基于FANUC 0i系統(tǒng)的數(shù)控銑床的坐標旋轉(zhuǎn)指令的使用研究

劉興良，張軍前

(西安航空學院 機械學院，陜西 西安 710077)

1 引言

坐標旋轉(zhuǎn)用于零件結構位置比較規(guī)整，但相對基準軸偏轉(zhuǎn)了一定的角度。為了便于計算，可采用坐標旋轉(zhuǎn)，將輪廓轉(zhuǎn)到適于計算的位置，使編程方便。但對坐標旋轉(zhuǎn)指令的執(zhí)行過程必須清楚，才能編出正確的程序。

2 指令使用研究

教材《數(shù)控加工編程與操作》中敘述的FANUC 0i-MA系統(tǒng)的數(shù)控銑床的坐標旋轉(zhuǎn)指令：G68-坐標旋轉(zhuǎn)；G69-取消旋轉(zhuǎn)。指令格式：G68X Y R ; oooooo；G69；其中，X-Y-是坐標系的旋轉(zhuǎn)中心(若要在ZX、YZ平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)坐標，必須用G18、G19指定旋轉(zhuǎn)平面；省略X、Y，當前點為旋轉(zhuǎn)中心)R-旋轉(zhuǎn)角度，G68后第一個程序段，必須用絕對坐標。若用增量坐標，以當前點為旋轉(zhuǎn)中心。上述教材中的例題如圖1所示，加工模板零件的四個型腔的內(nèi)輪廓。

按圖1所示位置坐標很難計算，用坐標旋轉(zhuǎn)功能可以簡化。方法是先將坐標原點移至第一象限中型腔的中心，再旋轉(zhuǎn)45°，按新的位置計算坐標，簡便許多。如圖2所示，按新位置設計走刀路線，將這一部分編成子程序，供主程序調(diào)用。在主程序中，運用坐標旋轉(zhuǎn)功能，逐個旋轉(zhuǎn)坐標，完成其它型腔加工。程序如下O0007：

圖1 模板

在A點下刀，順銑輪廓，B點建立徑向刀補，加工完后，從B點撤銷徑向刀補至A點。設長度刀補為H01，徑向刀補號D01。

圖2 旋轉(zhuǎn)坐標后的型腔位置及走刀路線

O0007; 主程序

G17G54G90G00X0Y0;

G43Z100H01S1000M03;

G68X75Y50R45;(坐標原點移至(75，50)點，逆時針旋轉(zhuǎn)45°)

M98P2004;(調(diào)用子程序，精銑第一象限型腔內(nèi)輪廓)

G69;(取消坐標旋轉(zhuǎn)，為防止后續(xù)坐標系建立時出錯)

G68X-75Y50R-45;(坐標系原點移至(-75，50)點，順時針旋轉(zhuǎn)45°)

M98P2004;(調(diào)用子程序，精銑第二象限內(nèi)輪廓)

G69;

G68X-75Y-50R45;(坐標系原點移至(-75，-50)點，逆時針旋轉(zhuǎn)45°)

M98P2004;(調(diào)用子程序，精銑第三象限內(nèi)輪廓)

G69;

G68X75Y-50R-45;(坐標系原點移至(75，-50)點，順時針旋轉(zhuǎn)45°)

M98P2004;(調(diào)用子程序，精銑第四象限內(nèi)輪廓)

G69;

G00G49Z200M05;

M30;

%

O2004;(子程序)

G90G00X25Y0;(設置絕對坐標，快速定位A點)

G01Z5F1000;(中速下刀)

Z-15F200;(慢速下刀至切深)

G01G41X14.3Y16.62D01F100;(建立徑向刀補，開始切削)

G02X-14.3R25;(順時針圓弧插補，進至B點)

G03Y-16.62R-20;(逆時針圓弧插補，進至C點)

G02X14.3R25;(順時針圓弧插補，進至D點

G03Y16.62R-20;(逆時針圓弧插補，進至E點)

G01G40X25Y0;(撤消徑向刀補，刀具返回A點)

Z100F1000;(中速抬刀)

M99;(返回主程序)

