固定循环指令论文（共3篇）
固定循环指令论文 篇1
摘要：阐述了FANUC 0i数控铣床系统宏程序用法,对宏程序开发用户固定循环指令进行了研究,并加以实例举证。实践证明在工件重复动作加工中,运用自行开发的用户固定循环指令可大大简化编程,缩短了产品的交付时间,具有较好的应用价值。
关键词：固定循环,宏程序,二次开发,数控铣床
0 引言
FANUC公司自1956年创建以来，经过若干年的逐步发展，现已成为世界一流的数控系统生产厂家。2000年后推出的0i系列数控铣床系统标配有钻孔、镗孔、攻丝等固定循环[1]。使用固定循环，使编程更加简洁，而且能缩短程序，节省存储器。但实际加工中有很多具有重复动作的程序段，如果能开发新的固定循环，可使编程更加快捷和高效，实际上利用用户宏程序就可以实现这样的功能，本文从宏程序定义出发，并加以示例分析来说明该功能的具体实现方法。
1 用户宏程序定义
用户宏程序是将完成某一功能的一系列指令存入存储器，可像子程序一样通过调用就能执行其功能[2]。宏变量采用“#”和阿拉伯数字指定。编制相同加工操作的程序可使用子程序或宏程序，而宏程序具有如下优点：(1)定义的变量可进行算术、逻辑和函数混合计算[3];(2)提供了类似C等高级语言中的While循环语句、IF分支语句，因此可编写出具有控制流向的NC程序；(3)虚拟扩大了数控装置内部程序存储空间[4];(4)采用曲线逼近法进行加工，因此零件表面质量较高。
2 用户循环指令开发的具体思路
通常采用G或M代码调用宏程序。在参数中设置调用宏程序的G或M代码，按非模态调用（G65）的方法调用宏程序来达到开发固定循环指令的目的。为了对9000后的程序进行编辑和新建，须将NO.3202#4设置为0[5]。
开发固定循环指令的步骤如下：(1)根据实际情况制定刀具轨迹。该刀具轨迹指的是固定循环内部刀具路线的规划；(2)确定宏程序中的循环体。在刀具轨迹中找寻重复或具有规律的动作轨迹；(3)引用公共变量地址号；(4)引用系统变量地址号。引用前，须了解相关的系统变量含义再读取；(5)编制并调试宏程序。程序号为O9010～O9019,O9020～O9029，并选取其中之一；(6)设置参数号NO.6050～NO.6059,NO.6080～NO.6089。在前分段参数号中设置调用用户宏程序9010～9019的G代码号（从1～9999），后分段参数号中设置调用用户宏程序9020～9029的M代码号（从1～99999999)[6]。
3 实例举证
3.1 钻孔指令G100
钻孔指令G100分解动作如图1所示。第(1)步：沿XY方向定位；第(2)步：快速移动到R点；第(3)步：切削进给到Z点；第(4)步：快速移动到初始点或R点；将[SYSTEM]NO.6050参数设置为100。
其指令格式为：G100X＿Y＿Z＿R＿F＿C＿。
其中：X为孔的X绝对值坐标，Y为孔的Y绝对值坐标，Z为Z点绝对值坐标，R为R点绝对值坐标，F为切削进给速度，C为重复次数。
其主程序为：
被调用的宏程序如下：
3.2 方形毛坯双向切削
如图2所示，是铣削—个60mm×60mm、深度为1.5mm的方形毛坯上表面加工路径，编程原点位于工件上表面中心。
调用指令使用G101代码，调用前须将[SYS-TEM]中参数NO.6051设置为101[7]。相关参数主要涉及刀具切削的起始位置、长宽、进给速度、刀具半径补偿号和切削深度，因该指令为XY平面上的一次加工，所以指令格式中未列出每次切削深度参数。指令执行的流程图如图3所示。
其指令格式为：G101X＿Y＿Z＿I＿J＿D＿F＿。
其中：X、Y为毛坯上表面中心坐标，Z为平面铣削深度的绝对坐标，I、J分别为毛坯上表面的长和宽，D为刀具半径补偿地址号，F为进给速度。
主程序为：
宏程序为：
4 结论
