固定循环编程指令

5.4.4　固定循环编程指令

加工中心的编程方法与数控铣床基本相同，在这里主要介绍加工中心的固定循环指令的编程方法。

加工中心配备的固定循环指功能主要用于孔的加工，包括钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、攻丝等，使用一个程序段就可以完成一个孔加工的全部动作。继续加工时，如果只是改变孔的位置还不改变孔的加工动作，则程序中的所有模态代码的数据代码可以不必重写，因此简化了程序，FANUC-0I数控系统的固定循环功能如表5-7所示。

表5-7　固定循环功能

1.固定循环的动作

孔加工固定循环如图5-38所示，图中用虚线表示快速进给，用实线表示切削进给，通常由以下六个动作组成：

动作1——x轴和y轴定位　使刀具快速定位到孔加工位置。

动作2——快进到R点　刀具自初始点快速进给到R点。

动作3——孔加工　以切削进给方式执行孔的加工。

动作4——在孔底的动作　包括暂停、主轴准停、刀具移动等动作。

动作5——返回到R点　继续孔的加工而又可以安全移动刀具时选择退刀时选择退刀到R点。

动作6——快速返回到初始点　孔加工完成后一般退刀到初始点。

（1）初始平面　是为安全下刀而规定的一个平面。初始平面到零件表面的距离可以任意设定在一个安全的高度上，当使用同一把刀具加工若干孔时，才使用G98指令使刀具返回初始平面到的初始点。

（2）R点平面　又叫做R参考平面，这个平面是刀具下刀时由快速进给转为切削进给的高度方向平面。距工件表面的距离主要考虑表面尺寸的变化，一般可取2~5mm。使用G99指令时，刀具将返回到该平面的R点上。

（3）孔底平面　加工盲孔时孔底平面就是孔底的Z向高度。加工通孔时一般刀具还要伸出工件底平面一段距离，主要是保证全部孔深都被加工到尺寸；钻削加工时还应该考虑钻头钻尖对孔深的影响。

孔加工循环与平面选择指令（G17，G18，G19）无关，即不管选择了哪个平面，孔加工都是在xy平面上定位并在z方向上钻孔。

图5-38　固定循环的动作

图5-39　G90和G91的坐标计算

2.固定循环的代码

（1）数据形式　固定循环代码中的地址R与地址Z的数据指定与G90或G91的方式选择有关，如图5-39所示。选择G90方式时，R与Z一律取其终点坐标值；选择G91方式时，R则指从其初始点到R点的距离，Z是指从R点到孔底平面上的Z点距离。

（2）返回点平面　固定循环指令执行中由G98或G99确定刀具返回到达的平面。如果指定了G98则自该程序段开始，刀具返回到初始平面；如果指定了G99则返回到R点平面。

（3）固定循环指令的格式：

G73～G89 X___Y___R___Q___P___F___L；

其中：

X、Y——指定要加工孔的位置，输入形式与G90或G91的选择有关；

Z——指定孔底平面位置（与G098或G90或G91的选择有关）；

R——指定R点平面位置（与G90或91的选择有关）；

Q——在G73或G83方式中指定每次加工深度，在G76或G87方式中指定与刀具的径向移动量，Q值一律采用增量值而G90与或G91的选择无关；

P——用来指定刀具在孔底的暂停时间（单位：秒）；

F——指定孔加工的的切削进给速度；

L——指定孔加工的重复次数，忽略此参数时系统默认为L1。

当指定L0时，则只存储孔加工数据而不执行加工动作。如果选择G90方式，刀具在原来的孔位重复加工；如果选择G91方式，则用一个程序段就可实现分布在一条直线上的若干个等距孔的加工。L指令为非模态码，仅在本程序段中有效。

孔加工方式的指令Z、R、Q、P等指令都是模态的，因此只要在开始时指定了这些指令，在后面连续的加工中不必重新指定，仅需要修改变化的数据。

取消孔加工固定循环用指令G80。如果程序中出现了任何01组的G代码，则孔加工的方式也会自动取消。因此用01组的G代码取消固定循环与G80的效果是一样的。

3.固定循环指令的含义

现对各种孔固定循环加工方式简要说明如下：

（1）高速往复排屑钻深孔循环G73指令格式为：

G73 X___Y___Z___R___Q___F___；

孔加工动作如图5-40所示，通过z轴方向的间断进给可以实现断屑与排屑。用Q写入每一次的加工深度（增量值且用正值表示），每次实现的退刀量为d，d的值由系统内的参数设定。

图5-40　G73高速往复排屑钻深孔循环

（2）往复排屑钻深孔循环G83指令格式为：

G83 X__Y__Z___R___Q__F__；

孔加工的动作如图5-41所示，与G73不同的是每次刀具间歇进给后退回到R点平面。此处的d表示刀具间断进给每次下降时由快进变为工进的那一点到前一次切削进给下降的点之间的距离，其d的值由系统内的参数确定。当被加工的孔较深时，可采用G83指令的方式。

