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黑龍江農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)職業(yè)學(xué)院機(jī)電工程系畢業(yè)論文數(shù)控銑削中G10 指令的巧用目 錄摘 要1前 言21 緒論32 FANUC0i系統(tǒng)刀具半徑補(bǔ)償值的說明與使用方法33 加工實(shí)例分析 43.1 圖件分析43.2加工軌跡分析54程序及說明64.1 加工程序64.2 程序說明75 G10的應(yīng)用7結(jié) 論8參考文獻(xiàn)9致 謝10數(shù)控銑削中G10 指令的巧用摘 要：在數(shù)控銑削加工中，常常會出現(xiàn)輪廓的倒圓(角)或倒角的加工，在FANUC系統(tǒng)當(dāng)中，提供了一個很好的指令-G10指令.利用數(shù)控宏程序，并結(jié)合G10指令就可以很容易的完成這類零件的加工。還可以完成型腔的斜面、倒圓角及其組合的三維銑削加工。關(guān)鍵詞：數(shù)控加工 ，倒圓角，G10應(yīng)用前 言在零件加工過程中我們經(jīng)常會遇到到倒角的加工，這時一般選擇自動編程軟件來做這樣的曲面，但自動編程軟件后置處理程序較煩瑣并且不易看懂。這時我們就可以選擇用戶宏程序來完成這個任務(wù)。隨著數(shù)控零件的復(fù)雜程度的提高，用戶宏程序的應(yīng)用越來越受倒編程者的關(guān)注，運(yùn)用用戶宏程序編出的程序結(jié)構(gòu)簡潔，邏輯嚴(yán)密，具有較好的易讀性。 本文就是將G10指令與宏程序結(jié)合起來對倒角進(jìn)行編程，從而使程序得到簡化。并且在論文中對G10指令的應(yīng)用做了進(jìn)一步的介紹。1.緒論在數(shù)控機(jī)床的銑削編程中，可以直接按加工工件的輪廓尺寸編程，系統(tǒng)使用刀補(bǔ)功能進(jìn)行自動的計(jì)算處理，從而使計(jì)算及編程均大大簡化，這就要求編程人員必須掌握刀補(bǔ)功能的正確、合理使用的方法。 在FANUC0i數(shù)控系統(tǒng)中，刀補(bǔ)實(shí)質(zhì)上是指生成加上補(bǔ)償量以后的刀具軌跡的功能，其作用體現(xiàn)的兩個方面：一是在編程時直接按圖樣尺寸編程，可不必考慮刀具的半徑，只要在實(shí)際加工時輸入刀具的半徑補(bǔ)償值即可；二是刀具磨損引起的刀具半徑變化值，可以用刀具半徑補(bǔ)償值來修正。在實(shí)際輪廓加工過程中，刀補(bǔ)執(zhí)行過程有三步：刀補(bǔ)的建立、刀補(bǔ)的運(yùn)行和刀補(bǔ)的取消三個階段。根據(jù)刀補(bǔ)在工件拐角處過渡方式的不同，刀補(bǔ)通常又分為B型刀補(bǔ)和C型刀補(bǔ)。B型刀補(bǔ)是指在拐角處采用圓弧過渡，C型刀補(bǔ)則是采用直線過渡方式。如今的大多數(shù)數(shù)控系統(tǒng)均采用了C型刀補(bǔ)方式。在手工編程加工中半徑補(bǔ)償值輸入CNC儲存器的方法有兩種：方法1：用手動的方法將要使用的半徑值從CRT面板中直接輸入CNC儲存器內(nèi)， 這種方法輸入的半徑值是固定不變的。方法2：在程序中用指令G10 將對應(yīng)的半徑值輸入到儲存器內(nèi)， 通過變量的形式設(shè)半徑值為一個變量再與G10 對應(yīng)， 將不斷變化中的半徑值輸入CNC儲存器中。那么這個程序加工的輪廓可以實(shí)現(xiàn)不斷的變化， 在手工編程中這種編程是一個靈活而又強(qiáng)大的功能，特別當(dāng)它與宏程序結(jié)合一起使用時， 將更加顯出它的功能方便。2.FANUC0i系統(tǒng)刀具半徑補(bǔ)償值的說明與使用方法（1）D、H：刀具長度補(bǔ)償和刀具半徑補(bǔ)償 刀具補(bǔ)償包括地址D、H，刀具補(bǔ)償參數(shù)D、H具有相同的功能，可以任意互換， 它們都表示數(shù)控系統(tǒng)中補(bǔ)償寄存器的地址名稱， 但具體補(bǔ)償值是多少， 關(guān)鍵是由它們后面的補(bǔ)償號地址來決定。 過去在加工中心中， 為了防止出錯， 我們規(guī)定H為刀具長度補(bǔ)償?shù)刂?，如H1；D為刀具半徑補(bǔ)償?shù)刂罚?如D01。