FANUC编程(卧车版).pdf
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1、齐重数控装备股份有限公司 FANUC 0i TD 系统数控车床操作编程说明书 1 目目 录录1 常用功能和指令介绍.111 概述.1111 数控车床中轴的定义.1112 各坐标系含义.2113 零点偏置.6114 绝对及增量式编程.812 常用 G 代码介绍.10121 快速移动 G00.10122 直线插补 G01.10123 圆弧插补 G02、G03.11124 倒角和倒圆.12125 刀尖圆弧半径补偿 G41 和 G42.14126 暂停 G04.18127 等螺距螺纹切削 G32.18128 每分钟、每转进给 G98、G99.202 高级编程及循环功能.2221 子程序功能.222.1
2、.1 子程序的构成:.222.1.2 子程序的调用:.2222 宏程序及各计算功能.232.2.1 变量的表达方式.232.2.2 变量的种类.242.2.3 局部变量(#1#33).242.2.5 公共变量的写保护.242.2.6 系统变量.252.2.8 小数点的省略.252.2.9 变量的引用.25齐重数控齐重数控装备股份有限公司 FANUC 0i TD 系统数控车床操作编程说明书 2 23 车削循环功能.28231 G90 直线切削循环.28232 G92 螺纹切削循环.30 齐重数控齐重数控装备股份有限公司 FANUC 0i TD 系统数控车床操作编程说明书 1 1 常用功能和指令介
3、绍常用功能和指令介绍11 概述概述本文对 FANUC 系统的编程原理和功能作了系统和简明的介绍,相对于 FANUC 数控系统随机资料,本文具有如下特点:?语言简练易懂,筛选掉了不需用户掌握的内容,因为缩短了学习时间?插入了大量附图,符合当前车床的使用习惯,便于理解贯通?适用于初学者和有一定基础的编程和操作人员,能满足绝大部分常见工件编程的需要,如想更加深入学习和研究,还须参看 FANUC 数控系统随机的技术手册 111 数控车床中轴的定义数控车床中轴的定义在数控编程领域、为了提高程序的通用性,对数控机床的坐标轴及轴的运动方向的定义制定了统一的国际标准,数控加工机床都是按照笛卡儿坐标系的原则对机
4、床轴进行定义的,如图 1-1-1。图 1-1-1 笛卡儿坐标系又称之为右手三指定则,在一般车削机床中,在车削加工平面中,Y 轴指向的是主轴的旋转方向,以卧式车床为例,当面对机床时,右手食指指向主轴的正向旋转方向,如图 1-1-2。齐重数控齐重数控装备股份有限公司 FANUC 0i TD 系统数控车床操作编程说明书 2 图 1-1-2 通过此图可以看到,当食指指向主轴旋转方向后,那么垂直与主轴旋转方向的轴即为 Z 轴,横向轴即为 X 轴,手指指尖指向的是各轴移动的正方向,其中 X 为直径轴。112 各坐标系含义各坐标系含义 机床坐标系:是机床固有的坐标系,被称之为机械坐标系,其坐标原点被称 为机
5、床原(零)点,这个零点是机床上一个固定的点(以下会有图介绍)。数控系统在每次上电后,并不知道机床零点的位置,为了能够正确的建立机床的坐标系,操作人员可通过手动或自动返回参考点的功能,使各轴返回机床的参考点,以此建立机床的机械坐标系。以水平轴为例,回参考点运行时,X 轴开始向正方向运动,当行程开关的回参考点触头压合回参考点撞块时,发出信号给数控系统,X 轴减速向负方向运动一小段距离(一般是几厘米),直到找到零脉冲和零点再停止。从这可以看出,机械(床)坐标系的零点是由回参考点开关和撞块的安装位置决定的,如果越过参考点撞块,刀架硬限位开关将被压合,产生报警,坐标轴停止;如果硬限位开关没发生作用,行程