实践证明，利用变量、算术和逻辑运算及条件转移等功能[8]，可以开发出与系统内置钻孔固定循环一样的固定循环，使用时也仅需一条指令即可调用[9]。如能将实际生产中有规律的刀具轨迹都能定制为固定循环，则可以大大减轻手工编程的工作量，使手工编程从繁琐冗长变得简洁，而且从实际上解决了数控装置内部程序存储空间小的问题[10]。因此，从手工编程的角度出发，自行定制固定循环指令有很好的应用和推广价值。
参考文献
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数控车床复合循环指令的起点设置 篇2
随着数控机床的快速发展,越来越多的数控机床投入使用,使制造业的加工效率有了很大的提高。只有提高数控机床的效率,才能充分发挥数控机床的价值。在数控车床的实际操作过程中发现,复合循环指令G71和G72循环起点的设置,必须进行简单的计算,否则将导致过多的空走刀,浪费了时间,降低了生产效率。运用复合循环指令G73时,后退量的设置也有一定的难度。本文逐一加以分析说明。
2 外圆粗车复合循环指令G71的参数设定分析
例:试用外圆粗车复合循环指令G71编写零件的粗加工程序[1]。
解:确定有关参数:△d=2,e=1,直径精车余量△u=2,端面余量△w=2,加工程序如下:
程序:
循环起点的X坐标值是142mm,Z坐标值为2mm,如此设置是将循环起点远离工件,设置了一个安全的距离,在执行N30 G00 X142 Z2时避免刀具撞到工件。
运行该程序时,执行到N30 G00 X142 Z2,车刀运动至循环起点A,然后后退外圆精加工余量Δu(2mm)、端面精加工余量Δw(2mm)至点C(X144 Z4)。从点C开始,就将进行分层切削,直至外圆留精加工余量Δu,端面留有余量Δw结束。由设定的每刀切削深度2mm可知,刀具将在X140的位置处进行第一刀的加工。而毛坯的尺寸为140,所以此次的加工是空走刀,没有去掉加工余量。这将浪费大量的时间,不利于生产效率的提高。所以,将循环起点设置于(X142 Z2)不合适。那么,应如何设置循环起点呢?
先分析一下粗加工阶段的主要特点:加工精度要求和表面质量要求低,毛坯余量大且不均匀。所以粗车的主要目的是,在保证刀具耐用度一定的前提下,尽可能提高单位时间内的金属切除量,即尽可能提高生产效率。仅从提高生产效率看,切削用量三要素ap、f、vc中任一要素提高一倍,机床切削效率都能提高一倍,但对刀具耐用度的影响却大不相同的。三要素中对刀具耐用度影响最大的是vc,其次是f,最小的是ap。因此,制定切削用量时不能仅仅单一地考虑生产效率,还要兼顾到刀具耐用度。因此,粗加工阶段切削用量应根据其对刀具耐用度的影响大小,首先选取尽可能大的切削深度ap,其次选取尽可能大的进给量f,最后按照刀具耐用度的限制确定合理的切削速度vc。
由以上分析可知,选择恰当的切削深度ap是很重要的。另外,毛坯的尺寸是不均匀的,标称140的毛坯,也会存在直径大于140mm的地方,若应用上面的程序加工,刀具进行的是断续加工,对刀具的寿命将产生较大的影响。所以确定第一刀的切削深度尤为重要,由上面的分析可以得出:
在程序O0010中就是:140=142+2-2×2
第一刀的切削深度ap1一般需将工件的硬皮切掉,所以不一定会与指令中的切削深度U2相等。可以知道,走第一刀时X的坐标值为:
我们假定第一刀的切削深度为2mm,其它的参数不变,由式(2)得到第一刀的X坐标值为136mm,带入式(1)可以得出循环起点的X坐标值为138mm。
现在需要分析的问题是,如果将循环起点的X坐标值变为138mm,会不会产生不良的后果。由轴类零件的加工工艺可知,端面是重要的尺寸基准,加工过程中要先平端面,因此在如图1所示的工件加工过程是在端面加工之后进行的。该端面的Z坐标为0,执行N30 G00 X138Z2时,由于Z向的安全距离2mm,刀具不会撞到工件,不存在安全隐患。
整理式(1)和式(2)可以得出循环起点的X坐标数值计算式:
3 端面粗车复合循环指令G72的参数设定分析
