车削固定循环优化技巧

CNC车床编程中耗时最多的工作就是用于去除多余的毛坯余量。通常是在圆柱形毛坯上进行粗车和粗镗，也就是所谓的粗加工。

粗加工刀具路径编程需要一系列刀具路径上的坐标点，且每次刀具运动需要一个程序段。如果粗加工复杂轮廓，这样的方法尤其费时且容易出错。在粗加工毛坯去除领域内，现代CNC车床控制器非常有用和便利，几乎所有CNC车床系统都可以使用特殊循环来自动处理粗加工刀具路径。这些循环不只用于粗加工，它也可用于加工螺纹和简单切槽。

与CNC加工中心的钻孔操作相似，车床上的所有循环也基于相同的技术原理。程序员只需输入所有数据（通常为各种切削参数），CNC系统会根据常量和变量自动计算每次切削的具体细节。所有循环的刀具返回运动都是自动完成的，唯一需要改变的值在循环调用中指定。

车削类固定循环分简单车削固定循化和复合车削固定循环两大类。

简单车削固定循环只能用于垂直、水平或有一定角度的直线切削，不能加工倒角、锥体、圆角和切槽等等。在简单的车削循环中，有两个循环可以从圆柱和圆锥形工件上去除粗加工余量，这些循环中的每一个程序段相当于正常程序中的4个程序段，如图4-60所示，其中N2为切削速度，N1、N3、N4均为快速进给。

图4-60 简单车削固定循环

复合车削固定循环中有用于粗加工，也有用于精加工的循环，它可以进行非常复杂的轮廓加工操作。共有7个复合循环。

轮廓粗加工切削循环：G71粗车循环（主要是水平方向切削）、G72粗车循环（主要是垂直方向切削）、G73重复粗加工循环模式。

轮廓精加工切削循环：G70、G71、G72和G73循环的精加工。

断屑循环：G74深孔钻循环（Z轴方向）、G75深槽切削循环（X轴方向）。

车螺纹循环：G76车螺纹循环（直线或锥螺纹）

粗加工循环基于两个边界定义，第一个是材料边界，也就是毛坯的外形，另一个是工件边界。两个定义的边界之间形成了一个完全封闭的区域，它定义了多余的材料。该封闭区域内的材料根据循环调用程序段中的加工参数进行有序切削。从数学角度上说，定义一个封闭区、需要3个不共线的点，图4-61所示为一个由3点定义的简单边界和一个由多点定义的复杂边界。

图4-61 车削应用中的材料和工件边界

图4-61中的A点为任何轮廓切削循环的起点，它的定义：起点是调用轮廓切削循环前刀具的XZ坐标位置。通常起点在最接近粗加工开始的工件拐角。认真选择起点很重要，因为它不仅仅是起点，实际上这一特殊点控制所有趋近安全间隙以及首次粗加工的实际切削深度。

图4-61中的B点代表轮廓精加工的第一个XZ坐标，C点代表轮廓精加工的最后一个XZ坐标。与其点A一样，B和C点轮廓定义的材料去除区域必须包括必要的安全间隙。此外，在B点和C点之间不应包括刀尖半径补偿，而应在调用循环前编写刀尖半径补偿。

1.直线切削循环G90

首先要提醒一下，不要将车床上的G90与加工中心的G90混淆。车削中G90为车削循环，而铣削中G90为绝对模式。

由G90指定的循环称为直线切削循环，其目的是去除刀具起始位置与指定的目标位置之间的多余材料。既可用来加工矩形毛坯余量，也可用来进行锥体切削。

G90循环有两种编程格式，第一种只用于沿Z轴方向的直线切削，如图4-62所示。加工循环包含4个直线程序段，A→B→C→D→A，其中BC段是切削进给，其余均是快速进给。

