主轴功能指令优化方法

1.主轴转速

CNC系统中由S地址指定主轴转速。S值的取值范围1～99999，这是控制系统的取值范围，实际使用时随机床不同而不同。

车床中用地址S指定的数值可以是主轴转速（r/min）外，还可以是表面切削速度（m/min），这取决于准备功能G96、G97。

G96 S100 M03；选择表面速度

G97 S100 M03；选择r/min

铣削则不存在这种区别，主轴转速通常设为r/min。

表面速度恒定控制指令G96是一个模态G代码。在指定G96指令之后，程序就进入表面速度恒定控制的方式，而指定的S值则被视为表面速度。在指定G96时，必须指定表面速度恒定控制的轴，车床中一般是X轴。G97指令取消G96方式。

当切削进行到表面速度恒定控制的轴零点附近，回转半径异常小，为保持恒定的表面速度，主轴速度将变得异常地大，甚至超过机床的允许范围，这是非常危险的。因此，在进行表面速度恒定控制时，必须用G92 S；或G50 S；指定主轴最高转速，当主轴转速大于主轴最高转速时将被钳制在主轴最高转速。下面有一个例子。

2.主轴启动和停止

描述主轴旋转方向一般用顺时针和逆时针来定义，与之对应的有两个M代码：M03和M04。M03为顺时针，M04为逆时针。问题是在机床上如何来判断顺时针和逆时针呢？通常这与观察位置有关。一般规定：从主轴箱沿主轴中心线方向观察，来定义主轴CW和CCW。

如：立式加工中心，沿主轴中心线，垂直于工件表面往下看，即是正确的判断方法。

车床中也一样，从主轴箱向主轴端看，来确定旋转方向是M03还是M04，如图4-40所示。另外也可以从尾座开始面向卡盘来观察，但得到的结果是M03为逆时针，M04为顺时针，如图4-41所示。

主轴地址S和主轴旋转功能M03或M04必须同时使用，主轴转速和主轴旋转编程至少有两种正确方法。

① 如果将主轴转速和主轴旋转方向编写在同一程序段中，主轴转速和主轴旋转方向将同时有效。

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图4-40 从主轴箱观看时的主轴旋转方向

② 如果将主轴转速和主轴旋转方向编写在不同程序段中，主轴将不会旋转，直到将转速和旋转方向指令都处理完毕。

一般要求先指定S地址，后指定M03或M04。如果先指定M03或M04，在接通机床电源，且是第一次运行程序，并没有什么危险；但如果前面已经执行了另一程序，M03将激活主轴旋转，这可能会出现危险。

通常，大多数工作都要求主轴以某一速度旋转。而在某些情形下，并不期望主轴旋转。例如，在程序中进行换刀或工件反转前，首先必须停止主轴；攻螺纹操作和程序结束时，需要停止主轴；在某些固定循环中，主轴旋转也会自动停止。

图4-41 从尾座观看时的主轴旋转方向

M05功能可以停止顺时针或逆时针的主轴旋转。一些辅助功能也会自动停止主轴旋转，例如，M00、M01、M02和M30功能。

3.主轴定向

主轴定向功能M19最常见的应用就是将机床主轴设置到一个确定位置。系统执行M19功能时，主轴会在顺时针或和逆时针方向低速转动，并将主轴锁定在一个精确位置。准确地锁定位置由机床厂商决定，它用角度表示，如图4-42所示。

许多CNC加工中心只能以一种方式放置刀具到刀库中。为实现这一目的，刀柄上添加了一个特殊槽口，用于与主轴的内部设计匹配，如图4-43所示。

图4-42 主轴定向角度

图4-43 刀柄槽口

对于有多切削刃的刀具，如：钻头、立铣刀、铰刀和面铣刀等，跟主轴停止位置相关的切削刃的定位并不是那么重要。然而对于单点刀具，如：镗刀杆，调试过程中的切削刃定位极其重要，尤其是在使用某些固定循环时。如：固定循环G76和G87，从已加工孔中退刀时主轴并不旋转，为了不破坏加工完毕的孔，必须对退刀方向进行控制，主轴定向可确保刀具从加工完毕的孔中退出。