|
|
数控加工中特殊G、M代码的使用
数控加工中特殊G、M代码的使用9 a# {+ }8 _) e( Z& ^
数控文字地址程序段格式中，G代码、M代码分别表示准备功能宇和辅助功能字，G、M代码在不同数控系统中分别表示不同的数控功能，有些数控系统还规定可使用几套G、M代码指令，这就为数控加工工艺的制订，数控加工程序的编制以及加工程序调试增添了许多灵活性，特别是特殊G、M代码的合理使用，对保证零件的加工质量和精度，防止数控机床各加工轴之间或刀具之间的干涉，提高数控机床的安全、稳定运行具有积极的现实意义。
2 R1 d" { J q2 v* K
7 T( o; _( s% f# l$ c" t" N: ?2 数控加工中特殊G、M代码的使用
" A4 R: ?/ l' }* M- }2 b2 m- g
$ _' ?1 I( ?# b+ I) ]+ e1) 延时G04指令
0 F# @ n# p) t! \3 j$ S8 y5 `
9 u' I) l: j! Q, P! q) U& S. h延时G04指令，其作用是人为暂时限制运行的加工程序，在程序中表示为“G04X-，或G04U-，或G04P-”。如“N0050 G04 X1.0”，表示当执行到此程序段时，进给中止1秒后再继续执行后续程序指令。G04指令中的延时时间在编程时设定，其选择范围为“0.001～99999.999秒或转(用 X或U指令的IS-B增量系统)。1～99999999延时时间单位为0.0001秒或转(用P指令的IS-C增量系统)”。G04延时指令一般使用的几种情况为：①对不通孔作深度加工时，刀具送给到规定深度后，用G04指令可使刀具作非进给光整切削加工，然后退刀，保证孔底平整，并使相关表面无毛刺；②沟槽时，在槽底应让主轴空转几转再退刀。一般退刀槽都不须精加工，采用G04延时指令，有利于槽底光滑，提高零件整体质量；③数控车床上，在工件端面的中心钻60°的顶尖孔或倒45°角时，为使孔侧面、及倒角平整，使用G04指令使工件转过1转后再退刀；④车削轴类零件台肩，在刀具送给运行方向改变时，应在改变运行方向的指令间设置G04指令，以保证轴肩端与工件轴线的垂直度。
, w7 \8 s+ u7 ~# c
# f3 L+ `# ]6 h/ g% h. N2 i) J除以上一般使用情况，在实际数控加工的使用中，尝试着一些特殊使用的分析和研究，并从中得到了新启示： 9 K8 e. y! o% j& X5 ^7 a6 I$ }
: I3 Z: @# K7 T: n# r
(1) 采用步进电机为进给驱动系统的数控机床，特别是国内改进设计的数控机床，在高精度加工中，为避免频率变化过快造成对位移精度的影响，常人为将快速点进位G00指令路经分解为2个程序段，段1为快速点进位，段2为直线插补。由于高速点进位运行在开始时为升速，当升到设定的速度频率时为正常匀速运行，接近到达定位点时为降频(就是常说的自动升降速)。在段1后如果设置延时G04指令，可保证高速运行降频完全稳定后，再低速运行，使控制精度得以提高。特别是对于数控钻床加工时的孔定位特别明显。 , v8 E& Q- G' Q9 u& D! g
5 [6 e! B; _; q6 T' O8 X0 N" Q2 R(2) 大批量单件加工时间较短的零件加工中，启动按钮频繁使用，为减轻操作者由于疲劳或频繁按钮带来的误动作，用G04指令代替首件后零件的启动。延时时间按完成1件零件的装卸时间设定，在操作人员熟练地掌握数控加工程序后，延时的指令时间可以逐渐缩短，但需保证其一定的安全时间。零件加工程序设计成循环子程序，G04指令就设计在调用该循环子程序的主程序中，必要时设计选择计划停止M01指令作为程序的结束或检查。 * E, C& Y5 M& m: j, H( w) _# K
* q* d7 I4 a! [(3) 数控车床用丝锥攻中心螺纹时，需用弹性筒夹头攻牙，以保证丝锥攻至螺纹底部时不会崩断，并在螺纹底部设置G04延时指令，使丝锥作非进给切削加工，延时的时间需确保主轴完全停止，主轴完全停止后按原正转速度反转，丝锥按原导程后退。
7 _6 I5 Y8 A" g, U4 S$ z+ X
' j# S! ]+ f i程序举例：
2 i: s/ O; R3 h" Z- d. FM03 S300；攻牙主轴转速不能太快 8 q. ?$ B. X- q0 F' b
G00 XO Z5.0；至工件中心坐标
+ R: @" N4 d, ]( \, [+ zG32 Z-20.0 F1.0 M05；攻丝完毕后主轴停止
