FANUC系统中车削循环指令比较与应用研究

　　随着科学技术的不断进步，机械产品的结构和形状越来越复杂，特别是航空产品和模具产品等，它们结构复杂且精度要求较高，为了能高效、高精度地加工出此类产品，数控加工

　　是必须的选择。数控机床是一种自动化程度较高的集计算机、自动控制、自动检测及精密机械为一体的机电一体化加工设备，与普通机床相比，它具有可实现高难度、高精度和高效率加工的特点。

　　为了便于自动、高效、高精度地加工结构复杂、精度要求高的机械产品，数控车床都配备了切削循环加工指令。以FANUC-0i系统为例，为了实现外圆或内腔表面的自动切削循环，该系统配备了实现不同切削循环功能的指令：G70、G71、G72和G73。因此我们只有正确地理解它们的功能和特点，才能正确地加以应用，从而编制出合理的数控加工程序。

　　一、数控车床加工零件的特点

　　(1)车床加工零件表面通常较复杂，除了基本的回转表面外，常带有凹凸圆弧的变截面、沟槽和凸台等。

　　(2)毛坯余量不均，常常需要多次加工，循环重复的动作多。

　　(3)外圆表面精度要求通常较高。

　　(4)工艺复杂，走刀路线复杂。基本都会用到外圆粗车复合循环指令，如G71指令等。

　　(5)对刀具的切削性能要求较高，要求的刀具种类也多。

　　二、复合循环指令G71、G72、G73和G70的功能

　　1.G71外圆粗车循环指令

　　该指令的运动轨迹，如图1所示。

　　其编程格式：G71 U ( & #8710;d) R (e) G71 P (ns) Q (nf) U ( & #8710;u) W (& #8710;w) F (f) S (s) T (t)式中：

　　& #8710;d——背吃刀量;e——退刀量;ns——精加工轮廓程序段中开始程序段号;nf——精加工轮廓程序段中开始程序段号;& #8710;u——X轴向精加工余量;& #8710;w——Z轴向精加工余量;f、s、t分别为进给量、主轴转速和刀具号。

　　G71外圆粗车循环指令适用于轴向尺寸较长的外圆柱面或内孔面，需多次走刀才能完成的粗加工，但该指令的应用有它的局限性，即零件轮廓必须符合X轴、Z轴方向同时单调增大或单调减小。如图2所示的结构就不适合用G71指令加工成形。

　　2.G72端面粗车循环指令

　　该指令的运动轨迹，如图3所示。

　　其编程格式：G72 W ( & #8710;d) R (e) G72 P (ns) Q (nf) U ( & #8710;u) W (& #8710;w) F (f) S (s) T (t)

　　式中：& #8710;d——背吃刀量;e——退刀量;其余各项含意与G71相同。

　　端面粗车循环指令G72也是一种复合循环指令，与G71所不同的是该指令适合于Z向余量小、X向余量大的回转体零件(如图4所示)粗加工，所加工的零件同样要符合X轴、Z轴方向同时单调增大或单调减小的特点。

　　3.G73封闭切削循环指令

　　该指令的运动轨迹，如图5所示。

　　其编程格式：G73 U(i) W(k) R(d)G73 P(ns) Q(nf) U(△u) W(△w) F(f) S(s) T(t)

　　式中：i——X轴向总退刀量;k——Z轴向总退刀量(半径值);d——重复加工次数;其余各项含意与G71相同。

　　复合固定循环指令G73是一种多次成形封闭切削循环指令，该指令适于对已基本成形的铸、锻毛坯切削，如图6所示，对零件轮廓的单调性则没有要求。而仍使用G71、G72指令则会产生许多无效切削，且浪费时间。

　　4.G70精加工循环

　　由G71、G72、G73完成粗加工后，可以用G70进行精加工。精加工时，G71、G72、G73程序段中的F、S、T指令无效，只有在ns～nf程序段中的F、S、T才有效。

　　编程格式;G70 P(ns) Q(nf)

