摘要:在数控铣床加工中,工件尺寸精度是靠着刀补来保证的.而刀具补偿值包括了刀具长度补偿和刀具半径补偿,它是可以通过两种方法来输入到CNC储存器中:一是从CRT面板手动输入,这是我们常用的加工方法:二是使用G10指令通过程序来改变刀具补偿值来输入到CNC存储器中.而对于一些规则的曲面加工手动输入是不能满足加工要求的,而使用自动编程又会出现生成程序长,传输不便,空刀多影响加工效率等一系列问题.这时,用G10结合宏程序的使用来解决一些规则的曲面加工问题成了最有效、最方便、高效的加工方案。

关键词：   G10    刀具补偿    宏程序

正文：在FANUC系统中，G10是一个比较特殊的指令，在不同的场合下有着不同的用途、不一的表述，但都能体现它的强大，有些场合甚至是不可替代的。

G10的简介

G10(可编程参数输入)，参数可用编程输入，该功能主要用于设定螺距误差的补偿数据，以应付加工工件的变化(如机件更新，最大切削速度或切削时间常数的变化等)，在这里主要讨论G10指令针对利用刀具半径补偿的变化来加工规则曲面的方法。

在Fanuc数控系统中，对于“可编程参数输入(G10)”的使用有着严格的规定。G10指令的格式取决于需要使用的刀具补偿存储器(见表1)

表1  FANUC系统中刀具补偿存储器和刀具补偿值的设置范围

刀具补偿存储器的种类

指令格式

H代码(长度补偿)的几何补偿值

G10L10P_R_

H代码(长度补偿)的磨损补偿值

G10L11P_R_

D代码(半径补偿)的几何补偿值

G10L12P_R_

D代码(半径补偿)的磨损补偿值

G10L13P_R_

表1中,P表示刀具补偿号;R表示绝对值指令(G90)方式下的刀具补偿值;如果在增量值指令(G91)方式下的刀补值,该值与指定的刀具补偿号的值相加和为刀具补偿值。

一般情况下使用比较多的当属表中的第三种,即:D代码(半径补偿)的几何补偿值→L12。

在以上4种指令格式中,R后面的刀具补偿值同样可以是变量,如:G10 L12 P01 R#5,表示变量#5代表的值等于“D01”所代表的刀具半径补偿值，即在程序中输入刀具的半径补偿值。

上述这点是非常重要的！它决定了“可编程参数输入(G10)”的主要使用场合就是宏程序。可以说G10是为宏程序应运而生的。在手工编程中，G10是宏程序用以解决各种斜面、倒圆面以及其他必须使用刀具半径补偿的加工编程不可或缺的利器。

这是一个能简单直观的表达G10指令优越性的图。拿到这份图纸我们要先进行加工工艺的编制,程序的编写、输入、调试、运行直至加工出符合零件尺寸的工件.

一个长半轴a=30mm,短半轴b=15mm的凸椭圆,高度为10mm，倒R4mm的倒圆。为了便于说明,这里作了必要的简化,即该椭圆事先已加工出来下面仅就倒圆面的加工进行详细的说明(刀具选用为Φ10立铣刀):

O0001

程序名

M3 S1500

主轴正转转速

G90 G54

工件坐标系

G00 X36 Y0 Z10

快速定位

Z2

快速接近工件

#1=0

倒圆起始角度赋值

#2=4

倒圆角半径

#3=5

刀具半径

WHILE [#1 LE 90] DO1

倒圆的逻辑语句

G00 X36 Y0

定位下刀点，防止下刀时撞刀

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

Z方向的变量

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

赋值刀具半径补偿值的变量

G01 Z-#4 F500

Z方向的下切

G10 L12 P01 R#5

可编程参数生效

#6=0

椭圆起始角度赋值

WHILE [#6 LE 365]DO2

椭圆的逻辑语句

#7=30*COS[#6]

椭圆上X轴上的变量

#8=15*SIN[#6]

椭圆上Y轴上的变量

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

顺时针铣削椭圆

#6=#6+1

椭圆变量改变

END2

椭圆逻辑语句结束

G0Z1

抬起刀具，防止执行倒圆逻辑撞刀

#1=#1+1

倒圆变量改变

END1

倒圆逻辑语句结束

G00 Z100

快速提刀

G40 G11

可编程参数输入取消

M5

主轴停转

M30

程序结束

在这个例子中．宏程序的编写建立在两个重要的基础上．即轨迹的数学表达与加工倒圆面时刀心运动轨迹的数学表达。两者又是相互影响、相互联系的.

