; p5 t* V# |
M06 T13 ( X* c* t3 y6 T7 E1 K, r
M39,；銑方式,，G91相對編程、G90絕對編程
2 J9 m7 m4 f" E# r. s* HG00 G90 X-L12 Z1,；L12已賦值
: c" s* b. p: Q! [$ [0 M% oG01 G90 Z-9.5 F1200 % M& ~# c0 m3 c% N5 f7 E9 \3 L
G01 G91 XO.30
3 s$ F E7 f A6 d8 tG00 G90 Z1 . i! a+ R) @4 v
7 q" n x6 K# M% _另外,，為保證零件的某些相對位置，按照工藝的要求,，進行相對編程和絕對編程的靈活使用,。
0 b2 n& q2 ~2 l# W# }( v
; Z* }: V, k- \4) 主軸松開夾緊指令
/ R% z m" l3 H: z
( V/ ~8 ?# ~/ V* @% A W1 J5 {主軸松開和夾緊指令，在正常的情況下,，是裝卸零件時使用,，但對于多主軸車床來說,，還有其他的用途：
2 ~3 a7 R7 J- I/ Z, d& Q6 K% \+ | L4 N5 q# h. w
(1) 用于雙軸同步加工,。在加工細長軸類零件時，用主,、副軸分別夾持零件的兩端,，利用夾套夾緊時的后縮力，使零件處于被拉緊狀態(tài),，再進行切削加工,，可以防止因讓刀產生錐度，并能提高零件表面的加工質量,。 1 C2 ]& a. U# B* G, I
) o/ |7 E$ }: F$ b& |(2) 對于數(shù)控縱切車床,，經過合理地設置主副軸的松開、夾緊指令,，多次拉送料,，分段多次加工，可以加工比額定行程長數(shù)倍的細長零件,。筆者就曾在TONUS DECO2000機床(Z軸行程64mm)上用此方法加工出長96mm的φ0.6mm和φ0.8mm臺階軸,。 " }2 Y$ a3 c; g( t4 k
$ f+ p( b$ m! m; r% O1 W- Z如：TONUS DECO2000機床為數(shù)控縱切車床，配基于FUNAC16系統(tǒng)而改進的,、具有電子凸輪功能的,、專為縱切機床配套的PNT2000(TONUS專利產品)數(shù)控系統(tǒng),，其編程方式有別于一般的車、銑,，每一工步是技流程在各個框圖中分別編,，現(xiàn)僅列主加工工步的程序： 0 z% b: }* K6 K' r
4 J, }$ H9 J1 I, T7 g
G00 G100 Z1=0 X1=1；主軸旋轉,、冷卻,、調刀另有工步 / Y' r! K' W- E8 e; W3 P
G01 X1=0.6 FO.05 : |5 p. l$ J5 q; w" e# e2 p: z
G01 Z1=-60.0 FO.02
0 F' z) x$ t+ ?/ u5 V) yG01 X1=1.2 FO.05
; Q; Z6 Y7 U8 i6 |4 lG00 G100 X1=20
5 W5 e- g) t( b* J7 FM111；松主軸 X5 h* ]5 t1 Q3 y4 W- X
G04 XO.4
. v& }; k$ D* @% A/ U' N: ]* yG01 Z1=0.0 FO.1
& l+ E: r2 n& f0 G Q5 iM110,；主軸第二次夾緊 / \1 y0 u6 w8 c! j3 P0 C6 L* ~. p
G04 XO.4 : F) p2 G: l$ U5 F% T- k5 h
G01 G100 X1=1.2 7 j3 @ `) m, l+ O
G01 X=0.8 F=0.05 . @4 x o9 [* O' F+ ]
G01 Z1=-36.0 FO.02
; N/ G2 `% N2 d7 x& c8 MG01 X1=1.2 FO.05
! N4 P+ t1 @1 WG00 G100 X1=20,；轉換到切斷工步。
: J/ |' z) g! x! H3 E# h* U1 e, g, ~# F2 ^( \7 \$ t& c
5) G53零點漂移指令 : _7 R# p, ~4 y6 s1 f8 S" \ r. T
5 M7 { u( D5 `' }
在一般情況下,，G53～G59等指令,，是運用在零件加工過程中需重新建立編程原點的情況下，如多個零件同時加工等,，但如合理使用此類指令,，可提高機床的效率。
3 w0 @, O" p; m
6 f- }7 ]6 K0 r; l: x對于大部分數(shù)控設備來說,，在開機之后,，必須進行一段時間的熱機，以消除因主軸或刀塔發(fā)熱所帶來的誤差,。如果對機床熟悉,，就可以在加工程序的開頭設置G53～G59等指令，人為進行補償,，可以大幅縮短熱機時間,。如 S-188雙主軸雙刀塔數(shù)控車銑中心，因控制的軸數(shù)較多,，如要尺寸完全穩(wěn)定,，每天需空運行2h左右，經一段時間的摸索,，現(xiàn)用G53指令,，即：G53 XO.04 YO.01。在2h內,，每0.5h減少XO.01 YO.005,，可將熱機時間控制在0.5h以內。