, C8 i- n6 l6 \" Z0 h/ M+ z) K% b, bG04 X5.0；丝锥延时5秒作非过给切削加工 & @7 O# Z' Q& n, C+ b
G32 Z5.0 M04；主轴反转，丝锥后退 8 S1 l; \' [7 `' o
8 ]3 D ~1 z: @# ]% a(4) 锁孔完毕退刀时，为避免退刀时留下螺旋划痕而影响表面粗糙度，应使镗刀在孔底作非进给停留，待主轴完全停止后再退刀。退刀时会留下垂直端面的退刀划痕，一般在镗孔加工工艺中是允许该退刀划痕存在的，利用该划痕还可以判断所镗孔的形状误差。 J0 @5 _6 }2 b$ K7 W
3 n0 K1 V: G7 l; U6 U& a. v0 v% a(5) 在发讯指令后须设置G04指令，以保证有足够的时间延时，等待发讯指令规定要求的动作开始或完成后，再运行后续程序，以确保加工的可靠性。如换刀位、开启关闭主轴、润滑或接通其它信号等。如：瑞士碧玛泰公司的S-188双主轴双刀塔数控车铣中心，配NUM 1050数控系统，在自动拉料时的程序为：
5 ~0 Y- ?2 W4 ~+ Y
# |: g8 u7 R) l1 o" |) \N0160 M60；夹具打开允许 9 }8 `6 J" h" O. Q4 x% \
N0170 M169；夹具打开 # i9 S7 Q5 A+ D' O
N0180 G04 FO.3
% r! I9 m4 O* Y7 kN0190 G01 ZL1；L1已赋值
0 J5 T5 A7 K4 I A2 D) B$ IN0200 M168；夹具夹紧 3 q7 ?, V# ~, r i( A
N0210 G04 FO.3
# E7 x& i$ ~) Q) h- e e% N, t/ n' M/ A1 M' P
(6) 在主轴转速有较大的变化时，可设置G04指令。目的是使主轴转速稳定后，再进行零件的切削加工，以提高零件的表面质量。
4 G/ V4 R' G9 u; o6 X" i% {- Y4 i. x8 @3 [4 t$ R' }
程序举例：
4 i, M/ w! f) l; U, D+ [- UN0010 S1000 M13；主轴转、冷却液开
0 A3 P- @- P8 cN0020 T0302
3 M# @& W8 G5 M j' KN0030 G01 X32.4 FO.1 / v9 y1 h8 v7 X# Z
N0040 S3500 M03；主轴转速有较大的变化
5 L* n: z* h9 ?* }" v" ?( DN0050 G04 XO 6；延时 0． 6S
. _! s, @4 c! b" e0 C8 I% B# nN0060 G01 Z-10.0 FO.02
1 Z6 E8 P) {" ^6 `' n& l# j9 E5 h2 S! t% \
(7) 在加工程序中有多种功能顺序执行时，必须设置G04指令。如机械手接零件、双主轴同步、从第1刀塔转换到第2刀塔加工等等，按动作的复杂程度，设定不同的G04延迟量，以使前一动作完全结束，再进行下一动作，避免干涉。 3 @' q5 r9 B- g7 i
5 L* G; `, ^$ h4 o
(8) 在铣加工过程中，当加工刀径相同的圆弧角时，可设置G04指令。可以消除让刀所带来的锥度和实际加工的R偏差，但圆弧角的表面质量会下降。
' n+ B5 H Y; @ Y" }, V: W q0 W& O: q) Y9 {; K
程序举例： ! f; {. L6 m4 E8 a) q# M4 k
N0120 G03 X20.5 Y18.6 R6 F100 4 w+ _4 a3 F6 A
N0130 G04 XO.5 5 z- l1 N0 N0 \1 a
N0140 G01 Y50.5 F300 * t7 t$ _; l- ]& p$ W# v
- ~) n& m4 \' g# a9 E(9) 在主轴空运行时，用G04设置每档转速的时间，编一段热机程序，让设备自动运行，可以使热机的效果更加的良好。 ! k6 z8 _9 h- K$ ]3 P0 P, L
9 \( }" M4 n$ O5 i如：
5 J9 O* A5 k+ ]6 `5 r4 p2 ?N0220 M03 S1000 & U/ W! e1 g6 C6 F' X
N0230 G04 X600 7 r( R9 j' k, L
N0240 S5000
0 P2 _" Q* r; X% Q9 a; WN0250 G04 X600 # C/ \1 f1 T, z C
N0260 S10000
