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發(fā)表于 2006-3-13 11:42:21
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數(shù)控加工中特殊G、M代碼的使用
數(shù)控加工中特殊G、M代碼的使用
, X W& V/ X! I數(shù)控文字地址程序段格式中,G代碼、M代碼分別表示準(zhǔn)備功能宇和輔助功能字,G、M代碼在不同數(shù)控系統(tǒng)中分別表示不同的數(shù)控功能,有些數(shù)控系統(tǒng)還規(guī)定可使用幾套G、M代碼指令,這就為數(shù)控加工工藝的制訂,數(shù)控加工程序的編制以及加工程序調(diào)試增添了許多靈活性,特別是特殊G、M代碼的合理使用,對保證零件的加工質(zhì)量和精度,防止數(shù)控機(jī)床各加工軸之間或刀具之間的干涉,提高數(shù)控機(jī)床的安全、穩(wěn)定運(yùn)行具有積極的現(xiàn)實意義。 # Z: u; H! m% Q8 x+ j; g2 I
/ U9 @7 k/ f L/ k6 b2 數(shù)控加工中特殊G、M代碼的使用 7 b5 P3 d3 _4 Q9 |* z- k5 i
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1) 延時G04指令
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延時G04指令,其作用是人為暫時限制運(yùn)行的加工程序,在程序中表示為“G04X-,或G04U-,或G04P-”。如“N0050 G04 X1.0”,表示當(dāng)執(zhí)行到此程序段時,進(jìn)給中止1秒后再繼續(xù)執(zhí)行后續(xù)程序指令。G04指令中的延時時間在編程時設(shè)定,其選擇范圍為“0.001~99999.999秒或轉(zhuǎn)(用 X或U指令的IS-B增量系統(tǒng))。1~99999999延時時間單位為0.0001秒或轉(zhuǎn)(用P指令的IS-C增量系統(tǒng))”。G04延時指令一般使用的幾種情況為:①對不通孔作深度加工時,刀具送給到規(guī)定深度后,用G04指令可使刀具作非進(jìn)給光整切削加工,然后退刀,保證孔底平整,并使相關(guān)表面無毛刺;②溝槽時,在槽底應(yīng)讓主軸空轉(zhuǎn)幾轉(zhuǎn)再退刀。一般退刀槽都不須精加工,采用G04延時指令,有利于槽底光滑,提高零件整體質(zhì)量;③數(shù)控車床上,在工件端面的中心鉆60°的頂尖孔或倒45°角時,為使孔側(cè)面、及倒角平整,使用G04指令使工件轉(zhuǎn)過1轉(zhuǎn)后再退刀;④車削軸類零件臺肩,在刀具送給運(yùn)行方向改變時,應(yīng)在改變運(yùn)行方向的指令間設(shè)置G04指令,以保證軸肩端與工件軸線的垂直度。 4 C! ^9 V/ L9 V# q
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除以上一般使用情況,在實際數(shù)控加工的使用中,嘗試著一些特殊使用的分析和研究,并從中得到了新啟示:
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* c+ o! O- D1 b" X- N' }(1) 采用步進(jìn)電機(jī)為進(jìn)給驅(qū)動系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床,特別是國內(nèi)改進(jìn)設(shè)計的數(shù)控機(jī)床,在高精度加工中,為避免頻率變化過快造成對位移精度的影響,常人為將快速點(diǎn)進(jìn)位G00指令路經(jīng)分解為2個程序段,段1為快速點(diǎn)進(jìn)位,段2為直線插補(bǔ)。由于高速點(diǎn)進(jìn)位運(yùn)行在開始時為升速,當(dāng)升到設(shè)定的速度頻率時為正常勻速運(yùn)行,接近到達(dá)定位點(diǎn)時為降頻(就是常說的自動升降速)。在段1后如果設(shè)置延時G04指令,可保證高速運(yùn)行降頻完全穩(wěn)定后,再低速運(yùn)行,使控制精度得以提高。特別是對于數(shù)控鉆床加工時的孔定位特別明顯。