整个加工轨迹的数学原理为使用铣刀进行加工，从最高面开始(此时在Z方向上铣刀刀心与倒圆面的最高处平齐)，以自上而下的方式逐层下降，每层高度上铣刀与相应的外轮廓有一个刀具半径的距离，并以顺时针方向走刀(顺铣)，由于无法直接描述铣刀的运动轨迹的数学表动轨迹，唯一可行的方法就是通过刀具半径补偿来表达(这里使用左侧刀具半径补偿G41)。

随着刀具沿着倒圆面逐层下降．在每层高度上的刀具半径补偿值Dxx(下面的程序中使用D01)是不断变化的，准确地说是在不断增大，其数值从最初的最小值(刀具半径-倒角半径)一直变化到结束时的最大值(刀具半径)。显而易见，只有依靠“用程序输入刀具补偿值(G10)”，才有可能表达和使用在不断变化着的刀具半径补偿值D01。

G10在极坐标倒角中的应用：如图2

G10指令不仅对倒圆有着很好的适用性，同样对倒角意义也很大：简化了对复杂倒角宏程序的编写、缩短了生产准备时间、对于程序的校验修改具有极其重要的作用。

这一个示例，由于其倒角规范，为一正六边体倒角，但又由于其还有极坐标的因素在里面，所以编程时应特别注意极坐标和宏程序是否会互相影响。本例我们依然使用立铣刀，且加工方向由上到下顺时针走刀。

O0002

程序名

G90 G54 G16 G11 G17

机床初置、建立工件坐标系

M3 S1500

主轴转速

G00 X50 Y0 Z30

快速定位

Z2

快速接近工件

#1=0

设置变量

WHILE [#1 LE 90] DO1

建立逻辑语句

#2=5+#1

赋值刀具半径补偿值的变量

G01 Z-#1 F50

Z方向的下切

G10 L12 P01 R#2

可编程参数生效

G41 D01 G01 X20 Y0 F800

刀补建立且生效

G17 G16

极坐标生效

G01 X20 Y300

轮廓走刀

Y240

Y180

Y120

Y60

Y0

G15

极坐标取消

G90 G40 G01 X50 Y0

切除，远离加工面

G00 Z[-#1+0.5]

在切削平面的基础上抬刀0.5mm高

#1=#1+0.1

变量改变

END1

逻辑语句结束

G0 Z100

抬刀，远离工件

G40 G15 G11

各项代码取消

M30

程序结束

使用中的心得体会

1、程序中变量初始赋值为具体数值，所有这些变量的赋值都可以、但必须根据实际情况特别是工艺上的要求而定，例如#1=#1+1的取值就直接影响到倒圆面的表面加工质量(特别是表面粗糙度)。

2、如前所述，“G10 L12 P01 R#5”仅仅决定了“变量#5输入到刀具半径(几何)补偿值D01”，而系统在处理“D01”时，“D01”的真实意义是半径几何补偿值与半径磨损补偿值之算术和值，因此必须事先在从CRT面板手工把“D01”中的“半径磨损补偿值”一项清零．或者加上以下程序段：“G10 L13 P01 R0”，否则程序运行时很可能会无缘无故出现过切报警。而事实上程序本身根本没有任何错误!这点很重要，却非常容易被人忽视，

3、程序中如何选择顺时针走刀(顺铣)和逆时针走刀(逆铣)，则完全可以巧妙地利用编程者自主的意愿来控制．如在本例中选择了G41顺铣。

4、程序中“G40”的使用也有讲究，其出现的时机和地方直接影响程序运行的预期效果。

5、在宏程序的编写中，如果是使用球刀的，刀位点选择在刀心是在数学上能够进行刀路轨迹描述的必然要求．但是球刀的刀尖与刀心不过是刀具的两个几何点，而刀具上的任何一点都是随着刀具这一整体而进行相同的“平动”的，因此经过简单的加减换算(刀心的Z坐标减去刀具半径即为刀尖的Z坐标)，同样可以反映出刀尖的运动轨迹指令。机床操作人员也只会面对统一的对刀基准(刀尖)，使编程简化。

总结：G10是FANUC系统提供给用户应用程序指令方式进行参数修改的指令,功能强大,但在通常数控编程中较少有人使用。通过实例,介绍了FANUC系统中可编程参数自动设定指令G10与系统中宏指令在数控编程中配合使用的方法和技巧。利用其中的工件坐标修改功能、刀具补偿值修改功能,进行特殊结构零件的加工编程，为更多的使用G10指令的其它功能提供一种思路。解决了对于一些规则的曲面加工手动输入是不能满足加工要求的,而使用自动编程又会出现生成程序长,传输不便,空刀多影响加工效率等一系列问题。对如何节省了操作时间，提高了生产效率有着重要意义。

参考文献：

l陈海舟．数控机床铣削加工宏程序及应用[M]．北京：机械工业出版社.200l

2孙德茂．数控机床铣削加工直接编程技术[M]．北京：机械工业出版社.2005

3吴平挂.结构化编程方法在数控手工编程中的应用[J].广西轻工业出版社.2007,6

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