1、第 7 章 简化编程（一）目的与要求通过本章的学习，使学生了解简化编程指令的特点、类型，掌握车削复合固定循环、铣削孔加工固定循环的编程格式和编程方法。（二）教学内容1车削固定循环指令（1）单一固定循环（2）复合固定循环 2铣削固定循环指令（1）固定循环的动作步序（2）固定循环的工作平面（3） 常用指令的编程方法3子程序4其他简化编程指令（1）旋转功能指令（2）镜像功能指令（3）比例缩放指令（三）教学要求1了解车削固定循环指令的类型2了解单一固定循环的动作步序及其编程方法。3掌握车削固定循环 G71、 G72、G73 指令的应用场合和编程方法4了解铣削固定循环指令的类型5理解铣削固定循环的动作步
2、序6掌握铣削固定循环中 3 个工作平面的确定方法。7掌握 G81、G73、G83、G82 钻孔指令的应用场合和编程方法8了解子程序的格式，理解子程序嵌套的概念，掌握子程序的调用与返回指令的格式和编程方法。9了解旋转、镜像、比例缩放等功能指令的编程格式及其编程方法。（四）重点与难点重点：车削复合固定循环指令的编程方法，铣削固定循环中的钻孔加工指令的编程方法。难点：固定循环编程中的参数合理设置。（五）学习指导1、车削固定循环对数控车床而言，非一刀加工完成的轮廓表面、加工余量较大的表面，采用循环编程，可以缩短程序段的长度，减少程序所占内存。各类数控系统复合循环的形式和使用方法（主要是编程方法）相差甚
3、大，本课程以FANUC数控系统的车削固定循为主。FANUC 0i-TA车削数控系统分为简单固定循环、复合固定循环和钻孔固定循环3类。（1）简单固定循环简单固定循环要求掌握以下3条指令： 外径/内径切削固定循环（ G90）编程格式：G90 X（U） Z（W） F ；圆柱面粗车G90 X（U） Z（W） R F ；锥形加工式中：X 、 Z为圆锥面切削终点坐标值；U 、 W为圆锥面切削终点相对循环起点的增量值，R 为切削始点与圆锥面切削终点的半径差。 螺纹车削循环G92。该指令可车削锥螺纹和圆柱螺纹，刀具从循环起点开始按梯形循环，最后又回到循环起点。编程格式：G92 X（U） Z（W） F ；直螺纹
4、 G92 X（U） Z（W） R F ；锥螺纹式中：X 、 Z为螺纹终点坐标值；U 、 W为螺纹终点相对循环起点的增量值， R为锥螺纹始点与终点的半径差，F 为进给率，采用与螺距相对应的旋转进给率。 端面车削固定循环（G94 ） 编程格式为G94 X（U） Z（W） F G94 X（U） Z（W） K（或R ） F 式中：X 、 Z为圆锥面切削终点坐标值；U 、 W为圆锥面切削终点相对循环起点的增量值，K（或R ）为端面切削始点与切削终点的在Z方向的坐标增量。注意：G90和G94的应用条件。（2）多重固定循环重点掌握 外径粗车固定循环 G71 适用于圆柱毛坯料粗车外圆和圆筒毛坯料粗车内径，图
5、7-1 为用 G71 粗车外径的加工路径。图中 C 是粗车循环的起点， A 是毛坯外径与端面轮廓的交点，w 是轴向精车余量；u/2 是径向精车余量。d 是切削深度， e 是回刀时的径向退刀量（由参数设定） 。 （R ）表示快速进给， （F ）表示切削进给。编程格式 1：G71 P（ns ）Q （nf ）U（ u） W（w）D（d）F S T 注意： 当加工零件内轮廓时，上述程序指令就成为内径粗车固定循环。此时，径向精车余量 u 应指定为负值。 老版本的数控系统采用编程格式 1，而新版本的数控系统采用编程格式 2。编程格式 2：G71 U（d）R（e ）G71 P（ns ）Q （nf ）U（ u
6、） W（w）F S T 图 7-1 外径粗车循环 G71 的加工路径 图 7-2 端面粗车循环 G72 的加工路径 端面粗车固定循环 G72。 G72 适用于圆柱毛坯端面方向粗车，图 7-2 所示为从外径方向往轴心方向车削端面时的走刀路径。编程格式 1：G72 P（ns ）Q （nf ）U（ u） W（w）D（d）F S T 编程格式 2：G72 W（d）R（e ）G72 P（ns ）Q （nf ）U（ u） W（w）F S T 固定形状粗车循环 G73 适用于毛坯轮廓形状与零件轮廓形状基本接近时的粗车，例如，一般锻件或铸件的粗车，这种循环方式的走刀路线如图 7-3 所示。图 7-3 固定形状