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6 m1 d8 ?$ J; z+ B8 l2 o5 _& b(2) 大批量單件加工時間較短的零件加工中,啟動按鈕頻繁使用,為減輕操作者由于疲勞或頻繁按鈕帶來的誤動作,用G04指令代替首件后零件的啟動。延時時間按完成1件零件的裝卸時間設(shè)定,在操作人員熟練地掌握數(shù)控加工程序后,延時的指令時間可以逐漸縮短,但需保證其一定的安全時間。零件加工程序設(shè)計成循環(huán)子程序,G04指令就設(shè)計在調(diào)用該循環(huán)子程序的主程序中,必要時設(shè)計選擇計劃停止M01指令作為程序的結(jié)束或檢查。
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(3) 數(shù)控車床用絲錐攻中心螺紋時,需用彈性筒夾頭攻牙,以保證絲錐攻至螺紋底部時不會崩斷,并在螺紋底部設(shè)置G04延時指令,使絲錐作非進(jìn)給切削加工,延時的時間需確保主軸完全停止,主軸完全停止后按原正轉(zhuǎn)速度反轉(zhuǎn),絲錐按原導(dǎo)程后退。 5 E( p6 `' v, `5 @" }( Z( P8 R/ ]
7 s" ]! x) v. @: X8 V* n0 R
程序舉例: 7 W4 F$ a9 c/ z% J
M03 S300;攻牙主軸轉(zhuǎn)速不能太快 ' W7 L7 A4 \+ r0 D6 l c
G00 XO Z5.0;至工件中心坐標(biāo) $ L6 H' F t/ [- `2 \
G32 Z-20.0 F1.0 M05;攻絲完畢后主軸停止 9 R; r' d" {# M/ J: h0 C0 x
G04 X5.0;絲錐延時5秒作非過給切削加工
7 O# a4 r& b9 H' r+ Z/ xG32 Z5.0 M04;主軸反轉(zhuǎn),絲錐后退 & i% P9 M0 E: }# C3 G9 c3 |+ w5 H
& h" o W8 T8 b# f$ ], O8 A0 [4 L(4) 鎖孔完畢退刀時,為避免退刀時留下螺旋劃痕而影響表面粗糙度,應(yīng)使鏜刀在孔底作非進(jìn)給停留,待主軸完全停止后再退刀。退刀時會留下垂直端面的退刀劃痕,一般在鏜孔加工工藝中是允許該退刀劃痕存在的,利用該劃痕還可以判斷所鏜孔的形狀誤差。 , E: D, k1 P9 o4 z; k: f" }
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(5) 在發(fā)訊指令后須設(shè)置G04指令,以保證有足夠的時間延時,等待發(fā)訊指令規(guī)定要求的動作開始或完成后,再運(yùn)行后續(xù)程序,以確保加工的可靠性。如換刀位、開啟關(guān)閉主軸、潤滑或接通其它信號等。如:瑞士碧瑪泰公司的S-188雙主軸雙刀塔數(shù)控車銑中心,配NUM 1050數(shù)控系統(tǒng),在自動拉料時的程序為: # U" G+ M1 d" G* a: \$ }, U- p7 P
8 _* Y5 k% @1 S0 Q/ M% |N0160 M60;夾具打開允許 L0 u3 ~) n, N: L4 X
N0170 M169;夾具打開
/ F' q1 f9 t8 z5 {6 l" D3 |N0180 G04 FO.3
9 i, r6 P; B3 C# D- EN0190 G01 ZL1;L1已賦值
2 I0 G0 u. D- |3 j0 c) aN0200 M168;夾具夾緊 / d5 [( ?7 {6 v1 G# `" P# O; I
N0210 G04 FO.3 , }$ V% ?4 M+ q6 z6 A4 t' [& |
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(6) 在主軸轉(zhuǎn)速有較大的變化時,可設(shè)置G04指令。目的是使主軸轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后,再進(jìn)行零件的切削加工,以提高零件的表面質(zhì)量。
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程序舉例:
( c( q# v& f* y3 J$ _) dN0010 S1000 M13;主軸轉(zhuǎn)、冷卻液開
) Z# _! z0 @2 D/ x- I2 DN0020 T0302 . O9 V9 G4 m: C) b% \5 h( E
N0030 G01 X32.4 FO.1
$ }0 w. W" s; i' yN0040 S3500 M03;主軸轉(zhuǎn)速有較大的變化