例:如图2所示,试用端面复合循环指令G72编写零件的加工程序,并精车至符合尺寸。
程序:
执行N30 G00 X170 Z10后刀具定位到循环起点A,然后X方向后退2mm(X方向的精加工余量),Z向后退2mm(Z向精加工余量)到达点C(X172 Z12)。执行G72后,在Z为8处进行第一刀的加工,只有工件的端面加工余量≥8,第一刀将能切到。所以,该循环起点A的坐标不能任意给定。仿照指令G71的分析过程,可以得到以下公式:
在程序O0012中就是:8=10+2-4
第一刀的切削深度ap1一般要将工件的硬皮切掉,所以不会一定与指令中的切削深度w2相等。可以知道,走第一刀时Z的坐标值为:
如果我们设定第一刀的切削深度为4mm,毛坯端面的坐标是12mm,也就是第一刀的Z坐标值为8mm,其它参数不变,计算可得循环起点的Z坐标值为10mm。执行N30 G00 X170 Z10时,由于X方向的安全距离,不会有安全隐患。
由式(4)和式(5)可以得出循环起点的Z坐标数值计算公式:
4 仿形切削复合循环指令G73的参数设定分析
当工件毛坯为锻件或铸件时,可以使用G73指令。执行G73时,每一刀加工路线的轨迹形状是相同的,只是运行的位置不同。每走完一刀,就把加工轨迹向工件方向移动一个位置,这样就可以将锻件待加工表面上分布较均匀的加工余量分层切去。粗车铸件锻件时,因工件表面有硬皮,如切深很小,刀尖反而容易被硬皮碰坏或磨损,因此,第一刀切深应大于硬皮厚度,如图3所示。要做到这一点,必须将退刀量的实质弄清楚。
例:按图4所示尺寸编写仿形切削循环加工程序[2]。
程序:
由N40 G73 U14W14 R5;N50 G73 P60 Q120 U4 W2F0.3可知粗加工是分五刀进行的。
那么退刀量的实质是什么,与加工余量又有何关系?由机床的实际运行可知,执行N30 G002 X220 Z40后到达循环起点A,然后在X方向后退4mm(X方向的精加工余量,直径值)和X向退刀距离14mm(半径值),Z向后退2mm(Z向精加工余量)和Z向退刀距离14mm到达点D,D点的坐标是(X252 Z56)。实践记录图中点的坐标分别是1(X112 Z18),2(X105 Z14.5),3(X98 Z11),4(X91Z7.5),5(X84 Z4)。以直径80mm处为例说明问题,X向上第一刀的X112减掉最后一刀的X84mm是28mm,即X向退刀距离14mm(半径值)的2倍,就是退刀量的直径值。Z向上的第一刀的Z18mm减掉最后一刀的Z4mm是14mm,就是Z向退刀距离14mm。所以退刀量是第一刀之后留给剩下4(R5-1)刀的总余量。粗加工的余量一定是大于此数值的,否则第一刀的加工将是空走刀。所以退刀量的数值应是粗加工余量的一部分,而第一刀只要是符合去掉硬皮,且满足机床的正常功率即可。
即:粗加工余量=退刀量+第一刀的加工余量
举例来说,如果某处直径的粗加工余量是16mm(半径值),第一刀的加工余量是4mm,剩下的12mm需要4次去除的话,则总循环次数是5,退刀量就是12。Z向的情况相同。
5 结语
运用复合循环指令编写程序的过程中,必须从参数的实际意义出发,深刻理解其具体的运行过程,才能编写出实用的程序,避免空走刀。具体到G71和G72,就需考虑到给第一刀留有合理的切削深度。第一刀的行程在分层加工中是最长的,如果此层是空走刀,对加工效率的影响是很大的,也就失去了运用复合循环指令编写程序的意义。对G73来说,只要理解了退刀量与第一刀加工余量之和才是粗加工余量,就能够做到编写的程序无空走刀现象了。
摘要：运用复合循环指令进行编程可以起到简化的作用,正确设定其加工参数非常重要,只有设定恰当的参数才能有高的生产效率。文中从循环指令的运行中寻找其参数的实质,得到参数的设定公式,可用于指导生产实践。
关键词：G71,G72,G73,循环起点,设置
参考文献
[1]耿国卿.数控车床编程与应用[M].北京:化学工业出版社,2007:91-93.