+ b. [. z8 h0 LN0270 G04 X600 ' y: Y# b3 L9 b4 S* E7 Y# }
2 c' N3 [. Z" P, w2) 返回参考点G26、G27、G28、G29指令
4 Q' f* H5 O0 I, r! p) c1 w+ o g' X$ ^# w
参考点是机床上的一个固定点，通过参考点返回功能刀具可以容易地移动到该位置。参考点主要用作自动换刀或设定坐标系，刀具能否准确地返回参考点，是衡量其重复定位精度的重要指标，也是数控加工保证其尺寸一致性的前提条件。 % X& i8 u' G+ q& ^
! f. I' z o7 m
实际加工中，巧妙利用返回参考点指令，可以提高产品的精度。
& g' ^0 J% N9 a. I' {
( _% }2 o( I$ Y(1) 对于重复定位精度很高的机床，为了保证主要尺寸的加工精度，在加工主要尺寸之前，刀具可先返回参考点再重新运行到加工位置。如此做法的目的实际上是重新校核一下基准，以确定加工的尺寸精度。
6 S# z+ S% N8 O2 {, T) y" a2 g \" B- H! i* |
(2) 对于多轴联动机床，特别是多轴多刀塔机床，程序开始段，一般设回参考点指令，避免换刀或多轴联动加工时出现干涉情况。
& \; Z0 I% ]! c9 T$ U) R9 e) o' g/ W: n( t8 e. S; v9 \; R3 A. }
(3) 四轴以上的加工中心在进行B轴旋转前，双主轴车床在主、副轴同步加工前，设置回参考点指令，可防止发生撞刀事故。如：HERMLE 600U五轴五联动立式加工中心，配Heidenhain i530数控系统，其B轴可±110°旋转，而刀库在主轴后面，在B轴旋转前，都加回参考点指令。 3 Q3 n5 `+ }2 k% _, u$ _
% C9 f. U5 C+ n+ g% \
(4) 双主轴车床，只在一主轴加工时，用回参考点指令，使另一主轴在参考点位置，能使程序顺利执行并保证加工精度。如 S188双主轴双刀塔数控车铣中心，只在一个主轴加工零件时，首先用G28指令，将另一主轴和刀塔返回参考点位置，以便加工顺利进行。
1 f+ ?9 u- d! A0 R2 ~6 Z2 t% l+ B2 [6 ?
(5) 对于多轴纵切机床，当因各种原因要封闭某一轴时，用回参考点指令，使此一轴在参考点位置，然后再进行封闭，能保证此轴的位置度。如TONUS DECO2000机床，因加工要求必须封闭X4和Z4轴，在此情况下，在进行系统屏蔽X4和Z4轴之前，执行返回参考点操作。 ) M, U. ] t+ r4 w
3 V. Q) S& Z% f
(6) 在修理某一轴的伺服单元时，一般先进行回参考点操作(如有可能)，以避免在该轴失电时，坐标位置的丢失。如美国哈挺公司COBRA 42机床，因X轴电机运转有杂音需检查，在检查前执行返回参考点操作。 5 k7 T( @" {' u3 N* }0 h
' ?" r& [% l4 E" C3) 相对编程G91与绝对编程G90指令 3 v+ Z( E( P- V1 n' P
* g3 T2 V1 S% ^! t! C, w& I
相对编程是以刀尖所在位置为坐标原点，刀尖以相对于坐标原点进行位移来编程。就是说，相对编程的坐标原点经常在变换，运行是以现刀尖点为基准控制位移，那么连续位移时，必然产生累积误差。绝对编程在加工的全过程中，均有相对统一的基准点，即坐标原点，所以其累积误差较相对编程小。 * _# x3 L9 O& r7 \9 V
) V( F- X5 M% i6 s数控车削加工时，工件径向尺寸的精度比轴向尺寸高，所以在编制程序时，径向尺寸最好采用绝对编程，考虑到加工时的方便，轴向尺寸采用相对编程，但对于重要的轴向尺寸，也可以采用绝对编程。数控铣床加工时，对于重要的尺寸应采用绝对编程。在数控车铣加工中心加工零件时，一般在车加工时用相对编程，变换为铣加工时，用绝对编程。如：EMCO 332数控车铣中心，配西门子 840D数控系统，双主轴双刀塔，在进行车铣加工时的程序： j( x) c3 S* J7 H9 o
/ [5 z* `+ e% N0 [8 w/ n# u) gM06 T10 ' p/ Q5 M9 H) r: H; o
M38；车方式，默认在G91相对编程 $ g% j( R1 {3 E/ M4 }
M04 S1000 M08
5 ^2 A/ R' i3 ^G95 FO.03 1 u8 P) N, N0 Z# A7 r
G00 X8.0 YO Z10.0