9 O, I0 z1 i) U! D' NN0050 G04 XO 6;延時 0. 6S 9 [/ P3 w" r9 C2 m, Q9 n7 W$ K
N0060 G01 Z-10.0 FO.02
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# @0 ^3 ~) F- n! J1 }(7) 在加工程序中有多種功能順序執(zhí)行時,必須設(shè)置G04指令。如機(jī)械手接零件、雙主軸同步、從第1刀塔轉(zhuǎn)換到第2刀塔加工等等,按動作的復(fù)雜程度,設(shè)定不同的G04延遲量,以使前一動作完全結(jié)束,再進(jìn)行下一動作,避免干涉。 + \! g" U2 }" {+ [
3 V8 C; F( M3 e. R1 F/ z8 w(8) 在銑加工過程中,當(dāng)加工刀徑相同的圓弧角時,可設(shè)置G04指令。可以消除讓刀所帶來的錐度和實際加工的R偏差,但圓弧角的表面質(zhì)量會下降。 - d% Q/ i' Y/ S2 X% H
# z7 D8 x' }& ~" Y程序舉例: @; t* d2 O# @- l/ I1 M8 E1 J
N0120 G03 X20.5 Y18.6 R6 F100 - m _1 C1 d, _" Q& [, b% B
N0130 G04 XO.5
9 p5 ^7 d9 }( ^+ j, a1 IN0140 G01 Y50.5 F300
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(9) 在主軸空運(yùn)行時,用G04設(shè)置每檔轉(zhuǎn)速的時間,編一段熱機(jī)程序,讓設(shè)備自動運(yùn)行,可以使熱機(jī)的效果更加的良好。 - M d6 `6 S* d4 y# h
- ^# y2 d( I) M2 X( O4 ^6 `. M如: : n* X6 X9 t. S) y5 o5 S9 ]
N0220 M03 S1000
I( ^/ l G5 E5 l* MN0230 G04 X600 # M! n- j: R6 V/ z
N0240 S5000 2 [0 a4 ^: [. \. H! o
N0250 G04 X600
) A: r5 }/ F: ]$ A4 n: C3 c& s" EN0260 S10000
5 W1 W" R4 i1 d5 k9 H6 G) LN0270 G04 X600
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$ a2 h4 A2 ?3 t1 u b6 @0 T) ~1 m2) 返回參考點(diǎn)G26、G27、G28、G29指令
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參考點(diǎn)是機(jī)床上的一個固定點(diǎn),通過參考點(diǎn)返回功能刀具可以容易地移動到該位置。參考點(diǎn)主要用作自動換刀或設(shè)定坐標(biāo)系,刀具能否準(zhǔn)確地返回參考點(diǎn),是衡量其重復(fù)定位精度的重要指標(biāo),也是數(shù)控加工保證其尺寸一致性的前提條件。
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實際加工中,巧妙利用返回參考點(diǎn)指令,可以提高產(chǎn)品的精度。 % I G' `' G& S8 e6 J
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(1) 對于重復(fù)定位精度很高的機(jī)床,為了保證主要尺寸的加工精度,在加工主要尺寸之前,刀具可先返回參考點(diǎn)再重新運(yùn)行到加工位置。如此做法的目的實際上是重新校核一下基準(zhǔn),以確定加工的尺寸精度。 : T" a3 f% y. c# |7 `3 t
8 u( ]4 D, G( n9 @(2) 對于多軸聯(lián)動機(jī)床,特別是多軸多刀塔機(jī)床,程序開始段,一般設(shè)回參考點(diǎn)指令,避免換刀或多軸聯(lián)動加工時出現(xiàn)干涉情況。 " P9 U0 u, f; @+ C! K$ z
, O: q3 e" |- ]/ x2 B" D(3) 四軸以上的加工中心在進(jìn)行B軸旋轉(zhuǎn)前,雙主軸車床在主、副軸同步加工前,設(shè)置回參考點(diǎn)指令,可防止發(fā)生撞刀事故。如:HERMLE 600U五軸五聯(lián)動立式加工中心,配Heidenhain i530數(shù)控系統(tǒng),其B軸可±110°旋轉(zhuǎn),而刀庫在主軸后面,在B軸旋轉(zhuǎn)前,都加回參考點(diǎn)指令。