圖3 00007主程序的仿真加工結果

把上面的程序用VERICUT軟件仿真加工，結果顯示與圖1不符。根據(jù)加工過程發(fā)現(xiàn)首先加工第四象限，然后加工第三象限，再加工第二象限，最后加工第一象限；各象限的圖形與圖1不符；由此分析G68指令沒有坐標原點平移的功能，是把子程序描述的走刀路線繞旋轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)了要求的角度與方向。

為實現(xiàn)此類零件正確加工，在每次使用坐標旋轉(zhuǎn)指令G68前應先把坐標系原點平移到圖形旋轉(zhuǎn)中心在各象限的位置處，即針對圖1第一象限的加工使用G52X75Y50程序段，把坐標原點平移到第一象限的X75Y50位置處，再使用G68X0Y0R45程序段，即以坐標原點為旋轉(zhuǎn)中心，把子程序描述的圖形繞原點逆時針旋轉(zhuǎn)45°，用類似方法編寫的主程序是O1005;子程序O1007,走刀路線為O→A→B→C→D→E→B→A；仿真加工結果如下：與圖紙要求符合。

圖4 01005主程序的仿真加工結果

01005；G17G54G90G00X0Y0；G43Z100H01S500M03；G52X75Y50；G68X0Y0R45；M98P1007；G69；G52X-75Y50；G68X0Y0R-45；M98P1007；G69；G52X-75Y-50；G68X0Y0R45；M98P1007；G69；G52X75Y-50；G68X0Y0R-45；M98P1007；G69；G52X0Y0；G00G49Z200；M30；01007G01X25Y0F100；G01Z-15F200；G1G41X14．3Y16．62D01；G2X-14．3R25；G3Y-16．62R-20；G2X14．3R25；G3Y16．62R-20；G1G40X25Y0；Z100；M99；%

根據(jù)G68的特點：G68使用后，在旋轉(zhuǎn)平面內(nèi)的第一個程序段，若用增量坐標編程，以當前點為旋轉(zhuǎn)中心。利用上述規(guī)律也可以先把刀具移動到各象限的圖形旋轉(zhuǎn)中心，把G68后的程序段使用增量值編程，這樣刀具所處位置為旋轉(zhuǎn)中心，以增量值描述刀具從旋轉(zhuǎn)中心開始運動的走刀過程，編寫的主程序O1000;子程序為O2005,子程序的切入點為E,走刀路線為O→E→B→C→D→E→O:仿真加工結果也是正確的。

圖5 01000主程序的仿真加工結果

01000；G17G54G90G00X0Y0；G43Z100H01S500M03；G00X75Y50；G68X75Y50R45；M98P2005；G69；G00X-75Y50；G68X-75Y50R-45；M98P2005；G69；G00X-75Y-50；G68X-75Y-50R45；M98P2005；G69；G00X75Y-50G68X75Y-50R-45；M98P2005；G69；G00G49Z200；M30；02005G90G01Z-15F200；G91G41X14．3Y-16．62D01；G3Y33．24X0R-20；G2X-28．6Y0R25；G3Y-33．24X0R-20；G2X28．6Y0R25；G1G40X-14．3Y16．62；G90G00Z100；M99；%%

3 結語

根據(jù)仿真加工，發(fā)現(xiàn)了G68不具備坐標原點平移的功能；只是把編程軌跡繞旋轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)規(guī)定的方向和角度，為實現(xiàn)此類零件的加工，對使用G68指令可采取兩種編程方法。

(1)使用G68前采用坐標原點平移功能。既G52X-Y-;G68X0Y0R-;此時子程序采用絕對坐標編程。

(2)先把刀具移動到旋轉(zhuǎn)中心，再使用G68X-Y-R-;此時子程序采用增量值編程。上述兩種方法通過編程與在VERICUT軟件中仿真加工，證明都是正確的。為正確使用坐標旋轉(zhuǎn)指令提供了理論與實踐依據(jù)。

[1] 顧京.數(shù)控機床加工程序編制[M].北京：機械工業(yè)出版社，2003.

[2] 嵇寧.數(shù)控加工編程與操作[M].北京：高等教育出版社，2008.