6、开关将压合急停撞块,所有坐标轴将制动。一个坐标轴通常设置了 5 个撞块:一个参考点,两个硬限位(一正一负),两个急停限位(一正一负)。水平轴正方向安装了 3 个撞块,负方向有 2 个,见图 1-1-3。齐重数控齐重数控装备股份有限公司 FANUC 0i TD 系统数控车床操作编程说明书 3 图 1-1-3 MCS 建立的硬件条件 机床的零点(MCS 的零点)可以同机床参考点一致,也可以通过相应的参数将机床参考点偏移至需要的位置。由于一般的数控机床的测量系统都是选用的增量式的反馈系统,这就要求在系统每次开机后都需要重新返回机床的参考点,而且只有在返回参考点后,才会建立起相应的坐标系基准,同时反向
7、间隙补偿、丝杠螺距误差补偿、存储行程检测能功能和数据才会生效,这是机床正确、安全操作的首要步骤。工件坐标系的零点即工件的零点,一般来说,X 方向零点位于工件的回转中心上;Z 方向零点应根据零件图纸的尺寸链选择,尽可能选择的零点可以减少计算的步骤,以此减少计算误差,达到减少加工误差的目的。那么如果将机床的参考点直接偏移至工件的零点上,编程人员就可以直接按照提供的零件图纸进行编程,这将齐重数控齐重数控装备股份有限公司 FANUC 0i TD 系统数控车床操作编程说明书 4 大大简化编程的计算步骤。机床坐标系 MCS 的零点 M 和工件坐标系 WCS 的零点 W 之间存在怎样的位置关系,为什么引出
8、WCS 这个概念,见图 1-1-4。图 1-1-4 在图 1-1-4 中,M 点是机床坐标系的零点,当刀尖快速移动到工件毛坯轮廓附近的某点时,坐标如图所示,接下来操作者需要做的是:?试车工件表面某处,对刀?测量车削后工件的尺寸?对照工件图纸,并计算待加工毛坯余量?按机床坐标系编程 M03S40 ;主轴正转 G00X-123.034Z-54.112 ;定位,为了下次加工,需记下此坐标 G01F0.4W-80.0 ;进给开始 U100.0 U100.0 ;此坐标需计算 Z-350.0 M05 M2 齐重数控齐重数控装备股份有限公司 FANUC 0i TD 系统数控车床操作编程说明书 5 图 1-1
9、-5 图 1-1-5 是工件图纸,如果在工件图纸上设置一个工件坐标系 WCS,零点定为 W,操作者接下来要做的是:?试车工件表面某处,对刀?测量车削后工件的尺寸?按图纸尺寸编程(使用零点偏置)M03S40 ;主轴正转 G90G00X500.0Z0 ;定位 G94G1F100Z-80.0 ;进给开始 X600.0 M05 M30 ;程序结束 由此看出,在工件坐标系下编程可以充分利用图纸上给出的尺寸,使编程更加简单,方便,直观,尤其在尺寸多,复杂的图纸中,最大程度的利用已有尺寸会减少编程人员的工作量。那么机床坐标系 MCS 和工件坐标系 WCS 之间有何联系?WCS的零点 W 在 MCS 内的坐标
10、(如 X 轴和 Z 轴)称为零点偏置,零点偏置使用方法见下面内容。齐重数控齐重数控装备股份有限公司 FANUC 0i TD 系统数控车床操作编程说明书 6 113 零点偏置零点偏置G53G53取消可设定零点偏置功能 当 G53 生效后,编程的基础零点(绝对值方式编程)就以机床参考点为基础,直到同一功能组中其他的功能有效,基础框架才会随之改变。G54G59G54G59-可设定零点偏置功能 为编程人员提供了六个可设定的零点偏置功能,零点偏移的基本计算如图 1-1-6 图 1-1-6 F机床参考点 M机械坐标系零点(一般可以认为 F 和 M 在同一位置)W工件坐标系零点 如图,如刀具已经处于工件上端
