第6章FANUC系统数控铣床编程与加工资料

1第6章数控高级编程的应用6.1FANUC系统的子程序应用6.1.1子程序的定义机床的加工程序可以分为主程序和子程序两种。所谓主程序是一个完整的零件加工程序，或是零件加工程序的主体部分，它和被加工零件或加工要求一一对应，不同的零件或不同的加工要求，都只有唯一的主程序。在编制加工程序中，有时会遇到一组程序段在一个程序中多次出现，或者在几个程序中都要使用它。这个典型的加工程序可以做成固定程序，并单独加以命名，这组程序段就称为子程序。子程序通常不可以作为独立的加工程序使用，它只能通过调用，实现加工中的局部动作。子程序执行结束后，能自动返回到调用的程序中。26.1.2子程序的格式在大多数数控系统中，子程序和主程序并无本质区别，它们在程序号及程序内容方面基本相同。一般主程序中使用G90指令，而子程序使用G91指令，避免刀具在同一位置加工。但子程序和主程序结束标记不同，主程序用M02或M30表示主程序结束，而子程序则用M99表示子程序结束，并实现自动返回主程序功能。子程序格式如下所示：编程举例如下：执行程序段子程序；┇M99；主程序；┇M98P2；┇N18┅；┇M30；子程序执行完以后，执行主程序顺序号为18的程序段。对于子程序结束指令M99，不一定要单独书写一行。36.1.3子程序的调用在FANUC系统中，子程序的调用可通过辅助功能代码M98指令进行，且在调用格式中将子程序的程序号地址改为P，其常用的子程序调用格式有两种。1、子程序调用格式一M98P××××L××××；例1M98P100L5；例2M98P100；其中地址P后面的四位数字为子程序号，地址L的数字表示重复调用的次数，子程序号及调用次数前的0可省略不写。如果只调用子程序一次，则地址L及其后的数字可省略。例如：例1表示调用子程序“O100”共5次，而例2表示调用子程序一次。2、子程序调用格式二M98P××××××××；例3M98P50010；例4M98P510；地址P后面的八位数字中，前四位表示调用次数，后四位表示子程序号，采用这种调用格式时，调用次数前的0可以省略不写，但子程序号前的0不可省略。46.1.4子程序的嵌套为了进一步简化程序，可以让子程序调用另一个子程序，这一功能称为子程序的嵌套。O0001；M98P100；M30；主程序O0100；M98P200；M99；子程序O0200；M98P300；M99；子程序O0300；M98P400；M99；子程序O0400；M99；子程序（一级嵌套）（二级嵌套）（三级嵌套）（四级嵌套）：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：当主程序调用子程序时，该子程序被认为是一级子程序。系统不同，其子程序的嵌套级数也不相同，FANU系统可实现子程序4级嵌套（图6-1）。图6-1子程序的嵌套56.1.5子程序调用的特殊用法1、子程序返回到主程序某一程序段，如果在子程序的返回程序段中加上Pn，则子程序在返回主程序时将返回到主程序中顺序号为“N”的那个程序段。其程序格式如下：M99Pn；M99P100；（返回到N100程序段）2、自动返回到程序头如果在主程序中执行M99，则程序将返回到主程序的开头并继续执行程序。也可以在主程序中插入“M99Pn；”用于返回到指定的程序段。为了能够执行后面的程序，通常在该指令前加“/”，以便在不需要返回执行时，跳过该程序段。3、强制改变子程序重复执行的次数用“M99L××；”指令可强制改变子程序重复执行的次数，其中L××表示子程序调用的次数。例如，如果主程序用“M98P××L99；”调用，而子程序采用“M99L2；”返回，则子程序重复执行的次数为2次。66.1.6子程序的应用1、实现零件的分层切削当零件在某个方向上的总切削深度比较大时，可通过调用该子程序采用分层切削的方式来编写该轮廓的加工程序。例1立式加工中心上加工如图6-2a所示凸台外形轮廓，Z向采用分层切削的方式进行，每次Z向背吃刀量为5.0mm,试编写其数控铣加工程序。