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        基于FNAUC 數(shù)控系統(tǒng)G71 循環(huán)指令的應(yīng)用研究

        2023-05-17 01:54:12劉曉超曹占光
        南方農(nóng)機(jī) 2023年11期
        關(guān)鍵詞:粗車程序段精車

        劉曉超 , 曹占光

        (1.河南工業(yè)和信息化職業(yè)學(xué)院,河南 焦作 454000;2.鞏義市第一中等專業(yè)學(xué)校,河南 鄭州 451200)

        FANUC-Oi 數(shù)控系統(tǒng)車削指令中主要有G76(斜進(jìn)刀循環(huán)螺紋加工指令且該指令主要是用在大螺距的螺紋加工中)、G75(較寬的寬槽切槽循環(huán)加工指令)、G74(端面槽循環(huán)切削加工指令且該指令不常用)、G73(數(shù)控車削加工仿形粗車循環(huán)加工指令且該指令常用于鑄造、鍛造零部件加工)、G71(軸類長徑比較大毛坯零件復(fù)合固定循環(huán)加工指令)、G72(盤類類型毛坯零件復(fù)合固定循環(huán)加工指令且該指令不常用)、G70(軸類、盤類復(fù)合循環(huán)指令有精車固定循環(huán)指令)等。其中復(fù)合固定循環(huán)加工指令G71 是數(shù)控車工加工中用來加工毛坯為圓柱材料的內(nèi)、外圓粗車復(fù)合固定循環(huán)指令,加工中粗車需要多次走出循環(huán)走刀才能完成長徑比較大的軸類零部件外徑及內(nèi)徑加工,該指令用于精車前軌跡之間沿橫向切除多余的材料,并留下精車的加工余量U(Δu)、W(Δw),G71指令有兩種粗車加工循環(huán):類型I 和類型II[1],如圖1所示。

        圖1 類型I與類型II外形輪廓區(qū)分圖

        1 G71指令程序格式及說明

        G71 指令部分程序展示如下:

        為保證程序能正確執(zhí)行,兩段G71 應(yīng)按順序連續(xù)兩段編程。N(ns)~N(nf)程序段應(yīng)緊接著G71程序行。從N(ns)段到N(nf)段之間的程序定義了精車軌跡,G71 將在這些軌跡的空間切除材料(粗車),并留下精車余量X(U)Z(W)。類型I:ns段未出現(xiàn)Z(W)指令,用于端面外向工件方向加工,X/Z 坐標(biāo)均沿一個單調(diào)方向不得出現(xiàn)凹坑或凸臺。類型II:ns 段有Z(W)指令(進(jìn)給量0 或非0),可加工凹坑或凸臺,Z 坐標(biāo)沿一個方向單調(diào)增加,而X坐標(biāo)可以遞增或遞減。

        1.1 代碼意義

        復(fù)合固定循環(huán)指令G71 代碼分為兩個部分:第一段G71 指令給出粗車加工時的切削加工用量,每次半徑上的加工去除量Δd(Δd 為粗車加工時X 軸方向每次進(jìn)刀加工量)、X 方向退刀量R(e)和切削加工速度(代碼為F)、主軸轉(zhuǎn)速(代碼為S)、刀具功能(代碼為T)。第二段復(fù)合固定循環(huán)加工指令G71 給出精車加工軌跡的程序段區(qū)間及其加工程序的字符、精車數(shù)控車削加工余量的參數(shù)符號及其參數(shù)規(guī)定的數(shù)據(jù)值。N(ns)~N(nf)中定義精車加工軌跡的若干連續(xù)的程序段,該程序段里邊不能有不移動的指令存在,例如M 指令、刀具指令等,執(zhí)行符合固定循環(huán)指令G71時,實(shí)際加工時刀具沿這些程序軌跡構(gòu)成的空間沿X向、Z向切削除去毛坯上的多余材料[2]。

        1.2 G71相關(guān)參數(shù)代碼說明

        U(Δd):粗車加工時X 軸方向每次進(jìn)刀加工量,取值范圍為0.001 mm~99.999 mm,無正負(fù)符號半徑加工值,進(jìn)刀的方向由ns 程序段的移動(可以采用G00 指令或者G01 指令)決定。U(Δd)為模態(tài)指令,未輸入U(Δd)參數(shù)數(shù)據(jù)時,以FANUC-Oi 系統(tǒng)中參數(shù)#166的值作為進(jìn)刀量。