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(4) 雙主軸車床,只在一主軸加工時,用回參考點(diǎn)指令,使另一主軸在參考點(diǎn)位置,能使程序順利執(zhí)行并保證加工精度。如 S188雙主軸雙刀塔數(shù)控車銑中心,只在一個主軸加工零件時,首先用G28指令,將另一主軸和刀塔返回參考點(diǎn)位置,以便加工順利進(jìn)行。 7 f* q, Y2 r$ _& g% G4 r
/ O0 U( _' I' z(5) 對于多軸縱切機(jī)床,當(dāng)因各種原因要封閉某一軸時,用回參考點(diǎn)指令,使此一軸在參考點(diǎn)位置,然后再進(jìn)行封閉,能保證此軸的位置度。如TONUS DECO2000機(jī)床,因加工要求必須封閉X4和Z4軸,在此情況下,在進(jìn)行系統(tǒng)屏蔽X4和Z4軸之前,執(zhí)行返回參考點(diǎn)操作。
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(6) 在修理某一軸的伺服單元時,一般先進(jìn)行回參考點(diǎn)操作(如有可能),以避免在該軸失電時,坐標(biāo)位置的丟失。如美國哈挺公司COBRA 42機(jī)床,因X軸電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)有雜音需檢查,在檢查前執(zhí)行返回參考點(diǎn)操作。 ) G+ J2 t* X# D% F0 O+ D- E
, Y4 x/ f6 Y" Z6 ~# b# k3) 相對編程G91與絕對編程G90指令 ; t: e/ p* h$ g6 Y0 d9 y' Q! S, k
# c! h- M: I U x$ f* L( k相對編程是以刀尖所在位置為坐標(biāo)原點(diǎn),刀尖以相對于坐標(biāo)原點(diǎn)進(jìn)行位移來編程。就是說,相對編程的坐標(biāo)原點(diǎn)經(jīng)常在變換,運(yùn)行是以現(xiàn)刀尖點(diǎn)為基準(zhǔn)控制位移,那么連續(xù)位移時,必然產(chǎn)生累積誤差。絕對編程在加工的全過程中,均有相對統(tǒng)一的基準(zhǔn)點(diǎn),即坐標(biāo)原點(diǎn),所以其累積誤差較相對編程小。 4 @# w% j8 ?2 I7 K) u& r
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數(shù)控車削加工時,工件徑向尺寸的精度比軸向尺寸高,所以在編制程序時,徑向尺寸最好采用絕對編程,考慮到加工時的方便,軸向尺寸采用相對編程,但對于重要的軸向尺寸,也可以采用絕對編程。數(shù)控銑床加工時,對于重要的尺寸應(yīng)采用絕對編程。在數(shù)控車銑加工中心加工零件時,一般在車加工時用相對編程,變換為銑加工時,用絕對編程。如:EMCO 332數(shù)控車銑中心,配西門子 840D數(shù)控系統(tǒng),雙主軸雙刀塔,在進(jìn)行車銑加工時的程序: * c5 U0 H: j+ R+ w6 s/ L
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M06 T10 . C& i+ u7 n/ W# w8 q# T
M38;車方式,默認(rèn)在G91相對編程 + G0 \/ q! e7 T- Y0 Y9 f' g/ d/ S
M04 S1000 M08 ; g- P7 i y& a3 h/ w5 \: W) ~
G95 FO.03
+ A0 s# l) b0 R+ p6 {; h8 hG00 X8.0 YO Z10.0
3 y0 Q& n1 A, o( B, V" w* fG00 Z1.0
% C8 | v' o2 z: [. s0 \G01 Z-11.55 FO.01 6 z$ O2 ]: A# p! Z
M06 T13
Y9 P! e( i* D3 XM39;銑方式,G91相對編程、G90絕對編程
$ o' j# z) j5 W$ A, \. y! wG00 G90 X-L12 Z1;L12已賦值
& K2 t% T! n, EG01 G90 Z-9.5 F1200 6 l) Q+ T8 P1 b: {
G01 G91 XO.30
# p6 U# Q; T# ?/ f" W" C& @- AG00 G90 Z1 # f8 `, n8 K9 W, w+ V: M' U, Y
. j" _& L( @9 h7 M另外,為保證零件的某些相對位置,按照工藝的要求,進(jìn)行相對編程和絕對編程的靈活使用。
