1、数控铣削中 G10 指令的巧用目 录摘 要 1前 言 21 绪论 32 FANUC0i系统刀具半径补偿值的说明与使用方法 33 加工实例分析 4黑龙江农业经济职业学院机电工程系毕业论文3.1 图件分析 43.2加工轨迹分析 54 程序及说明 64.1 加工程序 64.2 程序说明 75 G10 的应用 7结 论 8参考文献 9致 谢 10黑龙江农业经济职业学院机电工程系毕业论文0数控铣削中 G10 指令的巧用摘 要：在数控铣削加工中，常常会出现轮廓的倒圆(角)或倒角的加工，在 FANUC 系统当中，提供了一个很好的指令-G10指令.利用数控宏程序，并结合 G10指令就可以很容易的完成这类零件的
2、加工。还可以完成型腔的斜面、倒圆角及其组合的三维铣削加工。关键词：数控加工 ，倒圆角，G10应用黑龙江农业经济职业学院机电工程系毕业论文1前 言在零件加工过程中我们经常会遇到到倒角的加工，这时一般选择自动编程软件来做这样的曲面，但自动编程软件后置处理程序较烦琐并且不易看懂。这时我们就可以选择用户宏程序来完成这个任务。随着数控零件的复杂程度的提高，用户宏程序的应用越来越受倒编程者的关注，运用用户宏程序编出的程序结构简洁，逻辑严密，具有较好的易读性。本文就是将 G10 指令与宏程序结合起来对倒角进行编程，从而使程序得到简化。并且在论文中对 G10 指令的应用做了进一步的介绍。黑龙江农业经济职业学院
3、机电工程系毕业论文21.绪论在数控机床的铣削编程中，可以直接按加工工件的轮廓尺寸编程，系统使用刀补功能进行自动的计算处理，从而使计算及编程均大大简化，这就要求编程人员必须掌握刀补功能的正确、合理使用的方法。 在 FANUC 0i 数控系统中，刀补实质上是指生成加上补偿量以后的刀具轨迹的功能，其作用体现的两个方面：一是在编程时直接按图样尺寸编程，可不必考虑刀具的半径，只要在实际加工时输入刀具的半径补偿值即可；二是刀具磨损引起的刀具半径变化值，可以用刀具半径补偿值来修正。在实际轮廓加工过程中，刀补执行过程有三步：刀补的建立、刀补的运行和刀补的取消三个阶段。根据刀补在工件拐角处过渡方式的不同，刀补通
4、常又分为 B 型刀补和 C 型刀补。B 型刀补是指在拐角处采用圆弧过渡，C 型刀补则是采用直线过渡方式。如今的大多数数控系统均采用了 C 型刀补方式。在手工编程加工中半径补偿值输入 CNC 储存器的方法有两种：方法1：用手动的方法将要使用的半径值从CRT面板中直接输入CNC储存器内， 这种方法输入的半径值是固定不变的。方法2：在程序中用指令G10 将对应的半径值输入到储存器内， 通过变量的形式设半径值为一个变量再与G10 对应， 将不断变化中的半径值输入CNC储存器中。那么这个程序加工的轮廓可以实现不断的变化， 在手工编程中这种编程是一个灵活而又强大的功能，特别当它与宏程序结合一起使用时， 将
5、更加显出它的功能方便。2.FANUC0i系统刀具半径补偿值的说明与使用方法（1）D、H：刀具长度补偿和刀具半径补偿 刀具补偿包括地址 D、H，刀具补偿参数 D、H具有相同的功能，可以任意互换， 它们都表示数控系统中补偿寄存器的地址名称， 但具体补偿值是多少， 关键是由它们后面的补偿号地址来决定。 过去在加工中心中， 为了防止出错， 我们规定 H 为刀具长度补偿地址，如 H1；D 为刀具半径补偿地址， 如 D01。例如：G00 G43 H1 Z100.0；G01 G41 D21 X20.0 Y35.0 F200；（2）G10： 用程序输入刀具补偿值的指令 在 FANUC0i 数控系统中， G10
6、 是可用程序输入补偿值的指令， 它的使用有着严格的规定， 编程式取决于使用的刀具补偿存储器。 见下表：刀具补偿存储器的种类 格 式H 代码的几何补偿值 G10L10P_R_；D 代码的几何补偿值 G10L12P_R_；H 代码的磨损补偿值 G10L11P_R_；D 代码的磨损补偿值 G10L13P_R_；P：刀具补偿号R： 绝对值指令（G90）方式的刀具补偿值增量值指令（G91）方式的刀具补偿值， 该值与指定的刀具补偿号的值相加（其和为刀具补偿值） 。一般情况下使用比较多的是表中的第二种， 即 D：代码（ 半径补偿） 的几何补偿值如-L12，如：D10L12P01R#10，表示变量#10 代表