　　式中：ns——精加工轮廓程序段中开始程序段的段号;nf——精加工轮廓程序段中结束程序段的段号。

　　例如，在G71、G72、G73程序应

　　用例中的nf程序段后再加上“G70 Pns Qnf”程序段，并在ns～nf程序段中加上精加工适用的F、S、T，就可以完成从粗加工到精加工的全过程了。

　　三、正确使用复合切削循环指令的注意事项

　　1.指令格式

　　在G71或G72指令后的第一个程序段ns应含有G00或G01指令，如果程序段

　　中不含G00或G01指令，数控系统就会报警。同时，根据G71、G72指令的不

　　同，在ns段的G代码后只能含有一个方向的指令(G71指令后的ns段只能含有X轴指令，G72指令后的ns段只能含有Z轴指令)。

　　2.循环起点的制定

　　循环起点确定了开始下刀的位置。G71粗车循环在加工内腔，从循环起点开始下刀，每次沿X轴进给U，直到完成切削。因此，循环起点的制定既要保证刀具进退刀均在工艺孔内而不会撞刀，又要考虑起点的X方向不能离工艺孔内壁(毛坯)太远，否则，将走空刀;而G72粗车循环在加工内腔时循环起点的Z方向也应尽量靠近毛坯端部，以减少切削时走空刀。由于工艺孔的尺寸不可能做得很大，因此在对刀时要反复测量，以免撞刀。

　　3.切削参数的位置

　　粗车循环G71、G72与精加工循环G70总是成对出现的，两者的切削参数T、S、F不同。根据循环的指令格式，切削参数应分别置于G71、G72和G70指令段内，不应置于构成精加工形状的程序段群(ns～nf)内。对粗车循环G71、G72而言，顺序号ns～nf之间程序段中的F、S、T功能都无效，但对精加工循环G70而言，顺序号ns～nf间的指令F、S、T是有效的，因此，如将粗加工的F、S、T置于构成精加工形状的程序段群(ns～nf)内，在程序后部配套使用精加工循环G70时，需要重新调用程序段群(ns～nf)的指令，就会造成精加工切削参数错误。

　　此外，也要注意不要把G71、G72粗车循环和G73封闭循环使用混淆。G71、G72粗车循环的刀路轨迹只能是单调上升或下降，而G73封闭切削循环的刀路轨迹可以是波浪形的。

　　四、编程实例

　　图7为带有凹弧的回转体零件，需要通过数控车床加工来完成，根据前面所述G71和G73的特点，采用G73编程较合理。若要用G71编程，则要将该零件进行分段，可以分成OABC段和CDE两段分别采用G71进行粗加工编程，从而解决刀路轨迹单调性的问题。

　　取工件右段回转中心为编程原点，采用G73所编的粗加工程序如下。

　　0 0001;(程序名)

　　N10 M03 S800 T0101 ;

　　N20 G00 X60 Z5;(起刀点)

　　N30 G73 U5 W5 R6;

　　N40 G73 P50 Q110 U0.3 W0.1

　　F0.4;

　　N50 G01 X0 F0.25;(进刀点)

　　N60 Z0; (O点)

　　N70 G03 X48 Z-24 R24;(A点)

　　N80 G01 Z-34; (B点)

　　N90 G02 X48 Z-64 R20;(D点)

　　N100 G01 Z-74 ;(E点)

　　N110 G01 X50;(退刀点)

　　N120 G00 X100 Z100;

　　…

　　采用G71需将OABC段和CDE段分开编写粗加工程序，以符合复合循环指令G71的特点，而精加工可采用G70编程或根据工件轮廓基点直接编程，所编的粗加工程序如下。

　　0 0002;(程序名)

　　N10 M03 S800 T0101 ;

　　N20 G00 X60 Z5;

　　N30 G71 U2 R0.5;

　　N40 G71 P50 Q100 U0.3 W0.1

　　F0.4;

　　N50 G01 X0 F0.25;(进刀点)

　　N60 Z0;(O点)

　　N70 G03 X48 Z-24 R24;(A点)

　　N80 G01 Z-34;(B点)

　　N90 G02 X34.5 Z-49 R20;(C点)

　　N100 G01 X50;(退刀点)

　　N110 G00 X100 Z100;(粗车OABC段)

　　N120 G00 X60 Z-49;(起刀点)

　　N130 G71 U2 R0.5;

　　N140 G71 P150 Q180 U0.3

　　W0.1 F0.4;

　　N150 G01 X34.5 F0.25;(C点)

　　N160 G02 X48 Z-64 R20;(D点)

　　N170 G01 Z-74;(E点)

　　N180 G01 X50;(退刀点)

　　N190 G00 X100 Z100;(粗车CDE段)

　　…

　　五、结束语

　　复合固定循环G70、G71、G72和G73指令通过定义零件的加工刀具轨迹来进行零件的粗车和精车，在程序中只需设置好切削深度、精车余量、进给量等参数，则数控系统自动计算出刀具路径，自动对零件进行多次加工。因此，只有理解它们的功用、特点和区别并正确地加以应用，才能大大地简化编程，提高加工效率。