例如：G00 G43 H1 Z100.0；G01 G41 D21 X20.0 Y35.0 F200；（2）G10： 用程序輸入刀具補(bǔ)償值的指令 在FANUC0i數(shù)控系統(tǒng)中， G10 是可用程序輸入補(bǔ)償值的指令， 它的使用有著嚴(yán)格的規(guī)定， 編程式取決于使用的刀具補(bǔ)償存儲器。 見下表：刀具補(bǔ)償存儲器的種類格 式H代碼的幾何補(bǔ)償值G10L10P_R_；D代碼的幾何補(bǔ)償值G10L12P_R_；H代碼的磨損補(bǔ)償值G10L11P_R_；D代碼的磨損補(bǔ)償值G10L13P_R_；P：刀具補(bǔ)償號R： 絕對值指令（G90）方式的刀具補(bǔ)償值增量值指令（G91）方式的刀具補(bǔ)償值， 該值與指定的刀具補(bǔ)償號的值相加（其和為刀具補(bǔ)償值）。一般情況下使用比較多的是表中的第二種， 即D：代碼（ 半徑補(bǔ)償） 的幾何補(bǔ)償值如-L12，如：D10L12P01R#10，表示變量#10 代表值等于“D01”所代表的刀具半徑補(bǔ)償值，即在程序中輸入刀具的半徑補(bǔ)償值，R值后可以是一個變量，也可以是一個常數(shù)。例如： N10#10=3N20 G10 L12 P01 R#10N60N70M30用程序輸入刀具補(bǔ)償值的主要使用場合是在手工編程中編制出一些平時無法編制出來的輪廓循環(huán)加工和規(guī)則的曲面，與宏程序靈活運(yùn)用在一起就可以解決輪廓的倒圓角和需要半徑補(bǔ)償變化的編程中。3.加工實(shí)例分析3.1.圖件分析如圖1和圖2所示，現(xiàn)有一加工件，棱長為40mm的正方體，上端面四棱圓角為R6，工件圓點(diǎn)心為G56原點(diǎn)，頂面為Z0，以等高方式自下而上加工R6mm的圓角曲面（ 采用R5mm球刀，球尖對刀),為了便于說明G10的使用， 在此做了一定的簡化，該零件已經(jīng)進(jìn)行粗加工，以下僅就半圓弧的精銑加工進(jìn)行詳細(xì)的說明。在這個加工程序中，程序需要建立幾個重要的關(guān)系，即球刀加工半圓弧時的Z軸深度位置關(guān)系，加工半圓弧時X軸移動的運(yùn)動軌關(guān)系，這幾個關(guān)系相互影響，相互作用。 圖1 立體示意圖 圖2 主視圖示意圖 3.2.加工軌跡分析如圖3所示，采用球刀并運(yùn)用順銑的方式對半圓弧進(jìn)行加工，加工方向?yàn)閺南孪蛏系姆绞街饘犹嵘?，但球刀加工半圓弧時的Z軸深度是需要計(jì)算得出的，所以為了方便編程和計(jì)算，我們將刀位選擇在球刀球心上，球刀球心與刀尖是球刀的兩個幾何點(diǎn)，而刀具上的任何一點(diǎn)都是隨著刀具體而進(jìn)行相同的“平動”的，因此當(dāng)確定刀心Z軸的坐標(biāo)后再減去一個刀具半徑就可確定出刀尖坐標(biāo)，這樣不但令編程與數(shù)學(xué)計(jì)算都比較方便，還遵守了統(tǒng)一的對刀基準(zhǔn)，刀尖對刀如圖4所示。 圖3 俯視圖加工軌跡示意圖 圖4 加工軌跡示意圖 球刀刀心加工半圓弧面時與半圓弧面形成一個以角度不斷變化等腰直角三角形，要計(jì)算出刀心的坐標(biāo)值就需要用 到此等腰直角三角形。 刀心的坐標(biāo)值位置公式如下： 根據(jù)直角三角函數(shù)關(guān)系式： Cosa=鄰邊/斜邊Sina=對邊/斜邊設(shè)：斜邊為#12=R+r，對邊為#3，鄰邊為#2，變量角為#1則：#2=（R+r）cos（#1）#3=（R+r）sin（#1）由圖4可知，當(dāng)角度變量#1改變時，變量#2、變量#3也同時變化。再由圖5分析，可以得出當(dāng)球心在A點(diǎn)處時球刀處于半圓弧面的最低點(diǎn)，我們設(shè)這時的半徑補(bǔ)償值為初始值為#11，由圖可知初始值等于球刀的半徑，隨著刀具沿著半圓弧面最低點(diǎn)逐層提升，在每層高度上的刀具都要與半圓弧面相切而半徑補(bǔ)償值也是在不斷變化的，所以說球心在不斷地向內(nèi)部的方向前進(jìn)時，導(dǎo)致半徑補(bǔ)償值還不斷變小，由此可推算出，當(dāng)球心向內(nèi)移動的距離大于半徑補(bǔ)償值初始值時，那么可能會出現(xiàn)負(fù)值的補(bǔ)償值。 圖5 球心半徑值軌跡示意圖 圖6 球心加工高度軌跡示意圖如圖6分析，可以得出當(dāng)球心在A點(diǎn)時刀具球心與加工圓弧起始點(diǎn)的角度為0，這時球刀處于半圓弧面的Z軸深度最低點(diǎn)，其值等于球刀的半徑與半圓弧半徑之和，隨著刀具沿著半圓弧面最低點(diǎn)逐層提升，在每層高度上的刀具需要不斷地變化，也就是說球心是不斷地向上前進(jìn)，而Z軸深度值不斷變高，如此推算，當(dāng)球心到達(dá)90時，Z軸深度最大。