2.5　循环加工指令

切削循环是用一个含G代码的程序段完成几段走刀路线。循环指令可以简化程序,车削循环指令分为固定循环和多重复合循环。固定循环用于完成对加工表面的一次切削,多重复合循环能完成对工件某一加工面多次循环切削。

2.5.1　外圆、内径车削固定循环指令G90

外圆、内径车削固定循环指令G90包括直线切削循环和锥形切削循环。

(1) 直线切削循环G90

车削一次圆柱面,走刀轨迹:A→B→C→D→A,如图2⁃36所示,4段路线为:①AB段,刀具由循环起点快速进刀到切削起点(G00);②BC段,按给定进给速度切削外圆到切削终点(G01);③CD段,切削退刀(G01);④DA段,快速返回到循环起点(G00)。从而完成一次切削外圆。用固定循环G90指令可以完成这4段走刀路线。

直线切削循环程序段格式:G90 X(U)_ Z(W)_ F_;

程序段中,X,Z为绝对坐标编程时表示切削终点C的坐标值;U,W为增量坐标编程时表示切削终点C相对循环起点的相对坐标值。

由于“X(U)”“Z(W)”和“R”的数值在固定循环期间是模态的,如果没有重新指令“X(U)”“Z(W)”或“R”,则原来指定的数据有效。当Z轴移动量没有变化时只要对X轴指定移动指令,就可以重复固定循环,如图2⁃37所示。当指令了除G04以外的非模态G代码或指令了01组中除G90、G92、G94以外的其他G代码时这些数据就被清除。

R—快速移动;F—以指定速度F移动

　

图2⁃38中的车削固定循环程序如下。

N030 G90 U⁃8.0 W⁃66.0 F0.4;　　直线切削循环第1次车削

N031 U⁃16.0;　　第2次车削

N032 U⁃24.0;　　第3次车削

N033 U⁃32.0;　　第4次车削

例2⁃11:如图2⁃38所示,毛坯为ϕ30mm圆钢,用外圆切削循环指令编程,切削ϕ20mm外圆。

解:用G90指令编程,车削圆柱面。切削2次,每次切削深度2.5mm。

程序如下。　　

N05 G54;　　设定右端面中心点为程序原点

N10 G00 X40.0 Z5.0;　　快速定位到循环始点A

N20 G90 X25.0 Z⁃40.0 F.0.15;　　第1次车削,循环路线A→B→C→D→A

N30 X20.0;　　第2次车削,循环路线A→E→F→D→A

N40 G00 …;　　其他程序段

注意:G90是属于01组的模态码,所以在N30程序段中仍有效,执行外圆切削循环加工,在N40段中01组的G00指令取消循环G90指令。

(2) 锥形切削循环G90

锥形切削循环是车削一次圆锥面,走刀轨迹如图2⁃39所示,A→B→C→D→A。

程序段格式:G90 X(U)_ Z(W)_ R_ F_;

程序段中,X、Z为绝对坐标编程时表示切削终点C的坐标值;U,W为增量坐标编程时表示切削终点C相对循环起点的相对坐标值;R为切削起点B与切削终点C的半径差。其符号为差的符号(无论是绝对值编程还是增量值编程)。

在增量编程中地址“U”“W”和“R”后的数值的符号与刀具轨迹之间的关系如图2⁃40所示。

例2⁃12:如图2⁃41所示,粗、精加工简单圆锥零件,用G90指令编程。双点画线代表坯件。

解:程序如下。　　

O3353

N5 G54X100.0 Z80.0;　　　　　　　　设定工件原点在右端面,定位到程序始点

NI0 T0101;　　换刀T0101

N20 G00 X100. Z40. M03 S460;　　定位到程序始点(工件原点在右端面中心)

N30 G00 X40.Z5.;　　定位到循环起点

N40 G90 X31. Z⁃50. I⁃2.2 F100;　　粗车圆锥面

N50 G00 X100. Z40.;　　回到程序始点

N60 T0202;　　换刀T0202

N70 G00 X40. Z5.;　　定位到循环起点

N80 G90 X30. Z⁃50.I⁃2.2 F80;　　精车圆锥面

N90 G00 X100. Z80.;　　回到程序始点

N100 M05;　　主轴停转

N110 M30;　　程序结束

例2⁃13:零件如图2⁃42所示,双点画线为工件毛坯,编写粗、精车外圆和锥面的程序。

解:程序如下。

O4132;