9 H# X% ?6 W+ M2 s" k% dG00 Z1.0
, B2 d3 G$ `; B# tG01 Z-11.55 FO.01 ; C4 K* _8 u8 m" |& ~! |
M06 T13
) V) n B+ H; u/ I i o' f1 v7 CM39；铣方式，G91相对编程、G90绝对编程 , O) X1 F! Q( r2 S
G00 G90 X-L12 Z1；L12已赋值
* L% M5 L8 r6 ]+ O. wG01 G90 Z-9.5 F1200 O0 Y- X. Y7 v# z
G01 G91 XO.30
) |" g5 k9 z) I7 F/ wG00 G90 Z1
( r9 B1 Z5 s9 Q. I, f4 w4 v- e/ }5 W. p# }6 D, y0 z: ?* }
另外，为保证零件的某些相对位置，按照工艺的要求，进行相对编程和绝对编程的灵活使用。 J/ J a6 ?- b7 T& f$ A' {
1 Z3 a" ]: k) {
4) 主轴松开夹紧指令 5 X I! D& o5 w+ h: r5 V0 n- \' `
# u" E5 k) N- _% {& w L( G `% Z
主轴松开和夹紧指令，在正常的情况下，是装卸零件时使用，但对于多主轴车床来说，还有其他的用途：
. i" l6 U, g$ o* y; R* _ o+ b( @: D7 X# |4 y$ Q
(1) 用于双轴同步加工。在加工细长轴类零件时，用主、副轴分别夹持零件的两端，利用夹套夹紧时的后缩力，使零件处于被拉紧状态，再进行切削加工，可以防止因让刀产生锥度，并能提高零件表面的加工质量。 & N" q$ Z7 [4 c/ i! H1 x7 ?* {
4 ~- Y. |$ i: D
(2) 对于数控纵切车床，经过合理地设置主副轴的松开、夹紧指令，多次拉送料，分段多次加工，可以加工比额定行程长数倍的细长零件。笔者就曾在TONUS DECO2000机床(Z轴行程64mm)上用此方法加工出长96mm的φ0.6mm和φ0.8mm台阶轴。 - B- v6 c8 B* p1 I- x: _9 J
7 t- M! }. q B7 {如：TONUS DECO2000机床为数控纵切车床，配基于FUNAC16系统而改进的、具有电子凸轮功能的、专为纵切机床配套的PNT2000(TONUS专利产品)数控系统，其编程方式有别于一般的车、铣，每一工步是技流程在各个框图中分别编，现仅列主加工工步的程序： / f6 }" o& }4 m- Z
9 o$ | Y0 o- ]1 l" j: XG00 G100 Z1=0 X1=1；主轴旋转、冷却、调刀另有工步 . M6 E( F: G' v0 D* l( d
G01 X1=0.6 FO.05
2 E j4 P* F: j8 G' @G01 Z1=-60.0 FO.02 8 d+ I9 D( b5 Z& n/ K- t7 u1 g# x, S
G01 X1=1.2 FO.05 * _% T$ j" _# Q" b4 m5 T- M0 c" a
G00 G100 X1=20 9 V# s% ?( }' m: o
M111；松主轴 5 N O4 M; g2 o$ Y+ B4 T
G04 XO.4 $ `. \1 _2 b7 I% w
G01 Z1=0.0 FO.1 . s3 [, g0 @+ `" m
M110；主轴第二次夹紧 4 c, g; D2 X a
G04 XO.4
0 d a( o6 N! G) o$ CG01 G100 X1=1.2
$ n5 P6 p3 Q- e6 ~& oG01 X=0.8 F=0.05
# E2 u& w( F: G9 c! Q- v. g7 OG01 Z1=-36.0 FO.02 # @. ]) w' t) F3 V( G
G01 X1=1.2 FO.05 $ v$ h. q3 q" ^5 A8 H
G00 G100 X1=20；转换到切断工步。 : q1 g ~1 m* ]2 O+ R, ]' D& O6 U# V
$ R% d9 U: |. y1 i/ U/ v9 G J4 Q5) G53零点漂移指令 " ~4 [7 c& @6 M9 K, Q
. g; A1 u) m4 l( `. _) P5 g在一般情况下，G53～G59等指令，是运用在零件加工过程中需重新建立编程原点的情况下，如多个零件同时加工等，但如合理使用此类指令，可提高机床的效率。 % {+ R& ]' m/ e" C