11、面及外圆对刀点点 A,X 方向零点对刀计算式为:L1+X/2=XL 其中 L1机床参考点工件外圆对刀点的距离(实际距离),X对刀点工件直径值 XL计算后的零点偏移数据 如 L1=500mm 齐重数控齐重数控装备股份有限公司 FANUC 0i TD 系统数控车床操作编程说明书 7 X=600mm 那么 XL=500+600/2=800 如果机床参考点同机械坐标系零点重合,那么所对刀数据为正值,如果机床参考点为远离机械坐标系,既机床固定零点,那么所对刀数据为负值,即-800mm。X 轴对刀见图 1-1-7。图 1-1-7 X 轴对刀后,将结果填入某一零点偏置如 G54 横坐标内,再退出 X 轴到安
12、全位置。如图 1-1-8。图 1-1-8 Z 方向零点对刀计算式为 L2+Z=ZL 其中 L为机床参考点到工件上端面对刀点的距离 Z对刀点与工件 Z 方向零点间的距离,如所对刀位置同工件 Z 方向零点一致,此数据为 0。ZL计算后的零点偏移数据 齐重数控齐重数控装备股份有限公司 FANUC 0i TD 系统数控车床操作编程说明书 8 如 L2=200mm Z=0mm 那么 ZL=200+0=200 Z 轴对刀实例见图 1-1-9。图 1-1-9 结束后,将结果填入某一零点偏置如 G54 纵坐标内,再退出刀具,见图 1-1-10。图 1-1-10 通过将这两个零点偏移数据输入至 G54G59 零
13、点偏置功能中,当零点偏移功能生效后(在程序中调用),机床参考点即偏移至需要的零点位置。114 绝对及增量式编程绝对及增量式编程编程时,坐标值分两种:绝对值编程格式和增量值编程格式,分别用 X、Z 和 U、W 加以区分。绝对值编程,是以机床参考点为基本框架,编程人员可以通过框架偏移(如 G54等零点偏移指令),将零点设置在需要的位置。一般在数控加工中,都是以绝对值方式编程的。齐重数控齐重数控装备股份有限公司 FANUC 0i TD 系统数控车床操作编程说明书 9 增量值是以前一位置为作为基准点,在图 1-1-11 中,增量尺寸编程时,尺寸的变化可以在图中很明显的看到,三个数据都是以前一位置为变化
14、的。例例 图 1-1-11 中,L1 尺寸为 50mm,L2 为70mm,L3 为 300mm,并假设刀具在点 A 上,刀具依次从 A 点快速移动至 D 点 G0W-50(点 B 至点 A 的距离为 50mm)G0W-70(点 C 至点 B 的距离为 70mm)G0W-300(点 D 至点 C 的距离为 300mm)图 1-1-11 如图 1-1-12,绝对尺寸编程时,三个数据都是以工件坐标系零点位置为参考点的。例例 图 1-1-12 中,L1 尺寸为 50mm,L2 为 120mm,L3为420mm,并假设刀具在点A上,刀具依次从A点快速移动至 D 点 G0Z-50(点 B 至点 A 的距离
15、为 50mm)G0Z-120(点 C 至点 A 的距离为 120mm)G0Z-420(点 D 至点 A 的距离为 420mm)在以上两个例子中,G0 是模态代码,即一经指 图 1-1-12 定始终有效,除非被同一组的 G 代码取消。在编程中应尽量简化相同的编程代码(称之为代码优化),使程序简洁。如上两例中的程序应改为:G0W-50.0 W-70.0 W-300.0 和 G0Z-50.0 Z-120.0 齐重数控齐重数控装备股份有限公司 FANUC 0i TD 系统数控车床操作编程说明书 10 Z-420.0 练习:图 1-1-13 12 常用常用 G 代码介绍代码介绍121 快速移动快速移动
16、G00格式格式 如图 1-2-1,刀具从点 P1 快速移动至点 P2,假设点 P2 相对与点 P1 的增量坐标为(-100,-20),程序为 G0U-100.0W-20.0 快速移动的速度是由系统参数设定的,编程中不需要编写移动速度,但可以通过倍率开关调整。图 1-2-1 122 直线插补直线插补 G01格式格式 G00X_Z_ G01X(U)_Z(W)_F_ 齐重数控齐重数控装备股份有限公司 FANUC 0i TD 系统数控车床操作编程说明书 11 如图 1-2-2,刀具从点 A 进给移动至点 B,假设点 B 相对与点 A 的增量坐标为(0,-50),指令为 G01W-50.0F10 直线插