N10 T0101;　　换刀T0101

N20 M03 S460;　　启动主轴,转速460r/min

N30 G00 X100. Z40.;　　定位到程序始点

N40 X40. Z3.;　　定位到循环起点

N50 G80 X31. Z⁃50. F100;　　粗车圆柱面,到尺寸ϕ31mm×50mm

N60 G80 X25. Z⁃20.;　　粗车“ϕ24”圆柱面,到尺寸ϕ25mm×20mm

N70 G80 X29. Z⁃4. I⁃7. F100;　　粗车“ϕ28”圆锥面,到尺寸ϕ29mm

N80 G00 X100. Z40.;　　回到程序始点

N90 T0202;　　换刀T0202

N100 G00 X100. Z40.;　　定位到程序始点

N110 G00 X14. Z3.;　　定位到精车始点

N120 G01 X24. Z⁃2. F80;　　倒角“C2”

N130 Z⁃20.;　　精车“ϕ24”圆柱面

N140 X28.;　　车台阶面

N150 X30. Z⁃50.;　　精车“ϕ28”圆锥面

N160 G00 X36.;　　快速退刀

N170 X100. Z40.;　　回到程序始点

N180 M30;　　程序结束

2.5.2　端面车削循环指令G94

端面车削循环G94包括平端面切削循环和锥面切削循环。

(1)平端面切削循环G94

用G94指令切削一次端平面,走刀轨迹如图2⁃43所示,即A→B→C→D→A。4段路线为:①AB段,刀具由循环起点始快速进刀到切削起点;②BC段,按给定进给速度切削端面到切削终点;③CD段,工进退刀;④DA段,快速返回到循环起点。从而完成一次切削端面。用G94指令完成这4段走刀路线。

程序段格式:G94 X(U)_ Z(W)_ F_;

程序段中,X,Z为绝对坐标编程时表示切削终点C的坐标值;U,W为增量坐标编程时表示切削终点C相对循环起点的相对坐标值。

(2)锥面切削循环G94

用G94指令切削一次圆锥端面,走刀轨迹如图2⁃44所示,即A→B→C→D→A。

程序段格式:G94 X(U)_ Z(W)_ R_ F_;

程序段中,X,Z为绝对坐标编程时表示切削终点C的坐标值;U,W为增量坐标编程时表示切削终点C相对循环起点的相对坐标值,符号如图2⁃45所示;R为切削起点B相对于切削终点C的Z轴方向的有向距离,符号如图2⁃45所示。

例2⁃14:零件如图2⁃46(a)所示,双点画线为工件毛坯,编写切削工件圆锥端面程序。

解:程序如下。

O3543;

N10 T0101;　　选一号刀

N20 G00 X60.0 Z45.0;　　快速定位到循环起点

N30 M03 S460;　　主轴正转

N40 G94 X25.0 Z33.5 R⁃3.5 F100;　　切削起点距工件外圆2.5mm,故“R”值为-3.5,如图2⁃46(b)所示

N45 Z31.5;　　每次吃刀均为2mm

N50 Z29.5;

N60 Z27.5;

N70 Z25.5;　　第5次循环切削,吃刀深2mm

N80 G00 M05;　　取消切削循环,主轴停

N90 M30;　　主程序结束

2.5.3　外圆粗车多重循环指令G71

固定循环只完成对加工表面的一次切削,多重循环指令能进行多次循环切削,在多重循环指令的程序中只需写出工件精加工的形状数据,系统自动生成多次粗加工切削轨迹。

(1)粗车多重循环G71

粗车多重循环指令G71完成的切削图形如图2⁃47所示,刀具路线是从A到A',再到B的精加工形状,在指定的区域每次进刀切去Δd(切深),精车余量为 Δu/2 和Δw。

程序格式:G71 U(Δd) R(e);

G71 P(ns) Q(nf) U(Δu) W(Δw) F(f) S(s) T(t);

其中　Δd——每次切削深度(半径值),无正负号;

　　e——每次循环后的退刀量(半径值),无正负号;

　　ns——精加工程序第一个程序段的段顺序号;

　　nf——精加工程序最后一个程序段的段顺序号,从ns到nf程序段为精车路线,即工件精加工的形状数据;

　　Δu——X方向的精加工余量,直径值;

　　Δw——Z方向的精加工余量;

　　f,s,t——粗加工时G71中编程的F、S、T有效,精加工时处于ns到nf程序段之间的f、s、t有效,如果没设定,则精加工时按照G71中编程F、S、T执行。

(2)G71多重循环功能

① G71多重循环粗车切削沿平行Z轴方向进行,如图2⁃47所示,图中A点为循环起点,A'点为精车始点,B点为精车终点,段顺序号ns至nf之间的程序段是精车路线,即工件精加工的形状数据。

