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數控加工中特殊G、M代碼的使用
數控加工中特殊G、M代碼的使用7 V6 K; t3 {% F
數控文字地址程序段格式中，G代碼、M代碼分別表示準備功能宇和輔助功能字，G、M代碼在不同數控系統中分別表示不同的數控功能，有些數控系統還規定可使用幾套G、M代碼指令，這就為數控加工工藝的制訂，數控加工程序的編制以及加工程序調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量和精度，防止數控機床各加工軸之間或刀具之間的干涉，提高數控機床的安全、穩定運行具有積極的現實意義。 2 v' c% l9 k& |2 w3 ]$ |5 e
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2 數控加工中特殊G、M代碼的使用 " \! v+ p" z, d& y8 X8 T# K# z8 h: q
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1) 延時G04指令 Y' Q+ T2 p6 j$ z! X5 G
( z" I! E- f! D: p! c2 r; p5 n6 d
延時G04指令，其作用是人為暫時限制運行的加工程序，在程序中表示為“G04X-，或G04U-，或G04P-”。如“N0050 G04 X1.0”，表示當執行到此程序段時，進給中止1秒后再繼續執行后續程序指令。G04指令中的延時時間在編程時設定，其選擇范圍為“0.001～99999.999秒或轉(用 X或U指令的IS-B增量系統)。1～99999999延時時間單位為0.0001秒或轉(用P指令的IS-C增量系統)”。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，刀具送給到規定深度后，用G04指令可使刀具作非進給光整切削加工，然后退刀，保證孔底平整，并使相關表面無毛刺；②溝槽時，在槽底應讓主軸空轉幾轉再退刀。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，提高零件整體質量；③數控車床上，在工件端面的中心鉆60°的頂尖孔或倒45°角時，為使孔側面、及倒角平整，使用G04指令使工件轉過1轉后再退刀；④車削軸類零件臺肩，在刀具送給運行方向改變時，應在改變運行方向的指令間設置G04指令，以保證軸肩端與工件軸線的垂直度。 4 I5 t- b& u0 M9 i
* `+ m3 N2 a# ?$ m除以上一般使用情況，在實際數控加工的使用中，嘗試著一些特殊使用的分析和研究，并從中得到了新啟示： $ `3 D. T3 @. ~/ }8 R% I2 I
$ G R- `$ J, b(1) 采用步進電機為進給驅動系統的數控機床，特別是國內改進設計的數控機床，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，常人為將快速點進位G00指令路經分解為2個程序段，段1為快速點進位，段2為直線插補。由于高速點進位運行在開始時為升速，當升到設定的速度頻率時為正常勻速運行，接近到達定位點時為降頻(就是常說的自動升降速)。在段1后如果設置延時G04指令，可保證高速運行降頻完全穩定后，再低速運行，使控制精度得以提高。特別是對于數控鉆床加工時的孔定位特別明顯。 ; f, y; N: e7 K2 m) l
4 d" _4 H2 E0 F7 g% H(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定，在操作人員熟練地掌握數控加工程序后，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。零件加工程序設計成循環子程序，G04指令就設計在調用該循環子程序的主程序中，必要時設計選擇計劃停止M01指令作為程序的結束或檢查。
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(3) 數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，并在螺紋底部設置G04延時指令，使絲錐作非進給切削加工，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速度反轉，絲錐按原導程后退。
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程序舉例：
( O) X8 F' O+ d! b3 n L- MM03 S300；攻牙主軸轉速不能太快
2 |" ?; R! r5 }. a0 C! wG00 XO Z5.0；至工件中心坐標