绝对编程：G90 XZF；

增量编程：G90 UWF；

其中，X、Z为C点的绝对坐标；U、W为C点的增量坐标；F为BC段切削速度。

第二种格式增加了参数R，用于锥体加工，以Z轴运动为主，如图4-63所示。

绝对编程：G90 XZRF；

增量编程：G90 UWRF；

图4-62 沿Z轴方向的直线切 削循环G90

其中，X、Z为C点的绝对坐标；U、W为C点的增量坐标；F为BC段切削速度；R为C点指向B点在X向的分矢量，用半径值指定，有正负之分。

例：如图4-64所示，它有锥体和轴肩部。编程时，需要使用两种格式的直线切削循环。如图4-65所示，需要5次直线切削，每次切深10.94，锥体需要4次切削，每次切深8.437。图4-65中计算是按照所需切削次数来等分每侧的距离。切削起点坐标为（X138.4，Z2.0）。

图4-63 锥体直线切削循环G90

图4-64 G90循环举例

图4-65 程序O3504中切削深度的计算

2.端面车削循环G94

G94端面切削循环与G90循环非常相似。G94循环的目的是去除起点位置与XZ坐标指定点之间的多余材料，通常为垂直于主轴中心线的直线切削，X轴方向为主切削方向。因此，G94循环主要用于端面切削，也可用作切削简单的垂直锥体。

G94在循环理论上与G90循环一样，只是它主要强调X轴方向的切削，而G90循环则强调Z轴方向的切削。

G94循环有两种编程格式，第一种只用于沿X轴方向的直线切削，如图4-66所示。加工循环包含4个直线程序段，A→B→C→D→A，其中BC段是切削进给，其余均是快速进给。

绝对编程：G94 XZF；

增量编程：G94 UWF；

其中，X、Z为C点的绝对坐标；U、W为C点的增量坐标；F为BC段切削速度。

第二种格式增加了参数R，用于锥体加工，以Z轴运动为主，如图4-67所示。

图4-66 G94直线切削循环

图4-67 G94锥体切削循环

绝对编程：G94 XZRF；

增量编程：G94 UWRF；

其中，X、Z为C点的绝对坐标；U、W为C点的增量坐标；F为BC段切削速度；R为C点指向B点在Z向的分矢量，用半径值指定，有正负之分。

3.基本螺纹加工循环G92

G92直螺纹切削循环如图4-68所示，它包含4个动作。

① 第1个动作，在快速移动方式下将刀具从起点A移动到B点。

② 第2个动作，在切削进给方式下将刀具从B点移动到E点，此时，进行螺纹的倒角。

③ 第3个动作，在快速移动方式下将刀具移动到D点，这是倒角后的退刀动作。

④ 第4个动作，在快速移动方式下将刀具移动到起点A。(www.xing528.com)

图4-68 直螺纹切削循环G92

G92直螺纹切削循环编程格式如下所示。

绝对编程：G92 XZF；

增量编程：G92 UWF；

其中，X、Z为C点的绝对坐标；U、W为C点的增量坐标；F为螺纹导程。

G92可以进行螺纹的倒角。是否进行螺纹的倒角，随机床端的信号而定。将导程设定为L时，螺纹的倒角r值，可以在0.1～12.7L的范围内（在FANUC-0i系统中以0.1L为增量单位，通过参数5130选择任意值）。螺纹的倒角角度，可以通过参数指定，参数值为0时，假设角度为45°（在FANUC-0i系统中以参数5131设定倒角角度，范围1°～89°）。

G92循环还可以加工锥螺纹，如图4-69所示，编程格式如下所示。

绝对编程：G92 XZRF；

增量编程：G92 UWRF；

其中，X、Z为C点的绝对坐标；U、W为C点的增量坐标；F为螺纹导程；R为锥度量，从C点指向B点在X向的分矢量，用半径值指定，有正负之分。

4.粗车外圆循环G71

图4-69 锥螺纹切削循环G92

G71粗车循环适用于粗加工圆柱，即通过沿Z轴方向去去除材料，见图4-70。编程格式如下所示。

G71 UR；

G71 PQUWFS；

其中，第一程序段中，U为粗车深度；R为每次切削的退刀量。第二程序段中，P为精加工轮廓的第一个程序段号；Q为精加工轮廓的最后一个程序段号；U为X轴精加工余量（直径值）；W为Z向精加工余量；F为切削进给速度，忽略P、Q程序段之间的进给速度；S为主轴速度，忽略P、Q程序段之间的主轴速度。

