|
|
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
2 @, ^4 k! J" L) E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。
; S2 K8 T; k; J1 O, G1 ], |- O$ z) \0 d3 r( b
2 数控加工中特殊G、M代码的使用 2 m6 X$ M+ R) a6 u
. b. t) J9 x# h1) 延时G04指令
! l2 G+ r% _- ^$ N7 n* H) z, z! H( G! X
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。 , j* ]& C2 r# S
* a+ E5 H1 d4 Q: ^( R; y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：
3 ~' V) W Q" [, }4 g& ^! E9 j* x# {. N' X) w( |+ 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。 + _2 z. S$ L5 E% W2 y7 c( E
: E, ~) L+ D* C' x/ l: t4 a(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。
+ u* s# Q( d* s# X% B* j( b
6 v3 s3 s1 R1 v. C( ~/ Q1 t, Q(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。 , y8 V2 {( o; j, E$ n; ^/ J
3 R8 l( b. M5 ?程序举例：
0 K9 \; P5 T. S4 v9 c* M+ }M03 S300；攻牙主轴转速不能太快 6 r' O* |% z% }2 d" ]1 l7 K) X& S* f
G00 XO Z5.0；至工件中心坐标
2 t2 \2 j2 J" U5 HG32 Z-20.0 F1.0 M05；攻丝完毕后主轴停止 # P& i) @6 ~# A' h( \5 y/ |4 H- b
G04 X5.0；丝锥延时5秒作非过给切削加工
2 Q1 E+ v; `& i0 |; VG32 Z5.0 M04；主轴反转，丝锥后退
) ~6 ?' v, Q1 Q. s7 K+ t# Y/ i# `4 t
(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。
+ O+ |: n9 o0 c( I8 Y5 t* t, G9 r+ N" }
(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： 3 w ]8 c2 r$ ]' F" X) y, U! \4 @. @
5 d. L. \% Y* Q) @9 F! |4 l% {1 pN0160 M60；夹具打开允许
8 C% d5 ^: A6 x# u% `/ y" wN0170 M169；夹具打开
2 [1 W, v6 r3 h0 A, ]3 ~N0180 G04 FO.3 $ N; y* v1 t7 `( X# z. D( K
N0190 G01 ZL1；L1已赋值
7 P& x; a( s% s4 mN0200 M168；夹具夹紧
# R4 {# U" F- FN0210 G04 FO.3
p0 J1 s1 L' _4 p; p+ p* ]7 ^ O6 a- ? s3 j S
(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。
& ?7 ^! W4 G2 \7 g
" o; U: S# s# y9 |7 a) d程序举例： 4 {- z' w) X. l+ k$ b0 w* ~, B( ~. {
N0010 S1000 M13；主轴转、冷却液开 $ S6 g. Y5 _( Z, C L+ ]- d
N0020 T0302 . C! N1 m7 U- d/ f4 b- z
N0030 G01 X32.4 FO.1
9 r" Z2 {& X# ~/ i3 iN0040 S3500 M03；主轴转速有较大的变化
/ f% h8 O2 x# ^! Y8 fN0050 G04 XO 6；延时 0． 6S 0 ~, L h2 ^4 G- s' ]( J
N0060 G01 Z-10.0 FO.02
, H; d3 J9 G* @% I( d* R3 Y
. F$ N! f( s# _/ m(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。 : u* H# x1 t! x& |
/ S+ r6 N+ D& J) J: _% T1 [(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。
) D' T8 Z2 g6 y- E8 L* I/ `. |, L, T
程序举例： + s) b) ?1 Q9 U8 B6 P
N0120 G03 X20.5 Y18.6 R6 F100 " H b5 z9 u5 E+ h! |6 c" a
N0130 G04 XO.5
; d* C1 F, G2 w' X. ^3 m# {* Z/ NN0140 G01 Y50.5 F300
$ Q1 M" r+ [/ \/ k2 K. K