7、值等于“D01”所代表的刀具半径补偿值，即在程黑龙江农业经济职业学院机电工程系毕业论文3序中输入刀具的半径补偿值，R 值后可以是一个变量，也可以是一个常数。例如：N10#10=3N20 G10 L12 P01 R#10N60N70M30用程序输入刀具补偿值的主要使用场合是在手工编程中编制出一些平时无法编制出来的轮廓循环加工和规则的曲面，与宏程序灵活运用在一起就可以解决轮廓的倒圆角和需要半径补偿变化的编程中。3.加工实例分析3.1.图件分析如图 1 和图 2 所示，现有一加工件，棱长为 40mm 的正方体，上端面四棱圆角为 R6，工件圆点心为 G56 原点，顶面为 Z0，以等高方式自下而上加工
8、R6mm 的圆角曲面（ 采用 R5mm 球刀，球尖对刀),为了便于说明 G10 的使用， 在此做了一定的简化，该零件已经进行粗加工，以下仅就半圆弧的精铣加工进行详细的说明。在这个加工程序中，程序需要建立几个重要的关系，即球刀加工半圆弧时的 Z 轴深度位置关系，加工半圆弧时 X 轴移动的运动轨关系，这几个关系相互影响，相互作用。图 1 立体示意图 图 2 主视图示意图 3.2.加工轨迹分析如图 3 所示，采用球刀并运用顺铣的方式对半圆弧进行加工，加工方向为从下向上的方式逐层提升，但球刀加工半圆弧时的 Z 轴深度是需要计算得出的，所以为了方便编程和计算，我们将刀位选择在球刀球心上，球刀球心与刀尖是
9、球刀的两个几何点，而刀具上的任何一点都是随着刀具体而进行相同的“平动”的，因此当确定刀心 Z 轴的坐标后再减去一个刀具半径就可确定出刀尖坐标，这样不但令编程与数学计算都比较方便，还遵守了统一的对刀基准，刀尖对刀如图 4 所示。黑龙江农业经济职业学院机电工程系毕业论文4图 3 俯视图加工轨迹示意图 图 4 加工轨迹示意图 球刀刀心加工半圆弧面时与半圆弧面形成一个以角度不断变化等腰直角三角形，要计算出刀心的坐标值就需要用 到此等腰直角三角形。 刀心的坐标值位置公式如下： 根据直角三角函数关系式： Cosa=邻边/斜边Sina=对边/斜边设：斜边为#12=R+r，对边为#3，邻边为#2，变量角为#1
10、 则：#2=（R+r）cos（#1）#3=（R+r）sin（#1）由图 4 可知，当角度变量#1 改变时，变量#2、变量#3 也同时变化。再由图 5 分析，可以得出当球心在 A 点处时球刀处于半圆弧面的最低点，我们设这时的半径补偿值为初始值为#11，由图可知初始值等于球刀的半径，随着刀具沿着半圆弧面最低点逐层提升，在每层高度上的刀具都要与半圆弧面相切而半径补偿值也是在不断变化的，所以说球心在不断地向内部的方向前进时，导致半径补偿值还不断变小，由此可推算出，当球心向内移动的距离大于半径补偿值初始值时，那么可能会出现负值的补偿值。 图 5 球心半径值轨迹示意图 图 6 球心加工高度轨迹示意图黑龙江
11、农业经济职业学院机电工程系毕业论文5如图 6 分析，可以得出当球心在 A 点时刀具球心与加工圆弧起始点的角度为 0，这时球刀处于半圆弧面的 Z 轴深度最低点，其值等于球刀的半径与半圆弧半径之和，随着刀具沿着半圆弧面最低点逐层提升，在每层高度上的刀具需要不断地变化，也就是说球心是不断地向上前进，而 Z 轴深度值不断变高，如此推算，当球心到达 90时，Z 轴深度最大。从上述得知，如果想要编出可以顺利将半圆弧面加工出来的程序，就要使程序中的加工高度不断变化，半径补偿值也要不断地变化，高度值与半径补偿的数值变化可以在程序中通过变量的编写实现，但半径补偿值数值虽然是在程序中得到了变化，只有通过 G10