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4) 主軸松開夾緊指令 0 M. c q* k$ N% b. \# D% R& D) V
) r+ D: d1 X2 [0 ~1 t0 l
主軸松開和夾緊指令,在正常的情況下,是裝卸零件時使用,但對于多主軸車床來說,還有其他的用途: ! a) ?) l0 g% c
+ X- ]- c5 V0 k(1) 用于雙軸同步加工。在加工細(xì)長軸類零件時,用主、副軸分別夾持零件的兩端,利用夾套夾緊時的后縮力,使零件處于被拉緊狀態(tài),再進(jìn)行切削加工,可以防止因讓刀產(chǎn)生錐度,并能提高零件表面的加工質(zhì)量。
7 A/ E+ E$ W6 V/ Z& R# `; h
" h# L5 @8 H( h(2) 對于數(shù)控縱切車床,經(jīng)過合理地設(shè)置主副軸的松開、夾緊指令,多次拉送料,分段多次加工,可以加工比額定行程長數(shù)倍的細(xì)長零件。筆者就曾在TONUS DECO2000機(jī)床(Z軸行程64mm)上用此方法加工出長96mm的φ0.6mm和φ0.8mm臺階軸。
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如:TONUS DECO2000機(jī)床為數(shù)控縱切車床,配基于FUNAC16系統(tǒng)而改進(jìn)的、具有電子凸輪功能的、專為縱切機(jī)床配套的PNT2000(TONUS專利產(chǎn)品)數(shù)控系統(tǒng),其編程方式有別于一般的車、銑,每一工步是技流程在各個框圖中分別編,現(xiàn)僅列主加工工步的程序:
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G00 G100 Z1=0 X1=1;主軸旋轉(zhuǎn)、冷卻、調(diào)刀另有工步
" q. o4 s" g: k/ k/ h+ a- h% i) JG01 X1=0.6 FO.05 ; [9 p$ w3 u, z1 U
G01 Z1=-60.0 FO.02 4 q1 p. g" L* \+ y( x C0 X# D; T
G01 X1=1.2 FO.05 % ?+ H j, Z0 R# @0 W. Z* C
G00 G100 X1=20 : N6 K9 V# \! ~/ b* V# I" @
M111;松主軸
1 A" N$ l+ [, l! G$ OG04 XO.4
1 p/ ~( r5 n/ k. O7 e3 n/ lG01 Z1=0.0 FO.1 / Q3 a# C6 M( K7 L' \% }4 I
M110;主軸第二次夾緊 2 o! f b9 Y$ j
G04 XO.4
: `( S+ _$ t6 H* S1 NG01 G100 X1=1.2 ! E* B1 u# }/ W* L+ f, h
G01 X=0.8 F=0.05
8 V, I5 [( |' j+ ?G01 Z1=-36.0 FO.02 ; y6 d/ g7 e V* e0 k1 s) x+ C* N
G01 X1=1.2 FO.05 - P+ h) M; S% F3 {1 Y; `
G00 G100 X1=20;轉(zhuǎn)換到切斷工步。 9 Z i8 k" K ]- Z V& A8 b
# [0 q1 A2 A- J( m, \* ?5) G53零點(diǎn)漂移指令
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在一般情況下,G53~G59等指令,是運(yùn)用在零件加工過程中需重新建立編程原點(diǎn)的情況下,如多個零件同時加工等,但如合理使用此類指令,可提高機(jī)床的效率。 # Y& r/ m# |6 c1 E
6 A: Y; D: H+ f, R' z+ E$ M對于大部分?jǐn)?shù)控設(shè)備來說,在開機(jī)之后,必須進(jìn)行一段時間的熱機(jī),以消除因主軸或刀塔發(fā)熱所帶來的誤差。如果對機(jī)床熟悉,就可以在加工程序的開頭設(shè)置G53~G59等指令,人為進(jìn)行補(bǔ)償,可以大幅縮短熱機(jī)時間。如 S-188雙主軸雙刀塔數(shù)控車銑中心,因控制的軸數(shù)較多,如要尺寸完全穩(wěn)定,每天需空運(yùn)行2h左右,經(jīng)一段時間的摸索,現(xiàn)用G53指令,即:G53 XO.04 YO.01。在2h內(nèi),每0.5h減少XO.01 YO.005,可將熱機(jī)時間控制在0.5h以內(nèi)。