" v% `8 j" G6 @) N' c) j" o+ p; z5 e对于大部分数控设备来说，在开机之后，必须进行一段时间的热机，以消除因主轴或刀塔发热所带来的误差。如果对机床熟悉，就可以在加工程序的开头设置G53～G59等指令，人为进行补偿，可以大幅缩短热机时间。如 S-188双主轴双刀塔数控车铣中心，因控制的轴数较多，如要尺寸完全稳定，每天需空运行2h左右，经一段时间的摸索，现用G53指令，即：G53 XO.04 YO.01。在2h内，每0.5h减少XO.01 YO.005，可将热机时间控制在0.5h以内。
; P+ B; f1 f, v4 J" a J1 n
& B! p3 c9 s, v4 |. f批量生产，当工作台可以装夹数个零件时，在编程中运用G53～G59等指令，定义几个不同的加工原点，可以一次装夹加工数个零件，节省换刀时间，提高工作效率。如 VC750型立式加工中心，工作台为850mm×530mm，所加工零件的坯料为φ160mm，除去装夹部分，每次可装4个零件。程序如下：
8 `$ _* j d' k( D9 ^( C/ `' \2 a) ?1 U, l0 g( u. j
G54 P1 M98
, v$ ~$ {; O1 f! W) Z／G55 P1 M98 % H0 ^, E* N8 [1 [9 i5 _
／G56 P1 M98
. m2 J, _+ T' \; g2 ]／G57 P1 M98
E# ~) q2 O# @' e* T0 VM99 % I4 M. h% T$ s5 T3 X# S/ c2 U
将要加工的程序编成子程序(P1号)，在调试时不执行带／的程序，批量生产后再执行。
3 h5 N. c) w$ [2 \, ?, U* ^2 K( o" k" U. F9 p
6) G79跳转指令
4 n; Z4 F$ w; H2 n R9 W0 {
3 A. S* ^2 D! MG79指令为强行跳转，在车铣复合加工中心的零件加工程序中使用，可以带来很大的方便。如S-188双主轴双刀塔数控车铣中心，配NUM 1050数控系统，带自动拉料机构，在零件加工程序的编制中，如：
' [0 P4 j2 }9 p% E3 o; S h* { b8 ]2 g {; u
$ G79 N2037
/ C8 I6 L" G7 H8 EN2037 GO X52.0 Z2.0 4 u4 @" J! m4 V2 |8 ~+ Q
; l, q9 E8 F% x5 _8 k- E
加入G79指令，可以很方便地进行各工步程序的调试，免去一般程序每调一步都要从头找程序段或在每一程序段结束加 M01的麻烦；同时可以直接跳转到程序结束句进行割断。 8 }* T" m) I0 c/ _& I
1 ^+ Q2 G3 [6 h7) G09减速与精确定位指令
# i0 S" I% b+ ]3 t) k" E
* b o& \, z7 _4 `G09指令其功能是在执行下一条程序之前，减速并准确地停止在当前条程序所确定的位置。在精加工时使用，可以使加工的形位尺寸准确，如 S-188双主轴双刀塔数控车铣中心，配NUM 1050数控系统： 7 I; `9 M: {! W5 j# b; o* [3 o
/ N- Q/ Z Z6 ]: d0 R9 G! qG01 Z1 FO.02
* N0 w1 C% |% ?' E! i& E* U6 l! O$ P2 UG01 G09 ZO.5
* |0 E# r- s/ x( v2 J y: U% {* @G01 G09 X9.745 Z-0.4 O! d. ^3 ^3 D: n
G01 Z-11.52 ; R* O3 j7 t- |, z, K. ]
( _1 j7 p* p/ i3 F ?2 n
3 结束语
$ v/ U" K: s# H7 H: F8 b `* s* v
+ I* Q$ t1 F. H( x8 K8 l% N$ [1 |5 }数控加工是基于数控程序的自动化加工方式，在实际加工中，对G、M代码进行深入分析与研究，对传统加工方法进行变革，需要有较强的程序指令运用能力和丰富的实践技能。作者从事数控技术教学、数控加工及数控设备的维护近20年，碰到非常多的技术难题，在特殊G、M代码的使用方面，积累了一定的经验。在数控加工程序中，用好这些特殊G、M代码，对提高零件的加工质量和精度，使用、维护好数控机床具有重要意义。
3 R, v0 w0 m5 v- A |
|
发表于 2006-2-27 11:04:40
QQ好友和群
收藏
淘帖
问题专业，描述清楚
伸手党/灌水/看不懂