17、补的速度是由程序段中 F 代码后的数值设定的,F 后的数值可通过代码G98 或 G99 定义进给量的单位,当 G98 生效时,单位为毫米/分钟,G99 生效时,单位为毫米/每转,当 G99 指令生效前,主轴必须先旋转,并且主轴必须有速度反馈机构,即系统带有主轴编码器。图 1-2-2 123 圆弧插补圆弧插补 G02、G03格式 格式:格式 格式:?顺时针方向圆弧插补?逆时针方向圆弧插补 其中 X(U)_和 Z(W)_圆弧终点坐标值 R_圆弧半径 例例 如图 1-2-3 和 1-2-4 所示,圆弧段程序分别为 G02X(U)_Z(W)_R_ G02X(U)_Z(W)_R_ G03X(U)_Z(W
18、)_R_ G03X(U)_Z(W)_R_ 齐重数控齐重数控装备股份有限公司 FANUC 0i TD 系统数控车床操作编程说明书 12 图 1-2-3 G0X40.0Z30.0 ;圆弧起点 G03X40.0Z50.0R12.207 ;终点加半径 图 1-2-4 G0X40.0Z30.0 ;圆弧起点 G03X50.0Z40.0I-7K10 ;终点加圆心,圆心以圆弧起点为参考坐标 124 倒角和倒圆倒角和倒圆格式格式:?Z 轴到 X 轴倒角 其中+i 和-i 分别代表倒角到+X 或-X 方向的距离 G01Z(W)_IiG01Z(W)_Ii 齐重数控齐重数控装备股份有限公司 FANUC 0i TD 系
19、统数控车床操作编程说明书 13?X 轴倒 Z 轴倒角 其中+k 和-k 分别代表倒角到+Z 或-Z 方向的距离?Z 轴到 X 轴倒圆 其中 r 和r 分别代表倒圆到X 和X 方向的圆弧的半径?X 轴到 Z 轴倒圆 其中 r 和r 分别代表倒圆到Z 和Z 方向的圆弧的半径 例例如图 1-9 所示,图中有一个倒角和一个倒圆,程序为 G18;G00 X268.0 Z530.0 G01 Z270.0 R6.0 X860.0 K-3.0 Z0 图 1-2-5 G01X(U)_KkG01X(U)_Kk G01Z(W)_RrG01Z(W)_Rr G01X(U)_RrG01X(U)_Rr 齐重数控齐重数控装备
20、股份有限公司 FANUC 0i TD 系统数控车床操作编程说明书 14 练习:以图 1-2-6 为例,在程序中增加倒圆和倒角指令。图 1-2-6 125 刀尖圆弧半径补偿刀尖圆弧半径补偿 G41 和和 G42 由于在圆弧切削和锥度切削时刀尖的圆度,只用刀具位置偏置功能进行补偿,很难达到精密零件的要求。刀尖半径补偿功能可自动补偿上述误差。为了说明该功能,引入假想刀尖这一概念。假想刀尖就是实际上是并不存在的点,如图 1-2-9 中的 A 点。由于很难将实际刀尖半径中心对准在起点或者参考位置,因此,需要用假想刀尖,而假想刀尖比较容易对准在起点或者参考位置上。图 1-2-9 中左侧的尖刀是了我们最常见
21、的车刀,图 1-2-7 齐重数控齐重数控装备股份有限公司 FANUC 0i TD 系统数控车床操作编程说明书 15 粗略来看,刀尖是一个点,实际上刀尖是是一个具有半径的圆弧,圆弧圆心是O 点,无论圆弧的哪个位置切削工件,O 点都与工件轮廓保持着一个半径的距离。在圆弧半径大到影响加工精度时,便不能再看做是一个点。图 1-2-7 中右侧是常见的圆刀,假想刀尖与圆弧圆心重合了。从刀尖半径中心看到的假想刀尖的方向,由切削过程中刀具的朝向决定,因此必须和补偿量一样事先设定。假想刀尖的方向可由下列 8 种中加以选择。与 8 种假想刀尖的方向对应的代码(编号)如图 1-2-8 箭头的顶端表示假想刀尖 P,圆
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