3 ^2 d# C; L% L# Y% D# i7 m) u; a(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。 , s( _) _9 x0 Q% A
, e/ K! @6 G) r6 l* o, D
如： - V8 R T3 f" `! K8 ^& f/ b, a
N0220 M03 S1000
. @! I7 K& ^! \% `; TN0230 G04 X600 : t1 E' ~4 U: Q6 k& _; c6 m% M
N0240 S5000 w! }5 i7 O: N" j4 D0 ~
N0250 G04 X600
/ d5 j' V/ z0 R$ x: LN0260 S10000 % n4 v! I/ }9 N6 W
N0270 G04 X600
0 ^4 G2 F1 x3 v/ i1 P7 z E$ J( [1 Q+ K6 Y; l- W0 ~; S
2) 返回参考点G26、G27、G28、G29指令 : P6 v& U1 L1 I9 I( b
8 {$ C/ W9 r1 e! O: w% U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。
" I0 d y: Z) S3 u+ ~' ^ L8 `
7 D( `4 }3 E( S3 v2 j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。 / x' j g% A X7 a
' ]; u4 E' b- g3 K6 l Z h( w' Y) O
(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。 9 R* ~& |% {8 r2 U" }# O
; |: x3 Y2 M& L* Y(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。
1 `1 B: x: r1 j/ l a5 U! Q/ Q- n( ^9 E8 `; C! \+ o1 z+ [" S+ q& K
(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。
+ \5 S- Y* @- {- \6 {5 n5 ~6 Q5 X( [1 r# F( U% ~: J8 X3 |( L
(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。
. x: {, k1 t% [: U
8 N& r' Y4 X* a8 A1 y8 _(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。 : l8 k/ V$ q. m/ g* J
+ p. u( {9 j8 E/ ]% l- L
(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。
6 q2 G4 h6 k. Z% Q( f$ d% s5 F) `, ~& i: H
3) 相对编程G91与绝对编程G90指令
1 Y. F }, }* k% b! O5 c" v* \. ]7 @' i0 b' b0 ~+ f
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。
7 \! w: r- x8 G% i" |, R9 S6 f6 n; W6 h) |0 ~, M1 d; Q
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：
( z2 z* C) R! j0 v0 i# | f3 x- W9 |/ _" N
M06 T10
5 K- `: P$ A6 TM38；车方式，默认在G91相对编程
6 W# W K0 E. [$ mM04 S1000 M08 5 H' a& Q0 G: g0 K' g& G
G95 FO.03
/ _* N1 z4 a( AG00 X8.0 YO Z10.0
2 Z) A% S& Z; u( @; W$ GG00 Z1.0
& C8 B: T5 T, U" b2 }G01 Z-11.55 FO.01
% {- ~; o4 c) R% _6 ]2 f4 YM06 T13
) t( R. _! r+ Z0 r* \3 d2 tM39；铣方式，G91相对编程、G90绝对编程 ) m- C/ ]) ]+ n! \/ L$ c4 G1 I/ a
G00 G90 X-L12 Z1；L12已赋值 0 Q" c+ i6 @& G1 d
G01 G90 Z-9.5 F1200
; b7 a5 W/ D7 |- V) o2 G; j+ hG01 G91 XO.30 9 G3 P' _1 s: H9 l. e0 }/ {
G00 G90 Z1 % t: w) E5 d- [( \
2 S& k2 N5 M4 a2 p6 @7 G: r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。
9 P* j d, h& A# X/ \" Z, I( ?& F& E6 T K0 N# O( H: z" k3 }
4) 主轴松开夹紧指令 1 F3 M7 U' O& C* v4 C" X7 j
9 @6 \1 k; z& N ^
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：
; k6 B- b, ~. X$ |* F2 m+ b5 r7 C3 w$ q5 x& L
(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。
