劉曉超 ， 曹占光

（1.河南工業(yè)和信息化職業(yè)學院，河南 焦作 454000；2.鞏義市第一中等專業(yè)學校，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（進給量0 或非0），可加工凹坑或凸臺，Z 坐標沿一個方向單調(diào)增加，而X坐標可以遞增或遞減。

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 軸方向每次進刀加工量，取值范圍為0.001 mm～99.999 mm，無正負符號半徑加工值，進刀的方向由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，沒有正負符號的半徑數(shù)據(jù)值，退刀的方向與進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軸方向坐標偏移，即A’點與A 點X 軸坐標方向絕對坐標的差值。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A 點數(shù)據(jù)值快速移動到A’點數(shù)據(jù)值，X軸移動Δu、Z 軸移動Δw。從A’沿X 軸方向移動Δd，進刀的速度按復(fù)合固定循環(huán)G71指令定義的進給速度開始加工，進刀加工方向與A 點數(shù)據(jù)值→B 點數(shù)據(jù)值的方向一致。Z 軸方向切削進給到粗車輪廓，進給方向與B 點數(shù)據(jù)值→C 點數(shù)據(jù)值Z 軸坐標變化一致[4]。X 軸方向、Z 軸方向按邊界輪廓加工到本次進給的起點，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，機床將不會運動[6]。

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

4 ）刀補指令在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)上再形成刀補軌跡，G71 將以刀補后的軌跡為精加工軌跡[7]。

5）進給保持與單段均有效。

6）G71不得嵌套使用。

7）加工開始的A 點必須是X 最大的位置，其余軌跡的X坐標不得大于起點的X坐標。

注意：刀補后圓弧頂點可能超過起點的X 坐標，刀補后Z 向可能產(chǎn)生單調(diào)性錯誤；各種刀補或編程計算造成的軌跡起點終點誤差限，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 加工編程實例如圖7所示。

圖7 類型I 加工編程實例

示例二：類型II 加工編程實例如圖8所示。

圖8 類型II加工編程實例

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行的軌跡來進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)控機床系統(tǒng)內(nèi)部自動計算出刀具的加工軌跡，機床會按照系統(tǒng)內(nèi)部自動規(guī)劃好的運行軌跡對零部件進行多次固定循環(huán)車削，并全程按照機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，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。