/ m P1 g' U3 ]1 x! V" XG32 Z-20.0 F1.0 M05；攻絲完畢后主軸停止
2 X G. s& [; kG04 X5.0；絲錐延時5秒作非過給切削加工 $ P7 }% H7 t- E3 f/ {9 \7 z
G32 Z5.0 M04；主軸反轉，絲錐后退
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4 C+ x8 K8 K4 [( B(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，應使鏜刀在孔底作非進給停留，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。 & c9 e0 C( d+ u4 E+ n$ f& m
, s4 h/ |. m2 I6 @6 t/ w, B- l( }6 n& o
(5) 在發訊指令后須設置G04指令，以保證有足夠的時間延時，等待發訊指令規定要求的動作開始或完成后，再運行后續程序，以確保加工的可靠性。如換刀位、開啟關閉主軸、潤滑或接通其它信號等。如：瑞士碧瑪泰公司的S-188雙主軸雙刀塔數控車銑中心，配NUM 1050數控系統，在自動拉料時的程序為： $ k2 j. k( e8 w2 E1 [- C! p* q
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N0160 M60；夾具打開允許 7 y) y& j. y& e( E; T
N0170 M169；夾具打開
2 R( S' i+ z, Q' e3 N- n6 g) EN0180 G04 FO.3 ! M V& }' u, y3 z& e
N0190 G01 ZL1；L1已賦值
# q0 I; W* ?1 yN0200 M168；夾具夾緊
7 @% T" \' q& q. u* u, vN0210 G04 FO.3
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$ F# c* u$ ]3 z(6) 在主軸轉速有較大的變化時，可設置G04指令。目的是使主軸轉速穩定后，再進行零件的切削加工，以提高零件的表面質量。
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. N' X [: i) k; l: l3 O程序舉例：
+ R% H+ ^/ O0 K6 `- z0 Y( ~N0010 S1000 M13；主軸轉、冷卻液開 - Y6 g8 f" T6 U" d* U
N0020 T0302 4 A+ C& V- ]$ e! V
N0030 G01 X32.4 FO.1 / _ h9 O0 Q- A1 j
N0040 S3500 M03；主軸轉速有較大的變化
! Q/ i' r# K) [" ?" N' aN0050 G04 XO 6；延時 0． 6S . d4 k) }- t: _( P7 S
N0060 G01 Z-10.0 FO.02
3 m2 A5 \: r+ I9 h5 @4 d$ ?& F- j l7 X
(7) 在加工程序中有多種功能順序執行時，必須設置G04指令。如機械手接零件、雙主軸同步、從第1刀塔轉換到第2刀塔加工等等，按動作的復雜程度，設定不同的G04延遲量，以使前一動作完全結束，再進行下一動作，避免干涉。 # X1 H! X$ n4 v& e6 l9 s1 K
& i6 T D: X- {& o; m(8) 在銑加工過程中，當加工刀徑相同的圓弧角時，可設置G04指令。可以消除讓刀所帶來的錐度和實際加工的R偏差，但圓弧角的表面質量會下降。 ! W/ a, c, K' W9 T2 S1 L4 H2 J
4 S P8 Z5 I- O! D0 c7 W程序舉例： / z! y+ k. m; a; h- C
N0120 G03 X20.5 Y18.6 R6 F100
- N) Y }: \3 A1 C& PN0130 G04 XO.5
9 T4 v% R+ x" F$ D, SN0140 G01 Y50.5 F300 + I/ Q( O1 e3 o" ^) J5 O6 `
. [1 f. Y% k# t: {! h(9) 在主軸空運行時，用G04設置每檔轉速的時間，編一段熱機程序，讓設備自動運行，可以使熱機的效果更加的良好。 3 y# A, o& K3 G9 t! T! J2 N# {7 ]
/ [7 ^4 m3 O3 f7 ], Q如：
( {/ p# `; L: aN0220 M03 S1000 ' N4 T* k2 G* f( A( B" F% I2 K) n
N0230 G04 X600
+ E5 `. ^* }& q0 n0 i0 p1 p: iN0240 S5000