② G71多重循环切除棒料毛坯大部分加工余量,经过G71多重循环切削后,工件尚留有精车余量,即Δu、Δw。

(3)编程要点

G71多重循环编程,如图2⁃47所示,要确定图中的循环切削换刀点、循环始点C、精车始点A'和切削终点B的位置坐标。循环始点C的X、Z坐标均应位于毛坯尺寸之外。为节省数控机床的辅助工作时间,从换刀点至循环始点C使用G00快速定位指令,

G71指令程序段中有两个代码“U”,前一个表示背吃刀量,后一个表示X方向的精车余量。在程序段中有“P”“Q”代码,则代码“U”表示X方向的精加工余量,反之表示背吃刀量。背吃刀量无负值。

2.5.4　精车循环指令G70

工件经G71、G72或G73指令粗车后,尚留有精加工余量Δu、Δw,如图2⁃47所示,用G70精车循环,可切除精车余量Δu、Δw,实现精加工。精车循环G70程序格式:

程序格式:G70 P(ns) Q(nf);

程序段中　ns——精加工程序第一个程序段的顺序号;

nf——精加工程序最后一个程序段的顺序号。

执行精车G70时在G71、G72、G73 程序段中规定的F、S 和T功能无效,ns和nf之间指定的F、S和T有效。当G70循环加工结束时刀具返回到起点并读下一个程序段。G70 G71、G72、G73 中ns到nf间的程序段不能调用子程序

例2⁃15:零件如图2⁃48所示,毛坯为ϕ40mm圆钢,用车削循环指令编程,粗、精车加工。

解:用G71、G70指令粗车和精车外圆程序。

车削程序如下。　　　　　　　　　　　　

N005 G54　　设定工件右端面中心点为程序原点

N010 G00 X150.0 Z100.0 S800 M03 T0202;　　快速定位到程序始点K

N020 G00 X41.0 Z2.0.;　　快速定位到循环始点A

N030 G71 U2.0 R 1.0;　　粗车循环

N040 G71 P50 Q120 U0.5 W0.2 F0.2;　　粗车循环

N050 G00 X0;　　定位到精车切入点B,精车路线开始段

N055 G01 Z0;　　切入到C

N060 G03 X11.0 W⁃5.5 R5.5;　　切弧CD

N070 G01 W⁃10.0;　　直线DE

N080 X17.0 W⁃10.0;　　直线EF

N090 W⁃15.0;　　直线FD

N100 G02 X29.0 W⁃7.348 R7.5;　　弧GH

N110 G01 W⁃12.652;　　直线HI

N120 X41.0;　　切出,直线IJ,精车路线结束段

N130 G70 P50 Q120 F0.1;　　精车循环

N140 G00 X150.0 Z100.0;　　回到起始位置

N150 M30;　　程序结束

2.5.5　平端面粗车循环指令G72

平端面粗车循环G72的循环切削路线平行于X轴,该循环程序段格式与G71完全相同。

G72 U(Δd) R(e);

G72 P(ns) Q(nf) U(Δu) W(Δw) F(f) S(s) T(t);

程序段中,Δd、e、ns、nf、Δu、Δw的含义与G71相同。

如图2⁃49所示,G72循环加工是由平行X轴的轨迹完成的,除此之外,该循环与G71 完全相同。

例2⁃16:零件如图2⁃50所示,毛坯为ϕ45mm圆钢,用端面粗车循环指令编程,粗、精车加工。

解:用G72与G70粗、精车端面和外圆的程序如下。

N005 G54 S700 M03 T0303;　　设定工件右端面中心点为程序原点

N010 G00 X150.0 Z100.0;　　快速定位到程序始点

N020 G00 X41.0 Z1.0;　　定位到循环始点A

N030 G72 W3.0 R 1.0;　　粗车循环

N040 G72 P050 Q070 U0.4 W0.2 F0.3;　　粗车循环

N050 G00 X14.0 Z1.0;　　定位到精车切入点B(精车开始)

N055 G01 X20.0 Z⁃2.0 F0.15;　　切削,倒角

N060 Z⁃20.0;　　车圆柱面

N065 X40.0 Z⁃30.0;　　车锥面

N070 X45.0;　　切出(精车结束)

N080 G70 P50 Q80;　　精车循环

N090 G00 X150.0 Z100.0;　　回到起始位置

N100 M30;　　程序结束

2.5.6　型车复合循环指令G73

型车复合循环G73在切削工件时刀具轨迹如图2⁃51所示的封闭回路,刀具逐渐进给,使封闭切削回路逐渐向零件最终形状靠近,并最终切削成工件的形状。对铸造、锻造等粗加工中已初步成形的工件,G73指令可以进行高效率切削。程序格式:

G73 U(Δi) W(Δk) R(d);

G73 P(ns) Q(nf) U(Δu) W(Δw) F(f) S(s) T(t);

其中　Δi——X轴方向总退刀量(半径值);

　　Δk——Z轴方向总退刀量;

　　d——循环次数;

　　ns——精加工程序第一个程序段的顺序号;

　　nf——精加工程序最后一个程序段的顺序号;

　　Δu——X方向的精加工余量(直径值);

　　Δw——Z方向的精加工余量;

　　f,s,t——粗加工时G73程序段中的F、S、T地址有效,精加工时处于ns到nf程序段之间的F、S、T地址有效。

Δi和Δk是粗加工时总的切削量(粗车余量),粗加工次数为d,则每次X轴和Z轴方向的背吃刀量分别为Δi/d和Δk/d。Δi和Δk值的设定与工件的背吃刀量有关。

型车复合循环的特点是刀具轨迹平行于工件的轮廓,适合加工铸造、锻造成形或已经粗车成形的工件,由于此类零件毛坯具有工件的形状,用G73指令有利于减少空行程,提高切削效率。

采用型车复合循环G73编写程序时,需要确定换刀点、循环始点D、精车始点A'、精车终点B的坐标位置。图2⁃52中,D点为循环始点,A'→B是工件的轮廓线,A→A'→B为刀具的精加工路线,粗加工时刀具从A点后退至C点,后退距离分别为Δi+Δu/2,Δk+Δw,粗加工循环之后自动留出精加工余量Δu/2、Δw。顺序号ns至nf之间是精加工程序。

例2⁃17:零件如图2⁃52所示,毛坯为锻件,用型车复合循环指令编程,编制粗、精车加工的程序。

解:用G73与G70粗、精车锻造毛坯工件。程序如下。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

N005 G54 S600 M03 T0304;　　设定工件右端面中心点为程序原点

N010 G00 X260.0 Z 220.0;　　快速定位到程序始点

N020 G00 X220.0 Z160.0;　　定位到循环始点B

N030 G73 U14.0 W14.0 R3.0;　　粗车循环

N040 G73 P050 Q80 U1.0 W0.5 F0.3;　　粗车循环

N050 G00 X80.0 W⁃40.0;　　定位到精车切入点,精车开始

N055 G01 W⁃20.0 F0.15;　　车圆柱面“ϕ80”

X120.0⁃W10.0;　　车锥面

N060 W⁃20.0;　　车圆柱面“ϕ120”

N070 G02 X160.0 W⁃20.0 R20.0;　　车圆弧“R20”

N080 G01 X180.0 W⁃10.0;　　车锥面,精车结束

N090 G70 P50 Q80;　　精车循环

N100 G00 X260.0 Z220.0;　　回到起始位置

N110 M30;　　程序结束

例2⁃18:图2⁃53所示零件毛坯为锻件,图中双点画线部分为工件毛坯。编制零件的加工程序,要求设切削起始点在A(60,5),X轴、Z轴方向粗加工余量分别为3mm、0.9mm,粗加工次数为3,X轴、Z轴方向精加工余量分别为0.6mm、0.1mm。

解:程序如下。

O550

N10 T0101;　　设立坐标系,选一号刀

N20 G00 X80. Z80.;　　定位到程序起点

N30 M03 S800;　　主轴以800r/min正转

N40 G00 X60. Z5.;　　定位到循环始点

N50 G73 U3. W0.9 R3. P60 Q140 X0.6 Z0.1 F120;　　闭环粗切循环加工

N60 G00 X0 Z3.;　　精加工轮廓开始,到倒角延长线处

N70 G01 U10. Z⁃2. F80;　　精加工倒角“C2”

N80 Z⁃20.;　　精加工“ϕ10”外圆

N90 G02 U10. W⁃5. R5.;　　精加工“R5”圆弧

N100 G01 Z⁃35.;　　精加工“ϕ20”外圆

N110 G03 U14. W⁃7. R7.;　　精加工“R7”圆弧

N120 G01 Z⁃52.;　　精加工“ϕ34”外圆

N130 U10.W⁃10.;　　精加工锥面

N140 U10.;　　退出已加工表面,精加工轮廓结束

N150 G00 X80.Z80.;　　返回程序起点位置

N160 M30;　　主轴停、主程序结束并复位