图5-41　G83往复排屑钻深孔循环

（3）精镗孔G76指令格式为：

G76 X__Y__Z__R__Q__P__F__；

孔加工的动作如图5-42所示，图中P表示在孔底有暂停，OSS表示主轴准停，Q表示刀具的径向移动量。在孔底主轴定向停止后，刀具按地址Q所规定的偏移量（需用正值，若使用了负值，则负号被忽略）移动，然后退刀。偏移时刀具移动的方向由系统内的参数设定。采用这种方式镗孔可以保证退刀时不会划伤已加工表面。

图5-42　G76精镗孔循环

（4）钻孔G81与锪孔G82如图5-43所示。

G81的指令格式为：G81 X__Y__Z__R___F__；

G82的指令格式为：G82 X__Y__Z__R__P__F__；

G81用于一般的钻孔（通常用来钻中心孔、较浅的孔），G82与G81唯一不同点，就是G82在孔底增加了暂停，因而适用于锪孔或镗阶梯孔。

（5）精镗孔G85与精镗阶梯孔G89

G85的指令格式为：G85 X___Y__Z__R__F__；

G89的指令格式为：G89 X___Y_Z__R__P__F__；

图5-43　G81钻孔与G82锪孔循环

这两种孔加工方式，刀具以切削进给的方式加工到孔底，然后又以切削进给的方式回到R点平面，G89在孔底有暂停，因此适用于精镗孔等加工，如图5-44所示。

图5-44　精镗孔G85与精镗阶梯孔G89

（6）攻右旋螺纹G84、攻左旋螺纹G74

指令格式与G81或G82格式相同，系统根据主轴转速和螺纹的螺距自动计算F值。G84指定主轴在孔底反转，返回到R点平面后主轴恢复正转；G74指定主轴在孔底正转，返回到R平面主轴恢复反转。如果在程序段中指定了暂停并有效，则在刀具到达孔底和返回R点时先执行动作，在攻螺纹期间忽略进给倍率且不能停车，直到完成该固定循环，如图5-45所示。

图5-45　攻右旋螺纹G84与攻左旋螺纹G74

（7）镗孔G86如图5-46所示。

图5-46　镗孔G86指令的方式

指令格式与G81相同，但加工到孔底后主轴停止，当返回到R点平面（用G99时）或初始平面（用G98）后，主轴再重新启动。采用这种方式加工时，如果连续加工的孔间距较小，可能出现刀具已经定位到下一个孔的加工位置，而主轴尚未达到规定转速的情况。为此可以在各个孔加工的动作之间加入暂停指令，以使主轴获得稳定的转速。在使用G74和G84时也有类似的情况，同样应该注意避免。

（8）镗孔G88指令格式为：

G88 X__Y__Z__R__P__F__；

刀具到达孔底后暂停，主轴停止且系统进入进给保持状态。在此情况下可以执行手动操作，但为了安全起见，应该把刀具从孔中退出。为了再启动加工，手动操作后应该再转换到纸带方式或存储器方式，按循环启动按钮，刀具快速回到R点或初始点，然后主轴正转，如图5-47所示。

图5-47　镗孔G88指令的方式

（9）反镗孔G87如图5-48所示。

指令格式为：

G87 X__Y__Z__R__Q__F__；

反镗孔的动作如图5-48所示，x轴和y轴定位后，主轴定向停止，刀具以与刀尖相反的方向按Q值给定的偏移量移动，并快速定位到孔底（R点），在这里刀具按原偏置量返回，然后主轴正转，沿z轴向上加工到z点，在这个位置主轴再次定向停止后，刀具再次按原偏置量反向移动，然后主轴向孔的上方快速移动到达初始平面，并按原偏置返回后主轴正转，继续执行下一程序段，采用这种循环方式时，只能让刀具返回到初始平面而不能返回到R点平面，因为R点平面低于Z点平。本指令参数设定与G76通用。

图5-48　反镗孔G87指令的方式

4.固定循环编程加工实例

如图5-49所示的零件，在其表面要加工17个孔，其中1～10号孔直径为10mm，孔深为50mm；11～144号孔直径为20mm，孔深为50mm；15～17号孔直径为90mm，孔深为100mm。采用孔加工固定循环指令可以大大简化加工程序。

图5-49　加工实例

由于被加工孔的尺寸不同，因此需选用四把不同尺寸的刀具，钻1～14号中心孔用1号刀，刀具长度补偿地址为H01；钻1～10号孔用2号刀，刀具长度补偿地址为H02；钻11～14号孔用3号刀，刀具长度补偿地址为H03；镗15～17号孔用4号刀，刀具长度补偿地址为H04。这四把刀具的具体长度补偿值由刀具预调或在机床Z向对刀确定。

编程坐标系如图所示，零件50mm高的表面为Z向零点。1～14号孔和15～17号孔所在的平面不同，在编程时要特别注意G98、G99和R、Z值的确定，否则会发生撞刀事故，即1号刀钻1～5号孔可以按照回R点的方式进行，但在5号孔加工结束后，必须使刀具回到初始起点，才能越过零件中间的凸台，然后再以回R点的方式钻6～10号孔。当然起始点的位置必须大于凸台的高度，即凸台的绝对值高度为50mm，则起始点Z绝对坐标应当取60mm以上。加工11～14号孔时也是同样的道理，在此不再赘述。