        R(e):粗車加工時X 軸方向的退刀量,取值范圍為0.001 mm~99.999 mm,沒有正負(fù)符號的半徑數(shù)據(jù)值,退刀的方向與進(jìn)刀的方向是必須相反的,R(e)參數(shù)數(shù)據(jù)為模態(tài),未輸入R(e)參數(shù)數(shù)據(jù)時以FANUC-Oi系統(tǒng)參數(shù)#167的值作為退刀量。

        N(ns):精車數(shù)控車削加工軌跡的程序段第一段段號,該段號必須是整數(shù)值。

        N(nf):精車數(shù)控車削加工軌跡的程序段最后一段段號,該段號必須是整數(shù)值,且必須大于ns。

        U(Δu):X 軸方向粗車加工后留給精車加工的余量數(shù)據(jù)值,編程時取值范圍為±0.001 mm~99.999 mm,粗車加工后的輪廓相對于精車加工的軌跡的X軸方向坐標(biāo)偏移,即A’點(diǎn)與A 點(diǎn)X 軸坐標(biāo)方向絕對坐標(biāo)的差值。U(Δu)未輸入數(shù)據(jù)值時,數(shù)控FANUCOi 系統(tǒng)按Δu=0 處理,即粗車加工循環(huán)X 軸方向不留精車加工的余量數(shù)據(jù)值。

        W(Δw):Z 軸方向粗車加工后留給精車加工的余量數(shù)據(jù)值,編程時取值范圍為±0.001 mm~99.999 mm,粗車加工輪廓相對于精車軌跡的Z 軸坐標(biāo)偏移數(shù)值。W(Δw)未輸入時,數(shù)控FANUC-Oi 系統(tǒng)按Δw=0 處理,即粗車切削加工時候循環(huán)Z 軸方向不留精車車削加工余量數(shù)據(jù)值。類型II:強(qiáng)烈建議W(Δw)=0,否則將會把側(cè)面的余量數(shù)據(jù)值切除掉。

        M、S、T、F:出現(xiàn)在G71 代碼行的F 為粗車的切削加工速度,返程快速由#148指定[3]。

        類型I:刀具加工軌跡圖如圖2所示。

        圖2 G71 指令中類型I 刀具加工軌跡圖

        從起始點(diǎn)A 點(diǎn)數(shù)據(jù)值快速移動到A’點(diǎn)數(shù)據(jù)值,X軸移動Δu、Z 軸移動Δw。從A’沿X 軸方向移動Δd,進(jìn)刀的速度按復(fù)合固定循環(huán)G71指令定義的進(jìn)給速度開始加工,進(jìn)刀加工方向與A 點(diǎn)數(shù)據(jù)值→B 點(diǎn)數(shù)據(jù)值的方向一致。Z 軸方向切削進(jìn)給到粗車輪廓,進(jìn)給方向與B 點(diǎn)數(shù)據(jù)值→C 點(diǎn)數(shù)據(jù)值Z 軸坐標(biāo)變化一致[4]。X 軸方向、Z 軸方向按邊界輪廓加工到本次進(jìn)給的起點(diǎn),如圖3所示。N(ns)段為G00/G01。

        圖3 精車余量U(Δu),W(Δw)的方向與加工方向一覽圖

        類型II:類型II 可以加工X向凸臺或凹槽。

        凹槽和凸臺理論上數(shù)量值沒有限制,N(ns)~N(nf)之間的編程程序段數(shù)量值一般不大于100 段數(shù)值。沿Z 軸數(shù)控車削加工方向的零件圖外形輪廓必須單調(diào)方向有遞增趨勢或者遞減趨勢[5],但是,沿X 軸方向的外形輪廓不必單調(diào)遞增或單調(diào)遞減,(類型Ⅱ)X方向變化比較圖如圖4所示。