8 F' j, G. W1 `7 w2 P& ?
3 T) \5 S( `8 W+ a5 ~+ b6 E批量生產,，當工作臺可以裝夾數(shù)個零件時,，在編程中運用G53～G59等指令，定義幾個不同的加工原點,，可以一次裝夾加工數(shù)個零件,，節(jié)省換刀時間,，提高工作效率。如 VC750型立式加工中心,，工作臺為850mm×530mm,，所加工零件的坯料為φ160mm，除去裝夾部分,，每次可裝4個零件,。程序如下：
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I& M5 y2 H; AG54 P1 M98 8 P2 ~9 ?. ` r4 P
／G55 P1 M98
* c# E7 X# r1 [- C9 S. K／G56 P1 M98
; z; z S r' _% F' v. A. W／G57 P1 M98 " _# F: {! G- O# k6 Q5 x4 i4 K* \
M99 % ?9 Z5 ^6 n- K- g
將要加工的程序編成子程序(P1號)，在調試時不執(zhí)行帶／的程序,，批量生產后再執(zhí)行,。
8 B+ d( P6 G# e- {; N9 @- G9 z2 \0 f9 ]7 d, a& `. P& F# q
6) G79跳轉指令
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; d v W2 d# j! a4 _$ Q) r: vG79指令為強行跳轉，在車銑復合加工中心的零件加工程序中使用,，可以帶來很大的方便,。如S-188雙主軸雙刀塔數(shù)控車銑中心，配NUM 1050數(shù)控系統(tǒng),，帶自動拉料機構,，在零件加工程序的編制中，如： , J0 C2 M& G, y4 b8 b
, L" w9 R+ u) \4 y) o0 J
$ G79 N2037 . q1 n3 p3 m: i; l Z+ k
N2037 GO X52.0 Z2.0 3 m" p, T3 C& C: T# o8 R
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加入G79指令,，可以很方便地進行各工步程序的調試,，免去一般程序每調一步都要從頭找程序段或在每一程序段結束加 M01的麻煩；同時可以直接跳轉到程序結束句進行割斷,。
2 T2 C$ M+ X1 V. l" _" o) P& X- G Z5 B% Q! N J0 n
7) G09減速與精確定位指令
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G09指令其功能是在執(zhí)行下一條程序之前,，減速并準確地停止在當前條程序所確定的位置。在精加工時使用,，可以使加工的形位尺寸準確,，如 S-188雙主軸雙刀塔數(shù)控車銑中心,，配NUM 1050數(shù)控系統(tǒng)：
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% l4 P4 ^) X$ `$ I% K0 D- _ sG01 Z1 FO.02 ' N4 c/ I. e. A6 k0 R# O8 ^! u
G01 G09 ZO.5
9 H5 C' o7 x% y3 D9 v7 Y, @$ IG01 G09 X9.745 Z-0.4
m. V& N- e! `3 T) ]5 d/ bG01 Z-11.52 ! q% ~: q% A& N$ c! z
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3 結束語
0 l4 G! @% i( x, @- i% c5 E Q& y0 C+ H( H$ {1 c
數(shù)控加工是基于數(shù)控程序的自動化加工方式,，在實際加工中，對G,、M代碼進行深入分析與研究,，對傳統(tǒng)加工方法進行變革，需要有較強的程序指令運用能力和豐富的實踐技能,。作者從事數(shù)控技術教學,、數(shù)控加工及數(shù)控設備的維護近20年，碰到非常多的技術難題,，在特殊G,、M代碼的使用方面，積累了一定的經驗,。在數(shù)控加工程序中,，用好這些特殊G,、M代碼，對提高零件的加工質量和精度,，使用,、維護好數(shù)控機床具有重要意義。
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