a）实例平面图b）子程序轨迹图60501-4-2a子程序的应用二YX201072、同平面内多个相同轮廓形状工件的加工在数控编程时，只编写其中一个轮廓形状加工程序，然后用主程序来进行调用。例2加工如图6-3外形轮廓的零件，三角形凸台高为5mm,试编写该外形轮廓的数控铣精加工程序。100501030103020a）实例平面图b）子程序轨迹图83、实现程序的优化数控铣床/加工中心的程序往往包含有许多独立的工序，编程时，把每一个独立的工序编成一个子程序，主程序只有换刀和调用子程序的命令，从而实现优化程序的目的。4、综合举例加工如图6-4所示轮廓，以知刀具起始位置为（0，0，100），切深为10mm，试编制程序。50O50100Y100150X9例加工图2-1所示工件，取零件中心为编程零点，选用φ12键槽铣刀加工。子程序用中心轨迹编程。本例与上例不同点在于，它是一个阶梯孔，只要铣孔类的刀具选取好就行，其它与上例一致，采用增量方式完成相同轮廓的重复加工。106.2FANUC系统的坐标变换指令应用6.2.1极坐标编程1、极坐标指令G16；极坐标系生效指令。G15；极坐标系取消指令。2、指令说明当使用极坐标指令后，坐标值以极坐标方式指定，即以极坐标半径和极坐标角度来确定点的位置。极坐标半径当使用G17、G18、G19选择好加工平面后，用所选平面的第一轴地址来指定，该值为用正值表示。极坐标角度用所选平面的第二坐标地址来指定极坐标角度，极坐标的零度方向为第一坐标轴的正方向，逆时针方向为角度方向的正向。1160°BAO80YX图6-5点的极坐标表示例如图6-5所示A点与B点的坐标，采用极坐标方式可描述如下：A点X40.0Y0；（极坐标半径为50，极坐标角度为0°）B点X40.0Y60.0；（极坐标半径为50，极坐标角度为60°）刀具从A点到B点采用极坐标系编程如下：……G00X50.0Y0；（直角坐标系）G90G17G16；(选择XY平面，极坐标生效)G01X40.0Y60.0；(终点极坐标半径为40，终点极坐标角度为60°)G15；（取消极坐标）……123、极坐标系原点极坐标原点指定方式有两种，一种是以工件坐标系的零点作为极坐标原点；另一种是以刀具当前的位置作为极坐标系原点。（1）以工件坐标系作为极坐标系原点当以工件坐标系零点作为极坐标系原点时，用绝对值编程方式来指定，如程序段“G90G17G16；”。极坐标半径值是指程序段终点坐标到工件坐标系原点的距离，极坐标角度是指程序段终点坐标与工件坐标系原点的连线与X轴的夹角，如图6-5所示。（2）以刀具当前点作为极坐标系原点当以刀具当前位置作为极坐标系原点时，用增量值编程方式来指定，如程序段“G91G17G16；”。极坐标半径值是指程序段终点坐标到刀具当前位置的距离，角度值是指前一坐标原点与当前极坐标系原点的连线与当前轨迹的夹角。13例如图6-6所示，当刀具刀位点位于A点，并以刀具当前点作为极坐标系原点时，极坐标系之前的坐标系为工件坐标系，原点为O点。这时，极坐标半径为当前工件坐标系原点到轨迹终点的距离（图中AB线段的长度）；极坐标角度为前一坐标原点与当前极坐标系原点的连线与当前轨迹的夹角（图中线段OA与线段AB的夹角）。图中BC段编程时，B点为当前极坐标系原点，角度与半径的确定与AB段类似。终点位置角度起点位置角度ABC起点位置角度半径半径OO图6-5以工件坐标系原点作用极坐标系原点图6-6以刀具当前点作为极坐标系原点14采用极坐标系编程，可以大大减少编程时的计算工作量。因此，在数控铣床/加工中心的编程中得到广泛应用。通常情况下，图纸尺寸以半径与角度形式标示的零件（如正多边形外形铣，图6-6）以及圆周分布的孔类零件（如法兰类零件，图6-7），采用极坐标编程较为合适。图6-6极坐标加工正多边形外形图6-7极坐标加工孔ABCDEFO120°60°R50R50起点位置角度半径起点位置角度AB半径2-3-2G90方式确定极坐标原点2-3-3G91方式确定极坐标原点30°60°XXYY156.2.2局部坐标系编程在数控编程中，为了方便编程，有时要给程序选择一个新的参考，通常是将工件坐标系偏移一个距离。