        圖4 (類型Ⅱ)X方向變化比較圖

        第一刀加工軌跡不必垂直,如果沿Z 軸為單調(diào)變化的形狀就可進(jìn)行加工,示意圖如圖5所示。

        圖5 (類型Ⅱ)Z方向允許變化圖

        車削后,應(yīng)該退刀,退刀量由徑向R(e)退刀量數(shù)值決定,僅沿X 方向正向退刀代碼執(zhí)行過程:1~34步,(類型Ⅱ)X方向允許變化圖如圖6所示。

        圖6 (類型Ⅱ)X方向允許變化圖

        2 注意事項

        1)N(ns)程序段只能是G01 代碼,必須指定X(U)和Z(W)兩個軸,當(dāng)Z軸不移動時也必須指定W0。

        2)從A 到A’的刀具粗車數(shù)控車削循環(huán)加工的軌跡必須在P 程序段段號(即為首段)中用程序代碼G00 指令或程序代碼G01 指令指定編程程序,且首段的刀具移動方向必須垂直于Z 軸的方向。如:G00/G01 X ,否則會出現(xiàn)報警信息,機(jī)床將不會運(yùn)動[6]。

        3)Δu 和Δw 的符號規(guī)定法則:沿刀具軌跡移動時,X 坐標(biāo)值單調(diào)增加,則Δu 為正數(shù)據(jù)值,否則為負(fù)數(shù)據(jù)值;Z 坐標(biāo)方向數(shù)據(jù)值單調(diào)減小,則Δw 為正數(shù)據(jù)值,否則為負(fù)數(shù)據(jù)值。

        4 )刀補(bǔ)指令在G 7 1 之前必須撤除,在N(ns)~N(nf)程序段里可以重新定義,在精加工軌跡的基礎(chǔ)上再形成刀補(bǔ)軌跡,G71 將以刀補(bǔ)后的軌跡為精加工軌跡[7]。

        5)進(jìn)給保持與單段均有效。

        6)G71不得嵌套使用。

        7)加工開始的A 點(diǎn)必須是X 最大的位置,其余軌跡的X坐標(biāo)不得大于起點(diǎn)的X坐標(biāo)。

        注意:刀補(bǔ)后圓弧頂點(diǎn)可能超過起點(diǎn)的X 坐標(biāo),刀補(bǔ)后Z 向可能產(chǎn)生單調(diào)性錯誤;各種刀補(bǔ)或編程計算造成的軌跡起點(diǎn)終點(diǎn)誤差限,由#165參數(shù)設(shè)定[8]。

        3 編程范例

        以下示例僅表示編程方法及G71 可以處理的各種軌跡形狀,不代表使用合適或不合適的刀具均能加工出圖示零件。

        示例一:類型I 加工編程實(shí)例如圖7所示。

        圖7 類型I 加工編程實(shí)例

        示例二:類型II 加工編程實(shí)例如圖8所示。

        圖8 類型II加工編程實(shí)例

        4 結(jié)語

        綜上所述,F(xiàn)ANUC-Oi 數(shù)控系統(tǒng)中復(fù)合固定循環(huán)G71指令通過定義零部件的加工刀具運(yùn)行的軌跡來進(jìn)行零部件的粗車加工循環(huán),在程序參數(shù)中只需要設(shè)置好粗車加工時X 軸方向每次進(jìn)刀加工量U(Δd)、直徑方向退刀量R(e)、軸線Z方向精加工余量參數(shù)W(Δw)、精車車削直徑余量X 軸方向參數(shù)U(Δu)、切削加工速度F 等值[9],則數(shù)控系統(tǒng)會在數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)內(nèi)部自動計算出刀具的加工軌跡,機(jī)床會按照系統(tǒng)內(nèi)部自動規(guī)劃好的運(yùn)行軌跡對零部件進(jìn)行多次固定循環(huán)車削,并全程按照機(jī)床指令完成車削加工。因此,只有理解透徹該固定循環(huán)指令G71 的加工的功用、加工的特點(diǎn)及加工的使用方法[10],尤其是在數(shù)控車削加工中復(fù)合固定循環(huán)指令G71 的I 類和II 類零部件切削加工類型的特點(diǎn),在編寫輪廓具有凹凸形狀變化的軸類零部件程序的不同之處時,將數(shù)控加工參數(shù)合理賦值并且加以正確應(yīng)用,才能夠最大化地簡化程序數(shù)控加工的編程,提高零部件加工效率和加工質(zhì)量。

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