加工中心基本编程指令要点

4.2.2　加工中心基本编程指令要点

1.自动换刀指令

加工中心不同于数控铣床的功能之一，即可以实现自动换刀。

指令格式：M06T＿＿；

式中，T表示刀号。

不同的加工中心，其换刀程序也是有所不同的，对于盘式刀库来说一般选刀和换刀同时进行，而对于链式刀库来说一般选刀和换刀分开进行，其选刀动作可以与机床加工重合起来，即利用切削时间进行选刀，这样可以缩短换刀时间，提高整个程序的加工效率，当今一些加工中心的换刀时间只需要1.5s。

加工中心换刀时会自动将主轴准停，所以换刀完毕后必须启动主轴，方可进行下面程序段的加工内容。

绝大多数加工中心都规定了换刀点位置，即定距换刀，主轴只有移至这个位置，机床才能执行换刀动作。有些加工中心在执行M06换刀指令时，主轴可以自动返回换刀点；而有些机床则不可以，必须在M06前加程序段，指令主轴移至换刀点，如：G28Z0等指令。

一些加工中心在换刀过程中是不允许暂停的，否则机床会报警，甚至出现乱刀等后果，必须等换刀动作全部完成后方可暂停。

编程举例：

方法一（选刀和换刀同时进行）：

N10G28Z0；　　主轴回换刀点

N20M06T02；　　主轴换上2号刀

方法二（选刀和换刀分开进行）：

N10G01Xl0Yl0F200T02； 在切削过程中选2号刀

……

N70G28Z0；　　　主轴回换刀点

N80M06；　　　　主轴换上2号刀

N90M03S2000T03；预选3号刀

2.子程序

编程时，为了简化程序的编制，当一个工件上有相同的加工内容时，常用调子程序的方法进行编程。调用子程序的程序叫做主程序，被调用的程序叫做子程序。子程序的编号与一般程序基本相同，只是程序结束字为M99，表示子程序结束，并返回到调用子程序的主程序中。

指令格式：M98P＿L＿；

式中，P表示调用的子程序号，后面跟4位阿拉伯数字；L表示调用次数，后面跟4位阿拉伯数字，省略时为调用一次。

M99有两种用法：

（1）当子程序的最后程序段只用M99时，子程序结束返回，返回到调用程序段后面的一个程序段，如图4-23所示。

（2）一个程序段号在M99后由P指定时，系统执行完子程序后，将返回到由P指定的那个程序段号上，如图4-24所示。

图4-23　M99用法一

图4-24　M99用法二

例：如图4-25所示，在一块平板上加工6个边长为10mm的等边三角形，每边的槽深为2mm，工件上表面为Z向零点。其程序的编制就可以采用调用子程序的方式来实现（编程时不考虑刀具补偿）。

图4-25　零件图样

主程序：

O10

N10G54G90G00Z40；　　　　　建立工件加工坐标系

N20M03S800；　　　　　　　主轴启动

N30G00Z3；　　　　　　　　　快进到工件表面上方

N40G01X0Y8.66F200；　　　　到1＃三角形上顶点

N50M98P20；　　　　　　　　调20号切削子程序切削三角形

N60G90G01X30Y8.66；　　　　到2＃三角形上顶点

N70M98P20；　　　　　　　　调20号切削子程序切削三角形

N80G90G01X60Y8.66；　　　　到3＃三角形上顶点

N90M98P20；　　　　　　　　调20号切削子程序切削三角形

N100G90G01X0Y-21.34；　　　到4＃三角形上顶点

N110M98P20；　　　　　　　　调20号切削子程序切削三角形

N120G90G01X30Y-21.34；　　到5＃三角形上顶点

N130M98P20；　　　　　　　调20号切削子程序切削三角形

N140G90G01X60Y-21.34；　　到6＃三角形上顶点

N150M98P20；　　　　　　　20号切削子程序切削三角形

N160G90G01Z40F2000；　　　抬刀

N170M05；　　　　　　　　主轴停

N180M30；　　　　　　　　程序结束

子程序：

O20

N10G91G01Z-2F100；　　　　在三角形上顶点切入（深）2mm

N20G01X-5Y-8.66；　　　　　切削三角形

N30G01X10Y0；　　　　　　　切削三角形

N40G01X5Y8.66；　　　　　　切削三角形

N50G01Z5F2000；　　　　　　抬刀

N60M99；　　　　　　　　　子程序结束

3.简化编程指令

（1）比例缩放

比例及镜像功能可使原编程尺寸按指定比例缩小或放大；也可让图形按指定规律产生镜像变换。

G51为比例编程指令；G50为撤销比例编程指令。G50、G51均为模态G代码。

①各轴按相同比例编程

指令格式：G51X＿Y＿Z＿P＿；

G50；

式中，X、Y、Z为比例中心坐标（绝对方式）；P为比例系数，最小输入量为0.001，比例系数的范围为：0.001～999.999。执行该指令以后，所有的移动指令从比例中心点开始，实际移动量为原数值的P倍。P值对偏移量无影响。

