摘要:在數(shù)控銑床加工中,工件尺寸精度是靠著刀補來保證的.而刀具補償值包括了刀具長度補償和刀具半徑補償,它是可以通過兩種方法來輸入到CNC儲存器中:一是從CRT面板手動輸入,這是我們常用的加工方法:二是使用G10指令通過程序來改變刀具補償值來輸入到CNC存儲器中.而對于一些規(guī)則的曲面加工手動輸入是不能滿足加工要求的,而使用自動編程又會出現(xiàn)生成程序長,傳輸不便,空刀多影響加工效率等一系列問題.這時,用G10結(jié)合宏程序的使用來解決一些規(guī)則的曲面加工問題成了最有效、最方便、高效的加工方案。

關(guān)鍵詞： ??G10??? 刀具補償??? 宏程序

正文：在FANUC系統(tǒng)中，G10是一個比較特殊的指令，在不同的場合下有著不同的用途、不一的表述，但都能體現(xiàn)它的強大，有些場合甚至是不可替代的。

G10的簡介

G10(可編程參數(shù)輸入)，參數(shù)可用編程輸入，該功能主要用于設(shè)定螺距誤差的補償數(shù)據(jù)，以應(yīng)付加工工件的變化(如機件更新，最大切削速度或切削時間常數(shù)的變化等)，在這里主要討論G10指令針對利用刀具半徑補償?shù)淖兓瘉砑庸ひ?guī)則曲面的方法。

在Fanuc數(shù)控系統(tǒng)中，對于“可編程參數(shù)輸入(G10)”的使用有著嚴格的規(guī)定。G10指令的格式取決于需要使用的刀具補償存儲器(見表1)

表1? FANUC系統(tǒng)中刀具補償存儲器和刀具補償值的設(shè)置范圍

刀具補償存儲器的種類

指令格式

H代碼(長度補償)的幾何補償值

G10L10P_R_

H代碼(長度補償)的磨損補償值

G10L11P_R_

D代碼(半徑補償)的幾何補償值

G10L12P_R_

D代碼(半徑補償)的磨損補償值

G10L13P_R_

表1中,P表示刀具補償號;R表示絕對值指令(G90)方式下的刀具補償值;如果在增量值指令(G91)方式下的刀補值,該值與指定的刀具補償號的值相加和為刀具補償值。

一般情況下使用比較多的當屬表中的第三種,即:D代碼(半徑補償)的幾何補償值→L12。

在以上4種指令格式中,R后面的刀具補償值同樣可以是變量,如:G10 L12 P01 R#5,表示變量#5代表的值等于“D01”所代表的刀具半徑補償值，即在程序中輸入刀具的半徑補償值。

上述這點是非常重要的！它決定了“可編程參數(shù)輸入(G10)”的主要使用場合就是宏程序。可以說G10是為宏程序應(yīng)運而生的。在手工編程中，G10是宏程序用以解決各種斜面、倒圓面以及其他必須使用刀具半徑補償?shù)募庸ぞ幊滩豢苫蛉钡睦鳌?/p>

這是一個能簡單直觀的表達G10指令優(yōu)越性的圖。拿到這份圖紙我們要先進行加工工藝的編制,程序的編寫、輸入、調(diào)試、運行直至加工出符合零件尺寸的工件.

一個長半軸a=30mm,短半軸b=15mm的凸橢圓,高度為10mm，倒R4mm的倒圓。為了便于說明,這里作了必要的簡化,即該橢圓事先已加工出來下面僅就倒圓面的加工進行詳細的說明(刀具選用為Φ10立銑刀):

O0001

程序名

M3 S1500

主軸正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速

G90 G54

工件坐標系

G00 X36 Y0 Z10

快速定位

Z2

快速接近工件

#1=0

倒圓起始角度賦值

#2=4

倒圓角半徑

#3=5

刀具半徑

WHILE [#1 LE 90] DO1

倒圓的邏輯語句

G00 X36 Y0

定位下刀點，防止下刀時撞刀

#4=#2*[1-COS[#1]]

Z方向的變量

#5=#3-#2*[1-SIN[#1]]

賦值刀具半徑補償值的變量

G01 Z-#4 F500

Z方向的下切

G10 L12 P01 R#5

可編程參數(shù)生效

#6=0

橢圓起始角度賦值

WHILE [#6 LE 365]DO2

橢圓的邏輯語句

#7=30*COS[#6]

橢圓上X軸上的變量

#8=15*SIN[#6]

橢圓上Y軸上的變量

G41 G1 D01 X#7 Y[-#8] F600

順時針銑削橢圓

#6=#6+1

橢圓變量改變

END2

橢圓邏輯語句結(jié)束

G0Z1

抬起刀具，防止執(zhí)行倒圓邏輯撞刀

#1=#1+1

倒圓變量改變

END1

倒圓邏輯語句結(jié)束

G00 Z100

快速提刀

G40 G11

可編程參數(shù)輸入取消

M5

主軸停轉(zhuǎn)

M30

程序結(jié)束

在這個例子中．宏程序的編寫建立在兩個重要的基礎(chǔ)上．即軌跡的數(shù)學表達與加工倒圓面時刀心運動軌跡的數(shù)學表達。兩者又是相互影響、相互聯(lián)系的.