3 }$ u( U7 n H# ?0 lN0250 G04 X600
4 p! W, y" M- ~* f, Q% n- |2 ~ X* AN0260 S10000
7 A2 M* R* s3 MN0270 G04 X600 % r! _' v" y/ [/ S
3 ?) g( m' [! L% `) I9 L9 g2) 返回參考點G26、G27、G28、G29指令
2 U; ?$ F& T, s8 a+ D. g9 R( o) A- I0 V& X2 {
參考點是機床上的一個固定點，通過參考點返回功能刀具可以容易地移動到該位置。參考點主要用作自動換刀或設定坐標系，刀具能否準確地返回參考點，是衡量其重復定位精度的重要指標，也是數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指令，可以提高產品的精度。 4 |6 H7 c4 f3 W) y
* B' T8 K+ X0 a3 V3 |(1) 對于重復定位精度很高的機床，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再重新運行到加工位置。如此做法的目的實際上是重新校核一下基準，以確定加工的尺寸精度。
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(2) 對于多軸聯動機床，特別是多軸多刀塔機床，程序開始段，一般設回參考點指令，避免換刀或多軸聯動加工時出現干涉情況。
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: u I3 ~; k. ^; k(3) 四軸以上的加工中心在進行B軸旋轉前，雙主軸車床在主、副軸同步加工前，設置回參考點指令，可防止發生撞刀事故。如：HERMLE 600U五軸五聯動立式加工中心，配Heidenhain i530數控系統，其B軸可±110°旋轉，而刀庫在主軸后面，在B軸旋轉前，都加回參考點指令。
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" C; k& _- u- k" ]# j/ L(4) 雙主軸車床，只在一主軸加工時，用回參考點指令，使另一主軸在參考點位置，能使程序順利執行并保證加工精度。如 S188雙主軸雙刀塔數控車銑中心，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位置，以便加工順利進行。
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8 j0 W7 P" V0 L(5) 對于多軸縱切機床，當因各種原因要封閉某一軸時，用回參考點指令，使此一軸在參考點位置，然后再進行封閉，能保證此軸的位置度。如TONUS DECO2000機床，因加工要求必須封閉X4和Z4軸，在此情況下，在進行系統屏蔽X4和Z4軸之前，執行返回參考點操作。 7 V& [ s) `% Q3 D7 o
: o- |, B) l& i: K6 l" J' `
(6) 在修理某一軸的伺服單元時，一般先進行回參考點操作(如有可能)，以避免在該軸失電時，坐標位置的丟失。如美國哈挺公司COBRA 42機床，因X軸電機運轉有雜音需檢查，在檢查前執行返回參考點操作。
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$ a3 U8 j2 M( ~% m( }1 p) k3) 相對編程G91與絕對編程G90指令
6 _* e1 \" O0 F N0 K" Q/ K8 d, P5 T2 n3 l
相對編程是以刀尖所在位置為坐標原點，刀尖以相對于坐標原點進行位移來編程。就是說，相對編程的坐標原點經常在變換，運行是以現刀尖點為基準控制位移，那么連續位移時，必然產生累積誤差。絕對編程在加工的全過程中，均有相對統一的基準點，即坐標原點，所以其累積誤差較相對編程小。
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$ R r5 a4 L4 @( _. W+ e數控車削加工時，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。數控銑床加工時，對于重要的尺寸應采用絕對編程。在數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數控車銑中心，配西門子 840D數控系統，雙主軸雙刀塔，在進行車銑加工時的程序： " I5 N, b! z1 W/ h) z
7 C% g4 g3 u9 Q6 B, ^M06 T10
5 F2 D0 i N$ b8 _M38；車方式，默認在G91相對編程 & N3 g! D$ w {% R" Y