例：在图4-26中，P₁～P₄为原编程图形，P′₁～P′₄为比例编程后的图形，P₀为比例中心。

②各轴以不同比例编程

各个轴可以按不同比例来缩小或放大，当给定的比例系数为-1时，可获得镜像加工功能。

指令格式：G51X＿Y＿Z＿I＿J＿K＿；

　　　　　G50；

式中，X、Y、Z为比例中心坐标；I、J、K为对应X、Y、Z轴的比例系数，在±0.001～±9.999范围内。比例系数与图形的关系见图4-27。其中：b/a为X轴系数；d/c为Y轴系数；O为比例中心。

图4-26　各轴按相同比例编程

图4-27　各轴以不同比例编程

（2）镜像功能

当零件上存在关于某个坐标轴对称的加工内容时，可以使用镜像加工指令来编制加工程序，在一般情况下，镜像加工指令需要和子程序调用一起使用。

指令格式如下：

G51.1X0；关于直线X＝0对称，即关于Y轴对称，

G51.1Y0；关于直线Y＝0对称，即关于X轴对称，

G51.1X0Y0；关于点（0，0）对称，即关于编程原点对称，

G50.1X0；取消关于直线X＝0对称，即取消关于Y轴对称，

G50.1Y0；取消关于直线Y＝0对称，即取消关于X轴对称，

G50.1X0Y0；取消关于点（0，0）对称，即取消关于编程原点对称。

在程序关于Y轴对称状态下，当程序中X坐标为A时，实际刀具运动轨迹的X坐标为-A，而Y坐标不变。

在程序关于X轴对称状态下，当程序中Y坐标为B时，实际刀具运动轨迹的Y坐标为-B，而X坐标不变。

在程序关于原点对称状态下，当程序中X坐标为A、Y坐标为B时，实际刀具运动轨迹的X坐标为-A，而Y坐标为-B。

镜像加工并不一定要求关于坐标轴对称，它可以关于任意直线或任意点对称。如程序G51.1X5；即关于直线X＝5对称。如程序G51.1X7Y10；即关于点（7，10）对称，但在实际加工中这种情况不多。

例：编制如图4-28中所示的4个凹腔的加工程序，使用T03号刀，直径12mm。

图4-28　镜像加工零件

O0002； 主程序

N1OM06T03；

N2OM03S2500；

N30G54G00XO YO M08；

N40G43G00Z50H01；

N50M98P0003；　　　加工第二象限

N60G51.l X0；　　　加工第一象限

N70M98P0003；

N80G51.1YO；　　　加工第四象限

N90M98P0003；

N100G50.1XO；　　　加工第三象限

N110M98P0003；

N120G50.1YO；

N130G49GOO Z50M09；

N140M05；

N150M02

O0003；　　　　　　子程序

N10G00X-15Y15；

N20G00Z5；

N30G01Z-2F100；

N40G41G01X-25D03F300；

N50G01Y12；

N60G03X-18Y5R7；

N70G0lX-15；

N80G03X-15Y25R10；

N90G01X-18；

N100G03X-25Y18R7；

N110G0lY15；

N120G40G0lX-15；

N130G00Z50；

N140M99；

参数设置：D03＝6。

注意：由于使用了镜像功能，刀具的行走方向会随之变化，在上例中，加工第二象限内的凹腔时用的是左补偿（顺铣），而加工第一象限内的凹腔时则变成了右补偿（逆铣），加工第四象限内的凹腔时用的是左补偿（顺铣），加工第三象限内的凹腔时用的是右补偿（逆铣）。由于切削方向的不同，会带来加工表面质量的不同，因此在加工表面质量要求高的零件时，要慎用镜像功能。

（3）坐标系旋转功能

该指令可使编程图形按照指定旋转中心及旋转方向旋转一定的角度。

指令格式：G68X＿Y＿R＿；

　　　　　……

　　　　　G69；

式中，X、Y为旋转中心的坐标值（可以是X、Y、Z中的任意两个，它们由当前平面选择指令G17、G18、G19中的一个确定）。当X、Y省略时，G68指令认为当前的位置即为旋转中心；R为旋转角度，逆时针旋转定义为正方向，顺时针旋转定义为负方向。

注意：

①当程序在绝对方式下时，G68程序段后的第一个程序段必须使用绝对方式移动指令，才能确定旋转中心。如果这一程序段为增量方式移动指令，那么系统将以当前位置为旋转中心，按G68给定的角度旋转坐标。