整個加工軌跡的數(shù)學原理為使用銑刀進行加工，從最高面開始(此時在Z方向上銑刀刀心與倒圓面的最高處平齊)，以自上而下的方式逐層下降，每層高度上銑刀與相應(yīng)的外輪廓有一個刀具半徑的距離，并以順時針方向走刀(順銑)，由于無法直接描述銑刀的運動軌跡的數(shù)學表動軌跡，唯一可行的方法就是通過刀具半徑補償來表達(這里使用左側(cè)刀具半徑補償G41)。

隨著刀具沿著倒圓面逐層下降．在每層高度上的刀具半徑補償值Dxx(下面的程序中使用D01)是不斷變化的，準確地說是在不斷增大，其數(shù)值從最初的最小值(刀具半徑-倒角半徑)一直變化到結(jié)束時的最大值(刀具半徑)。顯而易見，只有依靠“用程序輸入刀具補償值(G10)”，才有可能表達和使用在不斷變化著的刀具半徑補償值D01。

G10在極坐標倒角中的應(yīng)用：如圖2

G10指令不僅對倒圓有著很好的適用性，同樣對倒角意義也很大：簡化了對復雜倒角宏程序的編寫、縮短了生產(chǎn)準備時間、對于程序的校驗修改具有極其重要的作用。

這一個示例，由于其倒角規(guī)范，為一正六邊體倒角，但又由于其還有極坐標的因素在里面，所以編程時應(yīng)特別注意極坐標和宏程序是否會互相影響。本例我們依然使用立銑刀，且加工方向由上到下順時針走刀。

O0002

程序名

G90 G54 G16 G11 G17

機床初置、建立工件坐標系

M3 S1500

主軸轉(zhuǎn)速

G00 X50 Y0 Z30

快速定位

Z2

快速接近工件

#1=0

設(shè)置變量

WHILE [#1 LE 90] DO1

建立邏輯語句

#2=5+#1

賦值刀具半徑補償值的變量

G01 Z-#1 F50

Z方向的下切

G10 L12 P01 R#2

可編程參數(shù)生效

G41 D01 G01 X20 Y0 F800

刀補建立且生效

G17 G16

極坐標生效

G01 X20 Y300

輪廓走刀

Y240

Y180

Y120

Y60

Y0

G15

極坐標取消

G90 G40 G01 X50 Y0

切除，遠離加工面

G00 Z[-#1+0.5]

在切削平面的基礎(chǔ)上抬刀0.5mm高

#1=#1+0.1

變量改變

END1

邏輯語句結(jié)束

G0 Z100

抬刀，遠離工件

G40 G15 G11

各項代碼取消

M30

程序結(jié)束

使用中的心得體會

1、程序中變量初始賦值為具體數(shù)值，所有這些變量的賦值都可以、但必須根據(jù)實際情況特別是工藝上的要求而定，例如#1=#1+1的取值就直接影響到倒圓面的表面加工質(zhì)量(特別是表面粗糙度)。

2、如前所述，“G10 L12 P01 R#5”僅僅決定了“變量#5輸入到刀具半徑(幾何)補償值D01”，而系統(tǒng)在處理“D01”時，“D01”的真實意義是半徑幾何補償值與半徑磨損補償值之算術(shù)和值，因此必須事先在從CRT面板手工把“D01”中的“半徑磨損補償值”一項清零．或者加上以下程序段：“G10 L13 P01 R0”，否則程序運行時很可能會無緣無故出現(xiàn)過切報警。而事實上程序本身根本沒有任何錯誤!這點很重要，卻非常容易被人忽視，

3、程序中如何選擇順時針走刀(順銑)和逆時針走刀(逆銑)，則完全可以巧妙地利用編程者自主的意愿來控制．如在本例中選擇了G41順銑。

4、程序中“G40”的使用也有講究，其出現(xiàn)的時機和地方直接影響程序運行的預期效果。

5、在宏程序的編寫中，如果是使用球刀的，刀位點選擇在刀心是在數(shù)學上能夠進行刀路軌跡描述的必然要求．但是球刀的刀尖與刀心不過是刀具的兩個幾何點，而刀具上的任何一點都是隨著刀具這一整體而進行相同的“平動”的，因此經(jīng)過簡單的加減換算(刀心的Z坐標減去刀具半徑即為刀尖的Z坐標)，同樣可以反映出刀尖的運動軌跡指令。機床操作人員也只會面對統(tǒng)一的對刀基準(刀尖)，使編程簡化。

總結(jié)：G10是FANUC系統(tǒng)提供給用戶應(yīng)用程序指令方式進行參數(shù)修改的指令,功能強大,但在通常數(shù)控編程中較少有人使用。通過實例,介紹了FANUC系統(tǒng)中可編程參數(shù)自動設(shè)定指令G10與系統(tǒng)中宏指令在數(shù)控編程中配合使用的方法和技巧。利用其中的工件坐標修改功能、刀具補償值修改功能,進行特殊結(jié)構(gòu)零件的加工編程，為更多的使用G10指令的其它功能提供一種思路。解決了對于一些規(guī)則的曲面加工手動輸入是不能滿足加工要求的,而使用自動編程又會出現(xiàn)生成程序長,傳輸不便,空刀多影響加工效率等一系列問題。對如何節(jié)省了操作時間，提高了生產(chǎn)效率有著重要意義。

參考文獻：

l陳海舟．數(shù)控機床銑削加工宏程序及應(yīng)用[M]．北京：機械工業(yè)出版社.200l

2孫德茂．數(shù)控機床銑削加工直接編程技術(shù)[M]．北京：機械工業(yè)出版社.2005

3吳平掛.結(jié)構(gòu)化編程方法在數(shù)控手工編程中的應(yīng)用[J].廣西輕工業(yè)出版社.2007,6

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總結(jié)

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