图4-70 粗车循环G71

当由程序给定A→B→C间的精车形状时，留下ΔU/2、ΔW（切削余量），每次的切削Δd（切削量）。在执行完沿着X轴方向的粗车切削后，沿着精车形状进行精加工切削。等精加工切削结束后，执行由Q指定的顺序程序段的下一个程序段。

5.粗车端面循环G72

G72粗车循环适用于粗加工端面，即通过沿X轴方向去去除材料，见图4-71。编程格式如下所示

G72 UR；

G72 PQUWFS；

其中，第一程序段中，U为粗车深度；R为每次切削的退刀量。第二程序段中，P为精加工轮廓的第一个程序段号；Q为精加工轮廓的最后一个程序段号；U为X轴精加工余量（直径值）；W为Z向精加工余量；F为切削进给速度，忽略P、Q程序段之间的进给速度；S为主轴速度，忽略P、Q程序段之间的主轴速度。

图4-71 粗车循环G72

6.固定形状粗车循环G73

如图4-72所示，固定形状粗车循环G73中粗加工的轮廓与精加工完全一致，因此，通过这个切削循环，可以使大致工件形状已经由锻造或铸造等方法粗加工过的切削工作更有效。当由程序来给定A→B→C间的精车形状时，则将留下△U/2、△W（精切余量），进行指定分割次数的粗车。

G73 的双程序段编程格式如下所示。

G73 U W R；

G73 P Q U W F S；

其中，第一程序段中，U为X向的退刀距离；W为Z向的退刀距离；R为切削等分次数。第二程序段中，P为精加工轮廓的第一个程序段号；Q为精加工轮廓的最后一个程序段号；U为X轴精加工余量（直径值）；W为Z向精加工余量；F为切削进给速度，忽略P、Q程序段之间的进给速度；S为主轴速度，忽略P、Q程序段之间的主轴速度。

图4-72 闭环切削循环G73

7.轮廓精加工循环G70

通过G71、G72、G73进行粗车时，可以通过轮廓精加工循环G70指令进行精切。指令格式如下所示。

G70 PQ；

其中，P为精加工轮廓的第一个程序段号；Q为精加工轮廓的最后一个程序段号。运行从顺序号P到Q的精车形状程序，进行精切。系统忽略在G71、G72或G73程序段中指定的F、S、T、M、第2辅助功能，使顺序号P～Q之间所指令的F、S、T、M、第2辅助功能有效。循环结束后，刀具以快速移动方式返回到起点。并且，读出G70循环的下一个程序段。

8.深孔钻循环G74

G74用来进行间歇式加工，如：深孔加工运动中的断屑，它通常沿Z轴方向进行加工。虽然它的主要应用是深孔加工，但在车削或镗削中的间歇式切削、较深的凹槽加工、复杂的切断加工中同样有效。

G74 指令格式如下所示。

G74 R；

G74 XZPQRFS；或G74 UWPQRFS；

其中，第一个程序段中R为返回量，这是每次切削的间隙e。第二个程序段中X或U为需要切削的最终凹槽直径；Z或W为最后一次切削的Z坐标；P为每次切削的深度△i，无符号；Q为每次钻削的深度△k，无符号；R为切削完成后的退刀量△d，端面切槽时等于0；F为切削进给速度；S为主轴速度，具体见图4-73。

如果循环中省略X（U）和P，那么只沿Z轴方向进行加工，即为深孔钻，如图4-74所示。

图4-73 G74循环

图4-74 深孔钻循环G74

9.深槽切削循环G75

与G74一样，G75也是用来进行间歇式加工，如：深槽切削，它通常沿X轴方向进行加工。

G75指令格式如下所示。

G75 R；

G75 XZPQRFS；或G75 UWPQRFS；

其中，第一个程序段中R为返回量，这是每次切削的间隙e。第二个程序段中X或U为需要切削的最终凹槽直径；Z或W为最后一个凹槽的Z坐标；P为每次切削的深度△i，无符号；Q为各槽之间的距离△k，无符号；R为切削完成后的退刀量△d，端面切槽时等于0；F为切削进给速度；S为主轴速度，具体见图4-75。

如果省略Z（W）和Q，那么只沿X轴方向进行深槽切削加工。