" b. @% D6 |, t c6 g1 J
2 W8 B+ V3 J; p% @( ?* A批量生產(chǎn),當(dāng)工作臺可以裝夾數(shù)個零件時,在編程中運(yùn)用G53~G59等指令,定義幾個不同的加工原點(diǎn),可以一次裝夾加工數(shù)個零件,節(jié)省換刀時間,提高工作效率。如 VC750型立式加工中心,工作臺為850mm×530mm,所加工零件的坯料為φ160mm,除去裝夾部分,每次可裝4個零件。程序如下:
w& d$ m) T+ F) f
9 \( t; S8 ~' f: m1 m# Q+ W+ UG54 P1 M98 b) t2 M! g3 f( f( T9 p1 Q" b
/G55 P1 M98
' C0 N) m# w1 ~5 m/ K& G/G56 P1 M98
: ~" D+ p4 T5 n/ d U/G57 P1 M98 ) p# a A3 d: z) w/ I7 z
M99
6 ?# b! N. f2 w5 H$ _- C將要加工的程序編成子程序(P1號),在調(diào)試時不執(zhí)行帶/的程序,批量生產(chǎn)后再執(zhí)行。 9 L+ A6 ~. o) E* Y, g( y% N$ i5 G
* |1 B2 ~1 E. P3 `- Q/ ?6) G79跳轉(zhuǎn)指令 + H j# @3 a4 S' o- W, b! n
) D( W1 D9 b3 N1 M2 ? g* V# \G79指令為強(qiáng)行跳轉(zhuǎn),在車銑復(fù)合加工中心的零件加工程序中使用,可以帶來很大的方便。如S-188雙主軸雙刀塔數(shù)控車銑中心,配NUM 1050數(shù)控系統(tǒng),帶自動拉料機(jī)構(gòu),在零件加工程序的編制中,如:
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7 E [% O8 `4 D6 {) H, X$ G79 N2037
) k7 s) w: j* L9 Z; m6 @& P2 KN2037 GO X52.0 Z2.0
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加入G79指令,可以很方便地進(jìn)行各工步程序的調(diào)試,免去一般程序每調(diào)一步都要從頭找程序段或在每一程序段結(jié)束加 M01的麻煩;同時可以直接跳轉(zhuǎn)到程序結(jié)束句進(jìn)行割斷。 ' w0 P( y% T3 |9 t0 u
$ g" l& P' w) D; _7) G09減速與精確定位指令 7 n6 I4 y) b; t8 E6 j
* T* K3 w" _3 ]# O: m. v# m; C' [4 T! T
G09指令其功能是在執(zhí)行下一條程序之前,減速并準(zhǔn)確地停止在當(dāng)前條程序所確定的位置。在精加工時使用,可以使加工的形位尺寸準(zhǔn)確,如 S-188雙主軸雙刀塔數(shù)控車銑中心,配NUM 1050數(shù)控系統(tǒng):
. M H4 Q: c z2 L6 [4 N+ ^; x; E8 F1 d3 D
G01 Z1 FO.02 # Y' s J1 }' s8 q8 E% a( @6 x$ i
G01 G09 ZO.5
9 n% v9 M, ^/ MG01 G09 X9.745 Z-0.4
: T; k3 f K% k" k: S5 z9 ]7 J. BG01 Z-11.52
9 g& B+ R* t0 [, Z& j) i" y- Z& @+ b! v8 B
3 結(jié)束語 # v6 Z* b6 p x( z
8 ^1 x1 e2 M; W( ^6 I* w* O
數(shù)控加工是基于數(shù)控程序的自動化加工方式,在實際加工中,對G、M代碼進(jìn)行深入分析與研究,對傳統(tǒng)加工方法進(jìn)行變革,需要有較強(qiáng)的程序指令運(yùn)用能力和豐富的實踐技能。作者從事數(shù)控技術(shù)教學(xué)、數(shù)控加工及數(shù)控設(shè)備的維護(hù)近20年,碰到非常多的技術(shù)難題,在特殊G、M代碼的使用方面,積累了一定的經(jīng)驗。在數(shù)控加工程序中,用好這些特殊G、M代碼,對提高零件的加工質(zhì)量和精度,使用、維護(hù)好數(shù)控機(jī)床具有重要意義。 % }8 i5 O7 V0 @& |+ b
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