②旋转平面一定要包含在刀具半径补偿平面内。

③在比例模式时，如再执行坐标旋转指令，旋转中心坐标也执行比例操作，但旋转角度不受影响，这时各指令的排列顺序如下：

G51

G68

G41/G42

G40

G69

G50

例：编制如图4-29所示的凸台。

图4-29　旋转指令加工零件

O0001；

Nl0M06T01；

N20M03S1200；

N25G68X0Y0R15；　　　　　开始坐标旋转

N30G54G00X0Y-45M08；

N40G43G00Z50H01；

N50G00Z5；

N60G01Z-4F500；

N70G41G01X0Y-17.5D01F230；

N80G01X-25，R7.5；　　　倒圆角

N90G01Y17.5，R7.5；

N100G01X25，R7.5；

N110G01Y-17.5，R7.5；

N120G01X0；

N130G40G01X0Y-45F500；

N140G49G00Z50M09；

N150G69；　　　　　　　结束坐标旋转

N160M05；

N170M02；

4.孔加工固定循环指令

在前面介绍的常用加工指令中，每一个G指令一般都对应机床的一个动作，它需要用一个程序段来实现。为了进一步提高编程工作效率，FANUC 0i系统设计有固定循环功能，它规定对于一些典型孔加工中的固定、连续的动作，用一个G指令表达，即用固定循环指令来选择孔加工方式。

常用的固定循环指令能完成的工作有：钻孔、攻螺纹和镗孔等。这些循环通常包括下列六个基本操作动作：

①在XY平面定位；

②快速移动到R平面；

③孔的切削加工；

④孔底动作；

⑤返回到R平面；

⑥返回到起始点。

图4-30　固定循环的基本动作

如图4-30中实线表示切削进给，虚线表示快速运动。R平面为在孔口时，快速运动与进给运动的转换位置。

常用的固定循环有高速深孔钻循环、螺纹切削循环、精镗循环等。指令格式：

G90/G91G98/G99G73～G89X＿Y＿Z＿R＿Q＿P＿F＿K＿；式中，G90/G91—绝对坐标编程或增量坐标编程；

G98—返回起始点；

G99—返回R平面。

G73～G89—孔加工方式，如钻孔加工、高速深孔钻加工、镗孔加工等；

X、Y—孔的位置坐标；

Z—孔底坐标；

R—安全面（R面）的坐标。增量方式时，为起始点到R面的增量距离；在绝对方式时，为R面的绝对坐标；

Q—每次切削深度；

P—孔底的暂停时间；

F—切削进给速度；

K—规定重复加工次数。

固定循环由G 80或01组G代码撤销。

（1）高速深孔钻循环指令G73

G73用于深孔钻削，在钻孔时采取间断进给，有利于断屑和排屑，适合深孔加工。图4-31所示为高速深孔钻加工的工作过程。其中Q为增量值，指定每次切削深度，d为排屑退刀量，由系统参数设定。

图4-31　高速深孔钻循环

例：对图4-32所示的5-Φ8深为50mm的孔进行加工。显然，这属于深孔加工。

图4-32　应用举例

加工程序为：

O0010

N10G54G90G0Z60；　　　　　　　　建立加工坐标系，到Z向起始点

N20M03S600；　　　　　　　　　　主轴启动

N30G99G73X0Y0Z-50R10Q5F50；　　　选择高速深孔钻方式加工1号孔

N40　　　　X40；　　　　　　　　选择高速深孔钻方式加工2号孔

N50　　　　X0Y40；　　　　　　　选择高速深孔钻方式加工3号孔

N60　　　　X-40Y0；　　　　　　　选择高速深孔钻方式加工4号孔

N70G98　　　X0Y-40；　　　　　　选择高速深孔钻方式加工5号孔

N80M05；主轴停

N90M30；程序结束并返回起点

上述程序中，选择高速深孔钻加工方式进行孔加工，并以G99确定每一孔加工完后，回到R平面。设定孔口表面的Z向坐标为0，R平面的坐标为10，每次切深量Q为5，系统设定退刀排屑量d为2。

（2）螺纹加工循环指令（攻螺纹加工）

①G84（右旋螺纹加工循环指令）

G84指令用于切削右旋螺纹。向下切削时主轴正转，孔底动作是变正转为反转，再退出。F表示导程，在G84切削螺纹期间速率修正无效，移动将不会中途停顿，直到循环结束。G84右旋螺纹加工循环工作过程见图4-33。

图4-33　螺纹加工循环

②G74（左旋螺纹加工循环指令）

G74指令用于切削左旋螺纹。主轴反转进刀，正转退刀，正好与G84指令中的主轴转向相反，其他运动均与G84指令相同。

（3）精镗循环指令G76

G76指令用于精镗孔加工。镗削至孔底时，主轴停止在定向位置上，即准停，再使刀尖偏移离开加工表面，然后再退刀。这样可以高精度、高效率地完成孔加工而不损伤工件已加工表面。

程序格式中，Q表示刀尖的偏移量，一般为正数，移动方向由机床参数设定。

G76精镗循环的加工过程包括以下几个步骤：

①在X、Y平面内快速定位；

②快速运动到R平面；

③向下按指定的进给速度精镗孔；

④孔底主轴准停；

⑤镗刀偏移；

⑥从孔内快速退刀。

图4-34所示为G76精镗循环的工作过程示意图。

图4-34　精镗循环的加工

本系统固定循环功能见表4-2。

表4-2　孔加工固定循环功能