12、将半径补偿变化值输入到储存器内再通过程序内的指令 G41 将变化后的补偿值调用才能真正实现半径补偿的变化。4.加工程序及说明 4.1加工程序将刀具半径补偿与宏程序结合应用，不但可简化编进行粗，进行粗、精加工，而且还可以进行加工的修正，以证加工质量。以下的加工程序，可以看出 G10 是如何将半径补偿值输入存储器中实现一般手工编程无法加规则曲面的一大亮点。程序：O1234 程序名；G56 G90 采用 G56 坐标系，绝对值编程；M03 S1000 主轴正传，转速 1000；G00 Z10 初始 Z 轴定到一个安全高度；X-30 Y-30 刀具定到工件外一点；#1=R 倒圆角半径；#10=r 刀具
13、半径；#11=0 步距角 r 的初值，单位：度；#12=#10+#11 圆曲面半径与刀具半径之和：N10 #13=#12*COS#1 任意角度时刀轴线到 R 面圆心水平距离；#14=#12*SIN#1-1 任意角度时刀尖的 Z 轴坐标；#15=#13-#10 任意角度时对应的刀具半径补偿值；G01 Z#14 F400 以 G01 速度下降到最低点；G10 L12 P01 R#15 变量#15 赋给刀具半径补偿值 D01；G41 G01 X-20 Y-40 D01 F500 刀具左刀补进到 XY 轮廓起始点；G01 Y14 加工直线；G02 X-14 Y20 R6 加工 R6 的圆弧；G01 X
14、14 加工直线；G02 X20 Y14 R6 加工 R6 的圆弧；G01 Y-14 加工直线；G02 X14 Y-20 R6 加工 R6 的圆弧；G01 X-14 加工直线；G02 X-20 Y-14 R6 加工 R6 的圆弧；G40 G01 X-50 取消刀具半径补偿；#1=#1+1 自动变量#1 每次自加 1；黑龙江农业经济职业学院机电工程系毕业论文6IF#1 EQ 90 GOTO 10 如果变量#1 等于 90；侧转到第 10 段执行，否则执行下一段；G00 Z50 刀具抬到安全距离；X0 Y0 回到工件原点； M05 主轴停止；M30 程序结束；运用 FANUC0i 系统仿真软件对上述
15、程序进行了模拟仿真，得仿真结果如图 7 所示：图 7 仿真加工图4.2程序说明（1）上述轮廓自身的加工程序只是针对一般带有刀具补偿 G41 或 G42 的常规编程方法，可以加工外封闭轮廓也可以加工内封闭轮廓，需要注意的只是在 G41 语句前应选择合理的下刀点。（2）G40 的使用也要注意，因为每一次循环中都进行了补偿，所以在每一次循环结束时都要取消，这点很重要，否则会影响程序的运行。5.G10的应用G10与宏程序结合使用时，能使用变量，可以给变量赋值，变量间可以运算，程序可以跳转。这样就可以对圆弧曲面进行加工，也可以运用G10指令加工许多类型的零件，如:球体的加工，斜面的加工等。黑龙江农业经济
16、职业学院机电工程系毕业论文7结 论数控加工的手工编程相对于计算机辅助制造软件而言有不可代替的优势，特别是加工复杂内外轮廓圆弧倒角，倒斜边，加工内外半球面等，只要修改刀具半径补偿量和适当修改数值累加、累减量，就可以实现粗、精，内、外加工程序的互用，可见应用 G10 编程指令与宏程序结合在一起，极大的简化了编程量，且通用性强，方便灵活。黑龙江农业经济职业学院机电工程系毕业论文8参考文献1 穆 瑞 FANUC 数控系统宏程序编程方法、技巧与实例M.北京：机械工业出版社,2002.2 张春良,等.数控铣床及加工中心自动编程与操作M.北京:国防工业出版社,2008.3 张建钢,胡大泽.数控技术M.武汉:华中科大出版社,2000.4 孙德茂 数控机床铣削加工直接编程技术 M.北京：人民邮电出版社，2009 年5 罗 辑 数控加工工艺及刀具M重庆：重庆大学出版社，2006 年 3 月第一版6 余英良 数控加工编程与操作M北京：高等教育出版社，2004 年第一版黑龙江农业经济职业学院机电工程系毕业论文9