7、粗车循环 G73 的走刀路径编程格式 1：G73 P（ns ）Q （nf ）I（i）K （k）U （ u）W （w）D（ d）F S T编程格式 2：G73 U( i) W(k ) R(d)G73 P(ns) Q(nf) U(u) W(w) D(d)F S T 2、FANUC 铣削固定循环的特征数控铣床（加工中心）配备的固定循环功能，主要用于孔加工，包括钻孔、镗孔、攻螺纹等。使用一个程序段就可以完成一个孔加工的全部动作。如果孔加工的动作无需变更，则程序中所有模态的数据可以不写，因此可以大大简化编程。（1）固定循环动作固定循环通常由 6 个动作组成，如图 7-4 所示。 X 轴和 Y 轴的快速定
8、位； 刀具快速从初始点进给到 R 点； 以切削进给的方式执行孔加工的动作； 在孔底相应的动作； 返回到 R 点； 快速返回到初始点。初始平面是为了安全下刀而规定的一个平面；R 点平面表示刀具下刀时自快进转为工进的高度平面。对于立式数控铣床，孔加工都是在 XY 平面定位并在 Z 轴方向进行。固定循环的编程格式如下。 图 7-4 固定循环的动作（2）固定循环的定义平面 初始平面 初始平面是为了安全下刀而规定的一个平面。初始平面到零件表面的距离可以任意设定在一个安全的高度上，当使用同一把刀具加工若干孔时，只有孔间存在障碍需要跳跃或全部孔加工完了时，才使用 G98 功能使刀具返回到初始平面上的初始点。
9、 R 点平面 R 点平面又叫 R 参考平面，这个平面是刀具下刀时自快进转为工进的高度平面。距工件表面的距离主要考虑工件表面尺寸的变化，一般可取 25mm 。使用 G99时，刀具将返回到该平面上的 R 点。 孔底平面 加工盲孔时孔底平面就是孔底的 Z 轴高度，加工通孔时一般刀具还要伸出工件底平面一段距离，主要是保证全部孔深都加工到尺寸，钻削加工时还应考虑钻头钻尖对孔深的影响。（3）沿钻孔轴的移动距离固定循环沿钻孔轴的移动距离，既指令中的地址 R 和地址 Z 的数据指定与 G90 或 G91的方式选择有关，图 7-5 给出了 G90 或 G91 时的坐标计算方法。选择 G90 方式时，R 与 Z一
10、律取其终点坐标值；选择 G91 方式时，则 R 是指自初始点到 R 点的距离，Z 是指自 R 点到孔底平面 Z 点的距离。图 7-5 G90 和 G91 的坐标计算（4）返回点平面当刀具到达孔底后，刀具可以返回到 R 点平面或初始位置平面，由 G98 和 G99 指定。如果指令了 G98 则刀具返回到初始平面；如果指令了 G99 则刀具返回到 R 点平面。如图7-6 所示。图 7-6 G90 和 G91 的返回平面3、常用的铣削固定循环编程方法（1）钻孔循环(G81) 指令功能。该循环用作正常钻孔。切削进给执行到孔底，然后刀具从孔底快速移动退回，该指令的动作步序如图7-7所示。 指令格式：G8
11、1 X Y Z R F K ； 其中：X Y ：孔位置数据Z ：从 R 点到孔底的距离R ：从初始位置面到 R 点的距离F ：切削进给速度K ：重复次数（如果需要的话） 说明。 在沿着X和Y轴定位以后，快速移动到R点。从R点到Z点执行钻孔加工，然后刀具快速移动退回。关于主轴旋转、M代码和刀具偏置等，与其他循环相同。图 7-7 钻孔循环(G81) 的动作步序（2）高速深孔钻循环(G73) 指令功能。该循环执行高速深孔钻不易断屑的孔加工。它执行间歇切削进给直到孔的底部，同时从孔中排出切屑，该指令的动作步序如图7-8所示。 指令格式：G73 X Y Z R Q F K ； 其中：Q ：每次切削进给的
12、深度，其他与 G81 相同。注意：该指令与 G81 的区别。图 7-8 高速深孔钻循环 G73 动作步序（3）锪孔循环(G82) 指令功能。该循环用于锪孔加工。孔切削进给到孔底时执行暂停，然后刀具从孔底快速移动退回，该指令的动作步序如图7-9所示。 指令格式：G82 X Y Z R P F K ； 其中：P ：孔底暂停时间，其他与 G81 相同。注意：该指令与 G81 的区别。图 7-9 锪孔循环(G82) 的动作步序（4）排屑钻孔循环(G83) 指令功能。该循环执行深孔钻适宜不易排屑的孔加工。间歇切削进给到孔的底部，钻孔过程中从孔中排除切屑。该指令的动作步序如图7-10所示。 指令格式：G8