/ G5 S) L1 t" g4 U% O
' u3 ~2 C1 j0 ~6 I9 O4 f: z(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。
1 d" y) ?* V7 z0 R5 i% I
& _- y! |# Z1 ]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：
; @6 z5 M* l- a& N* V9 K
6 v( Q# d9 X1 B- n& R) ?G00 G100 Z1=0 X1=1；主轴旋转、冷却、调刀另有工步 & V- N3 }5 u& Y; i3 @$ u5 A6 T
G01 X1=0.6 FO.05 & Z3 h7 D O5 R8 T0 e, _! y
G01 Z1=-60.0 FO.02
7 ~; ^# ~& w4 i6 RG01 X1=1.2 FO.05
: J7 O4 S0 h' T; {/ K) wG00 G100 X1=20 9 H- x; z' a: q/ x3 Q
M111；松主轴
, w% h. a* _, _G04 XO.4 ' g! w$ H. Y4 H
G01 Z1=0.0 FO.1 2 J% l( G; E4 V$ C9 d
M110；主轴第二次夹紧
' Z' M( x1 c/ p# a: HG04 XO.4
: v# O) \, ~* N" D, B4 g9 ^8 J+ PG01 G100 X1=1.2 3 S. x# e9 C0 c* v1 h( x
G01 X=0.8 F=0.05
! O# u! b; f3 E, i9 FG01 Z1=-36.0 FO.02
7 K# `6 v) f3 f6 b5 v- MG01 X1=1.2 FO.05
7 j, V* d( I9 o1 XG00 G100 X1=20；转换到切断工步。 * Q3 E5 l6 G+ |
8 f$ \* R: V2 E) D% R& Q [
5) G53零点漂移指令
# A1 K3 z6 Z5 Q, K9 s
: G0 `# |8 g- b9 Z; ]3 i1 x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。 _% N# `0 ~4 \# v* C
+ P. o0 e4 m4 B+ G( d' ]: D0 N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。 $ Z$ P# N- u6 f8 o$ L
( \( V1 L9 I8 }! I" F# u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： 7 q1 \$ X/ d: I3 V5 x
}9 B" {# K1 j: D1 J) Z5 @5 Z
G54 P1 M98
! K' o& g6 S% ]& A8 X. _／G55 P1 M98
' |7 Q3 e9 \0 n" y8 k' q: Y／G56 P1 M98 6 e7 n2 R, R/ c; h8 e0 Q& a
／G57 P1 M98 ) F6 e; o& s- @6 D: b0 F, s
M99 % r9 h$ u/ l2 a. ~% q$ Q8 z
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。 9 p; Z4 ?9 P- r; l
1 v" L$ V& ~+ H& C& y& O
6) G79跳转指令
+ w* O- w2 x# K. w/ _$ a) r7 {) l Z+ G( m* v* H1 `
G79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： 8 g- v4 H h* g3 b5 i: l3 V
: [: K, E, N) N" N* l* e0 s1 ~" b
$ G79 N2037
4 ^" h, n& V$ k6 t& n' D7 Y6 ]N2037 GO X52.0 Z2.0
+ y% F1 @# L# [
! g* R8 q1 m: z& _+ |, Q" c- S& q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。 ! g& f2 \% l- u) |, ~) M
% d& n! W' T$ l7) G09减速与精确定位指令
0 w3 ]% V" @8 J I
2 u* K0 w1 ^" xG09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：
; ^9 j$ W! C& e' `6 Z- m- A$ Z0 u- F: R# ?/ B- Q
G01 Z1 FO.02 / G. `* c3 M s6 q
G01 G09 ZO.5 2 W f8 N \# |* H" u+ G# W# l
G01 G09 X9.745 Z-0.4 2 ~6 F q! f. {' d) j
G01 Z-11.52 8 o7 H6 X% t8 ^
* O$ J1 r- `- u: ]3 结束语 # d& J$ u/ P; ~0 U
9 Y, H" q% j: R; |5 c5 [ z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。 4 v7 u) t: c" n! x: e9 |* O
|
|
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