在FANUC系统中，通过指令G52来实现。1、指令格式G52XYZ；G52X0Y0Z0；2、指令说明G52设定局部坐标系，该坐标系的参考基准是当前设定的有效工件坐标系原点，即使用G54～G59设定的工件坐标系。XYZ是指局部坐标系的原点在原工作坐标系中的位置，该值用绝对坐标值加以指定。G52X0Y0Z0表示取消局部坐标，其实质是将局部坐标系仍设定在原工件坐标系原点处。16PABCDA＇Ｂ＇Ｃ＇Ｄ＇指令图形缩放后图形YX1、指令格式（1）格式一G51IJKP；例G51I0J10.0P2000；在G51后，运动指令的坐标值以（X，Y，Z）为缩放中心，按P规定的缩放比例进行计算，如图1-7所示。在有刀具补偿的情况下，先进行缩放，然后才进行刀具半径补偿、刀具长度补偿。IJK该参数的作用有两个：第一，选择要进行比例缩放的轴，其中I表示X轴，J表示Y轴，以上例子表示在X、Y轴上进行比例缩放，而在Z轴上不进行比例缩放；第二，指定比例缩放的中心，“I0J10.0”表示缩放中心在坐标（0，10.0）处，如果省略了I、J、K，则G51指定刀具的当前位置作为缩放中心。P为进行缩放的比例系数,不能用小数点来指定该值，“P2000”表示缩放比例为2倍。6.2.3比例缩放17（2）格式二G51XYZP；例G51X10.0Y20.0P1500；XYZ该参数与格式一中的I、J、K参数作用相同，不过是由于系统不同，书写格式不同罢了。（3）格式三G51XYZIJK；例G51X10.0Y20.0Z0I1.5J2.0K1.0；XYZ用于指定比例缩放的中心；IJK用于指定不同坐标方向上的缩放比例，该值用带小数点的数值指定。I、J、K可以指定不相等的参数，表示该指令允许沿不同的坐标方向进行不等比例缩放。上例表示在以坐标点（0，0，0）为中心进行比例缩放，在X轴方向的缩放倍数为1.5倍，在Y轴方向上的缩放倍数为2倍，在Z轴方向则保持原比例不变。取消缩放格式：G50；186.2.4可编程镜像使用编程的镜像指令可实现沿某一坐标轴或某一坐标点的对称加工。在一些老的数控系统中通常采用M指令来实现镜像加工，在FANUC0i及更新版本的数控系统中则采用G51或G51.1来实现镜像加工。1．指令格式（1）格式一G17G51.1XY；G50.1；XY用于指定对称轴或对称点。当G51.1指令后仅有一个坐标字时，该镜像是以某一坐标轴为镜像轴。如下例所示：例G51.1X10.0；上例表示沿某一轴线进行镜像，该轴线与Y轴相平行且与X轴在X=10.0处相交。当G51.1指令中同时有X和Y坐标字时，表示该镜像是以某一点作为对称点进行镜像。例如以点（10，10）作为对称点的镜像指令如下：例G51.1X10.0Y10.0；G50.1表示取消镜像19（2）格式二G17G51XYIJ；G50；使用这种格式时，指令中的I、J值一定是负值，如果其值为正值，则该指令变成了缩放指令。另外，如果I、J值虽是负值但不等于－1，则执行该指令时，既进行镜像又进行缩放。如下指令所示：例1G17G51X10.0Y10.0I－1.0J－1.0；执行该指令时，程序以坐标点（10.0，10.0）进行镜像，不进行缩放。例2G17G51X10.0Y10.0I－2.0J－1.5；执行该指令时，程序在以坐标点（10.0，10.0）进行镜像的同时，还要进行比例缩放，其中轴X方向的缩放比例为2.0，而Y轴方向的缩放比例为1.5。同样，“G50；”表示取消镜像。206.2.5坐标系旋转对于某些围绕中心旋转得到的特殊的轮廓加工，如果根据旋转后的实际加工轨迹进行编程，就可能使坐标计算的工作量大大增加，而通过图形旋转功能，可以大大简化编程的工作量。1、指令格式G17G68XYR；G69；G68坐标系旋转生效指令；G69坐标系旋转取消指令；XY用于指定坐标系旋转的中心；R用于指定坐标系旋转的角