13、3 X Y Z R Q F K ； 其中：Q ：每次切削进给的深度，其他与 G81 相同。注意：该指令与 G81 的区别。图 7-10 排屑钻孔循环(G83) 的动作步序（5）左旋（逆时针）攻丝循环(G74) 指令功能。该循环执行左旋攻丝。在左旋攻丝循环中，当到达孔底时，主轴顺时针旋转，该指令的动作步序如图7-11所示。 指令格式：G74 X Y Z R P F K ； 其中：P ：孔底暂停时间，其他与 G81 相同。 说明 用主轴逆时针旋转执行攻丝。当到达孔底时，为了退回，主轴顺时针旋转，该循环加工一个反螺纹。在左旋攻丝期间，进给倍率被忽略。进给暂停不停止机床，直到回退动作完成。在指定G74
14、之前，使用辅助功能M 代码使主轴逆时针旋转。图 7-11 左旋（逆时针）攻丝循环 G74 动作步序（6）精镗循环(G76) 指令功能。精镗循环用于镗削精密孔。当到达孔底时主轴停止切削，刀具离开工件的被加工表面并返回，该指令的动作步序如图7-12所示。 指令格式：G76 X Y Z R Q P F K ； 其中：Q ：孔底的偏移量； P ：孔底暂停时间，其他与 G81 相同。 说明 当到达孔底时，主轴在固定的旋转位置停止，并且，刀具以刀尖的相反方向移动退刀，以保证加工面不被破坏，实现精密和有效的镗削加工。注意：Q 在孔底的偏移量是在固定循环内保存的模态值，必须小心指定因为它也用作G73 和 G8
15、3 的切削深度。图 7-12 精镗循环(G76) 动作步序（7）镗孔循环(G85) 指令功能。该循环用于镗孔加工，指令的动作步序如图7-13所示。 指令格式：G85 X Y Z R F K ； 说明：沿着X和Y轴定位以后，快速移动到R点，从R点到Z点执行镗孔，当到达孔底时，执行切削进给，然后返回到R点。图 7-13 镗孔循环 G85 动作步序4、子程序及其调用某些被加工的零件中，常常会出现几何形状完全相同的加工轨迹，如图 5-47 所示。在程序编制中，将有固定顺序和重复模式的程序段，作为子程序存放，可使程序简单化。主程序执行过程中如果需要某一个子程序，可以通过一定格式的子程序调用指令来调用该子
16、程序，执行完后返回到主程序，继续执行后面的程序段。（1）子程序的编程格式子程序的格式与主程序相同，在子程序的开头编制子程序号，在子程序的结尾用 M99指令（有些系统用 RET）返回。O（或 ： 、P 、%）M99；图 7-14 适宜用子程序编程的零件（2）子程序的调用格式常用的子程序调用格式有以下几种： M98 P P 后面的前 3 位为重复调用次数，省略时为调用一次；后 4 位为子程序号。 M98 P LP 后面的 4 位为子程序号；L 后面的 4 位为重复调用次数，省略时为调用一次。 CALL子程序的格式为：（SUB ）（RET）（3）子程序的嵌套为了进一步简化程序，可以让子程序调用另一个
17、子程序，称为子程序的嵌套。子程序的嵌套不是无限次的，子程序结束时，如果用 P 指定顺序号，不返回到上一级子程序调出的下一个程序段，而返回到用 P 指定的顺序号 n 程序段，但这种情况只用于存储器工作方式，图 7-15 是子程序的嵌套及执行顺序。图 7-15 子程序的执行过程5、其他特殊功能指令（1）镜像功能返回到子程序 O0123主程序 O0122子程序 O0124 以 Y1.5为起点，增量移动工件坐标系设在 X3Y4子程序 O0123子程序 O0124跳转到子程序 O0124跳转到子程序 O0123返回到主程序子程序 O0123 以X3Y4为起点，增量移动编程格式：G51 X Y Z I J KG50其中：G51镜像加工指令X、Y、Z镜像轴的中心坐标I X 轴的镜像比例JY 轴的镜像比例KZ 轴的镜像比例G50撤销镜像 图 7-16 适宜镜像编程的要素 图 7-17 适宜旋转编程的要素（2）旋转加工 指令：G68建立旋转；G69撤销旋转编程格式：G68 X Y R G69其中：X、Y、Z 旋转中心坐标R 旋转角度（逆时针转为正，顺时针转为负）注意事项：在有刀具补偿的情况下，先旋转后刀补，在有缩放功能的情况下，先缩放后旋转。