固定循环指令论文 篇3
本门课程采用的教材是中国劳动社会保障出版社出版的《数控机床编程与操作》第二版《数车分册》, 而本文采用的是第四章第二节中的部分内容, 是在学习完常用编程指令G90以后所要学习的。这一节中主要介绍了外径粗车循环G71指令的概述、格式、内部参数含义及走到路线等内容。这一指令主要用于毛坯的内外径粗车, 可以大大的简化编程。也是为后面循环指令的学习打下基础。本次课程的重点是G71外径粗车循环指令的定义、格式及各参数代码的含义。难点是其走刀路线及在程序编写中的用法。基于理论为实践打基础, 知识够用的原则, 将减少一个实例练习, 只以一个图形对本节知识进行阐述。增加两个课外图形, 让学生进行练习。
二、学情分析
对于职业院校的学生而言, 普遍对理论知识的学习和掌握比较困难, 而对实际操作的兴趣相对浓厚。通过对学情进行分析, 才能采用有效的教学方法, 有针对性的教学。
三、教学方法
首先通过对教学大纲、教材、本专业的教学要求及对学生现状的综合分析, 确定出本次课程的教学目的、重点和难点, 寻找一个恰如其分的教学方法, 使学生能够较好的掌握知识。
(一) 教学目的、重点和难点
知识目标:掌握G71指令编程格式、各参数的含义及走刀路线。
能力目标:熟练运用G71指令编程, 并能够通过仿真加工复杂零件, 举一反三, 融会贯通。
德育目标:养成严谨的学习作风, 培养同学们自主学习的习惯以及团队合作的精神。
重点:G71外圆粗车复合循环指令的定义及各参数代码的含义。
难点:G71的走刀路线及在程序编写中的用法。
(二) 教法
在本次授课过程中为了突出重点, 突破难点, 将采取下列教法:
1) 比较法。通过比较, 让学生产生好奇心, 导入新课, 激发了学习兴趣, 也是学习新课的一个动力。2) 多媒体演示法。以多媒体为媒介, 将枯燥的文字及代码用动画的方式通过多媒体展示出来, 既直观又形象, 能够吸引同学的注意力, 达到掌握代码概述、格式、各个参数含义及走刀路线的目的。3) 分组讨论法。在应用练习过程中, 采用分组讨论的方法, 将主动权交到学生的手中, 在这种互动教学过程中, 锻炼学生的分析与思考能力。4) 巡回指导法。在仿真练习过程中, 采用巡回指导法, 能够及时发现问题, 纠正问题, 进一步了解学生对本次课程的掌握情况, 能够有针对性的在最后的小结巩固过程中进行总结。
(三) 学法
为实现教学目标, 通过分析学情, 根据授课对象的具体情况, 有针对性的要求学生采用以下学法:1) 看听说练。在课程讲述过程中, 眼睛看, 耳朵听;在应用练习过程中, 与同组同学相互讨论;在仿真练习过程中, 勤动手, 多练习, 掌握代码的使用方法及模拟机床的加工过程。2) 情景体验法。为突破课程的难点, G71的走刀路线, 让学生模拟刀具, 表演走刀路线, 而其余的同学也积极参与, 分析表演者表现得好和错误的地方。通过这种方法得出走刀路线, 能够有一个很深的印象。3) 模拟学习法及比较学习法。模拟老师示例零件程序, 编写类似零件程序, 遇到复杂零件时, 用比较的方法, 找到图形中与示例零件相同的地方, 编写程序。从而将老师讲授的知识变成同学们自己的知识。
四、教学过程设计
1) 复习:给出图形, 提出问题。简单台阶零件的车削方法可采用什么代码进行程序编写?复习G90的定义及格式。如图所示:
2) 导入—通过比较, 激发学生的兴趣, 提供学习的动力。那么一个带有锥度圆弧的复杂图形又如何用最简洁的代码对这类零件的程序进行编写?与简单台阶零件进行比较, 零件轮廓变得复杂, 基点坐标的计算也随之变化。那么要如何来解决这一问题呢?3) 新课讲授——多媒体展示, 情境体验, 活跃课堂气氛, 让学生有参与感。通过多媒体展示代码G71的概述、格式、各参数含义及走刀路线。而走刀路线理解起来会感觉很抽象, 展示提前用电脑录制的G71加工零件的过程并通过情景体验, 让学生模拟G71的走刀路线。接下来, 以教材上4-16和4-17两个图形举例说明代码的使用方法, 并给出相似图形让同学们分组讨论。要求模拟示例图形的编程方法, 进行应用练习。4) 仿真练习——引导学生分组讨论, 并进行巡回辅导, 激励学生的智力活动, 使学生成为学习的主体。给出复杂图形, 并对同学们提出仿真要求——分析任务、制定计划、编写程序、模拟仿真、小组总结。在仿真练习过程中加强巡回辅导, 发现错误及时纠正。针对接受能力较差的同学进一步引导, 开发其自主学习的能力。5) 小结巩固——使学生对所要求掌握的知识有一个清楚的认识。总结本节课程的内容并对练习情况讲评。6) 思考问题——延续学习兴趣, 提出问题, 为下次课程埋下伏笔如果是盘类零件, 应该怎样编写程序进行加工呢?
五、板书设计
由于授课过程与多媒体相结合, 所以在板书设计中, 将知识要点写在左侧, 重点内容写在中间, 复习内容写在右侧。
六、结论
这类课程理论与实践结合非常紧密, 因此既要求对掌握理论知识, 更强调实际操作能力。整个课程设计过程中, 要想法设法的让学生主动学习, 而不是框定学生思维。应以教师为主导, 学生为主体, 以问题为基础, 以能力和方法为主线, 通过课程的学习, 养成学生严谨的学生作风, 培养创造性的思维、自主学习的习惯以及团队合作的精神。
摘要：《数控车床编程与操作》是一门数控专业的必修专业课程, 而这门课程中对于指令的运用要求又是对于数控专业的同学们来说最为重要的一个环节。那么在教学过程中, 要如何才能实现对这一环节的突破呢, 下面我将以外径粗车循环G71指令为例, 进行教学方法的阐述。