M04 S1000 M08
( ]# g. l7 x0 L& Y, i# W6 mG95 FO.03
- A; e3 t% H8 g7 ]- }! x5 ^G00 X8.0 YO Z10.0 ( S) M! s+ `; f m6 ~- m
G00 Z1.0 7 Z& l5 }' G4 }) S
G01 Z-11.55 FO.01
' `" ]3 y$ d( N8 p) d8 Q/ z" ]M06 T13
3 k3 s- d$ W; G) TM39；銑方式，G91相對編程、G90絕對編程 * P. y% N# x( } c, l6 ~
G00 G90 X-L12 Z1；L12已賦值
' `# o' x# W6 U# t! Q: z5 MG01 G90 Z-9.5 F1200
* I, v3 t2 r' F, s0 y' o$ B7 t; u: DG01 G91 XO.30
1 g' i$ G' x% j0 ?G00 G90 Z1 1 _7 @2 t6 i5 b! f0 ]& |9 N
( s+ o1 k, \1 [" J0 z8 M, A另外，為保證零件的某些相對位置，按照工藝的要求，進行相對編程和絕對編程的靈活使用。
, h/ z2 I, l( X+ K/ d+ X& u8 u5 X9 |
# H; g' h: v" n4) 主軸松開夾緊指令
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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： 6 S/ Z d4 P! O6 Y) y" q: O/ O
7 P Z6 y7 Z5 A1 |. I& D2 K(1) 用于雙軸同步加工。在加工細長軸類零件時，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，再進行切削加工，可以防止因讓刀產生錐度，并能提高零件表面的加工質量。 . ]+ R) b% s& `
& r; I, q3 W( i2 K: f" [(2) 對于數控縱切車床，經過合理地設置主副軸的松開、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倍的細長零件。筆者就曾在TONUS DECO2000機床(Z軸行程64mm)上用此方法加工出長96mm的φ0.6mm和φ0.8mm臺階軸。 4 {3 A+ a% M0 V/ y
$ _5 {, B4 X# g5 J f( Q/ l
如：TONUS DECO2000機床為數控縱切車床，配基于FUNAC16系統而改進的、具有電子凸輪功能的、專為縱切機床配套的PNT2000(TONUS專利產品)數控系統，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，現僅列主加工工步的程序：
0 I4 J- x, r: N" n; W! g! g, g
6 [2 N2 J9 _' u! rG00 G100 Z1=0 X1=1；主軸旋轉、冷卻、調刀另有工步 $ E' }; ~7 z' I& p6 A+ {
G01 X1=0.6 FO.05 ( i! \: I& A! T( i+ X6 a8 S
G01 Z1=-60.0 FO.02
: M( A, B( Z$ PG01 X1=1.2 FO.05 ) }- D. z- h$ f6 m" O
G00 G100 X1=20 0 c5 B0 S" B/ g& B, q+ ?; t% j0 a
M111；松主軸
9 u- |1 z3 L4 [" ?3 ~G04 XO.4 , D: f7 a! E3 } _6 z
G01 Z1=0.0 FO.1 _ T* j h% p3 T$ M. o) \3 x* P
M110；主軸第二次夾緊 3 z# x6 l5 l1 S2 X$ n0 w, Y, A
G04 XO.4
+ w: D/ m% G" {/ ?G01 G100 X1=1.2
2 w& d; f( X; K' J3 F& Z; T0 `4 ~G01 X=0.8 F=0.05 - r }6 B' J' b! `1 r# }1 L
G01 Z1=-36.0 FO.02
# s; T }1 p0 a" c A/ lG01 X1=1.2 FO.05 9 v2 J3 K9 ^/ X0 [/ l& d- n
G00 G100 X1=20；轉換到切斷工步。
" N: |- Y& U3 J+ v& {! G; x" P2 h
6 p8 r) P1 |8 ]$ x5) G53零點漂移指令
% ?% F1 s" [+ j) i' A6 P
+ {7 D$ x4 Z6 U4 M3 ]在一般情況下，G53～G59等指令，是運用在零件加工過程中需重新建立編程原點的情況下，如多個零件同時加工等，但如合理使用此類指令，可提高機床的效率。