從上述得知，如果想要編出可以順利將半圓弧面加工出來的程序，就要使程序中的加工高度不斷變化，半徑補(bǔ)償值也要不斷地變化，高度值與半徑補(bǔ)償?shù)臄?shù)值變化可以在程序中通過變量的編寫實(shí)現(xiàn)，但半徑補(bǔ)償值數(shù)值雖然是在程序中得到了變化，只有通過G10將半徑補(bǔ)償變化值輸入到儲存器內(nèi)再通過程序內(nèi)的指令G41將變化后的補(bǔ)償值調(diào)用才能真正實(shí)現(xiàn)半徑補(bǔ)償?shù)淖兓?.加工程序及說明 4.1加工程序?qū)⒌毒甙霃窖a(bǔ)償與宏程序結(jié)合應(yīng)用，不但可簡化編進(jìn)行粗，進(jìn)行粗、精加工，而且還可以進(jìn)行加工的修正，以證加工質(zhì)量。以下的加工程序，可以看出G10是如何將半徑補(bǔ)償值輸入存儲器中實(shí)現(xiàn)一般手工編程無法加規(guī)則曲面的一大亮點(diǎn)。程序：O1234 程序名；G56 G90 采用G56坐標(biāo)系，絕對值編程；M03 S1000 主軸正傳，轉(zhuǎn)速1000；G00 Z10 初始Z軸定到一個安全高度；X-30 Y-30 刀具定到工件外一點(diǎn)；#1=R 倒圓角半徑；#10=r 刀具半徑；#11=0 步距角r的初值，單位：度；#12=#10+#11 圓曲面半徑與刀具半徑之和：N10 #13=#12*COS#1 任意角度時刀軸線到R面圓心水平距離；#14=#12*SIN#1-1 任意角度時刀尖的Z軸坐標(biāo)；#15=#13-#10 任意角度時對應(yīng)的刀具半徑補(bǔ)償值；G01 Z#14 F400 以G01速度下降到最低點(diǎn)；G10 L12 P01 R#15 變量#15賦給刀具半徑補(bǔ)償值D01；G41 G01 X-20 Y-40 D01 F500 刀具左刀補(bǔ)進(jìn)到XY輪廓起始點(diǎn)；G01 Y14 加工直線；G02 X-14 Y20 R6 加工R6的圓?。籊01 X14 加工直線；G02 X20 Y14 R6 加工R6的圓?。籊01 Y-14 加工直線；G02 X14 Y-20 R6 加工R6的圓弧；G01 X-14 加工直線；G02 X-20 Y-14 R6 加工R6的圓弧；G40 G01 X-50 取消刀具半徑補(bǔ)償；#1=#1+1 自動變量#1每次自加1；IF#1 EQ 90 GOTO 10 如果變量#1等于90；側(cè)轉(zhuǎn)到第10段執(zhí)行，否則執(zhí)行下一段；G00 Z50 刀具抬到安全距離；X0 Y0 回到工件原點(diǎn)； M05 主軸停止；M30 程序結(jié)束；運(yùn)用FANUC0i系統(tǒng)仿真軟件對上述程序進(jìn)行了模擬仿真，得仿真結(jié)果如圖7所示： 圖7 仿真加工圖4.2程序說明（1）上述輪廓自身的加工程序只是針對一般帶有刀具補(bǔ)償G41或G42的常規(guī)編程方法，可以加工外封閉輪廓也可以加工內(nèi)封閉輪廓，需要注意的只是在G41語句前應(yīng)選擇合理的下刀點(diǎn)。（2）G40的使用也要注意，因?yàn)槊恳淮窝h(huán)中都進(jìn)行了補(bǔ)償，所以在每一次循環(huán)結(jié)束時都要取消，這點(diǎn)很重要，否則會影響程序的運(yùn)行。5.G10的應(yīng)用G10與宏程序結(jié)合使用時，能使用變量，可以給變量賦值，變量間可以運(yùn)算，程序可以跳轉(zhuǎn)。這樣就可以對圓弧曲面進(jìn)行加工，也可以運(yùn)用G10指令加工許多類型的零件，如:球體的加工，斜面的加工等。結(jié) 論數(shù)控加工的手工編程相對于計(jì)算機(jī)輔助制造軟件而言有不可代替的優(yōu)勢，特別是加工復(fù)雜內(nèi)外輪廓圓弧倒角，倒斜邊，加工內(nèi)外半球面等，只要修改刀具半徑補(bǔ)償量和適當(dāng)修改數(shù)值累加、累減量，就可以實(shí)現(xiàn)粗、精，內(nèi)、外加工程序的互用，可見應(yīng)用G10編程指令與宏程序結(jié)合在一起，極大的簡化了編程量，且通用性強(qiáng)，方便靈活。參考文獻(xiàn)1 穆