8 a8 p( f& Z& M/ C
M; `( _1 W Q2 ]+ w: @& u對于大部分數控設備來說，在開機之后，必須進行一段時間的熱機，以消除因主軸或刀塔發熱所帶來的誤差。如果對機床熟悉，就可以在加工程序的開頭設置G53～G59等指令，人為進行補償，可以大幅縮短熱機時間。如 S-188雙主軸雙刀塔數控車銑中心，因控制的軸數較多，如要尺寸完全穩定，每天需空運行2h左右，經一段時間的摸索，現用G53指令，即：G53 XO.04 YO.01。在2h內，每0.5h減少XO.01 YO.005，可將熱機時間控制在0.5h以內。
) w0 b- B8 `+ L6 A* h
' z* g/ i; W6 ~/ x9 k批量生產，當工作臺可以裝夾數個零件時，在編程中運用G53～G59等指令，定義幾個不同的加工原點，可以一次裝夾加工數個零件，節省換刀時間，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： % Y" ^( X4 s7 M; e% ^' W6 o
! W S4 F2 y) b: Z% E: F% ZG54 P1 M98 + Y& D3 ]) S1 U* W6 G* @- _- b, j
／G55 P1 M98
- L- F4 V1 ~; j／G56 P1 M98 1 t1 z/ x3 e/ h$ P4 f7 H$ U
／G57 P1 M98 , r6 D- i1 w4 U; Q, G. k
M99
, y% Z# d9 X' x3 E將要加工的程序編成子程序(P1號)，在調試時不執行帶／的程序，批量生產后再執行。 : }- L; w1 i# M Q* P7 B
: M/ z3 L4 G2 o# R. R; H
6) G79跳轉指令
* P6 ~* j& E; o2 I
# E5 N$ U* J2 L- {4 L# P3 t7 V4 z. [/ XG79指令為強行跳轉，在車銑復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雙主軸雙刀塔數控車銑中心，配NUM 1050數控系統，帶自動拉料機構，在零件加工程序的編制中，如：
+ |' ?3 M$ z5 ^' E9 C2 U8 ?6 \0 N& ^, | @. G4 V. m8 v
$ G79 N2037 ' [' i: C! v* m2 x
N2037 GO X52.0 Z2.0
' B1 R9 ]0 a: o$ E7 p s! l
, `! N9 }) I3 ~0 ?4 j/ O# T4 _加入G79指令，可以很方便地進行各工步程序的調試，免去一般程序每調一步都要從頭找程序段或在每一程序段結束加 M01的麻煩；同時可以直接跳轉到程序結束句進行割斷。
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4 a, X: n, _! l# Y7) G09減速與精確定位指令 0 z9 S6 s0 Y: x# h2 o
2 B. p. s9 f7 h" J/ Z
G09指令其功能是在執行下一條程序之前，減速并準確地停止在當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確，如 S-188雙主軸雙刀塔數控車銑中心，配NUM 1050數控系統：
, F" U! y4 a. B( C! S l
1 D9 d- }7 j& `0 p8 E6 k$ b0 {" YG01 Z1 FO.02 0 C6 S3 ?4 C6 M1 T% Q4 z: U
G01 G09 ZO.5
; W7 f( Q/ p* f2 N: T1 wG01 G09 X9.745 Z-0.4
) Z4 Y2 G$ W, m V- wG01 Z-11.52 ! ^ }/ r! d5 d# v
, j4 I! U a/ e! |
3 結束語
$ x6 {# \; p) S& n; |; g5 n% |+ v$ Z r
數控加工是基于數控程序的自動化加工方式，在實際加工中，對G、M代碼進行深入分析與研究，對傳統加工方法進行變革，需要有較強的程序指令運用能力和豐富的實踐技能。作者從事數控技術教學、數控加工及數控設備的維護近20年，碰到非常多的技術難題，在特殊G、M代碼的使用方面，積累了一定的經驗。在數控加工程序中，用好這些特殊G、M代碼，對提高零件的加工質量和精度，使用、維護好數控機床具有重要意義。 7 X; i$ T; p( }' ]+ a+ g( c
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發表于 2006-2-27 11:04:40
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