圓柱插補在車削中心上的應用

楊應坡

（許昌技師學院，河南許昌461000）

1 引言

數控車床和數控銑床已廣泛應用，隨著機械加工技術的不斷進步，數控機床朝著高速、高精度、復合型方向發展。兼具車削和銑削復合功能的車削中心的出現，大大地提高了加工效率和制造精度。在學習車削中心的操作與編程中，圓柱插補的應用是一個難點，通常在系統說明書中關于圓柱插補的舉例不具有實際應用的價值，初學者不易理解。本文基于FANUC Series 0i-TD系統，對圓柱插補的應用進行分析探討。

2 車削中心簡介

車削中心是一種以車削加工模式為主，兼具銑削功能的復合型機床。車削中心的主軸除了具有車削時高速旋轉的功能外，還具有分度功能，并能進行精確的伺服控制，刀架上既可以安裝車刀，也可以安裝由刀架提供動力的鉆削、鏜削和銑削刀具。車削加工時，工件的轉動是主運動，刀具的移動是進給運動；鉆削銑削時，刀具自身的轉動是主運動，工件的轉動和刀具沿導軌的移動是進給運動。

車削中心上的坐標運動由沿導軌直線移動的X軸、Z軸和繞Z軸轉動的C軸組成，三個坐標軸的運動方向符合笛卡爾坐標系。

3 圓柱插補

圓柱插補是指用角度指定的旋轉軸轉動量，在系統內部轉換為沿平面直線軸的移動量，和其他軸一起完成直線插補或圓弧插補。在車削中心上主要應用在圓柱面上的銑削方面，如圓柱凸輪、異形槽等。

圓柱插補功能是采用圓柱體展開面編程，坐標系由直線移動軸Z軸和回轉軸C軸組成，圓柱外表面展開后，Z軸的單位為mm，C軸的單位仍然為度（°）。

3.1 指令格式

G107 Cr 建立圓柱插補方式

G107 C0 取消圓柱插補方式

C：旋轉軸地址（通常主軸軸線方向為Z軸，繞Z軸旋轉的為C軸）。r：圓柱體半徑，單位為mm。

圓柱插補方式的建立和取消均在單獨程序段中指定。

3.2 圓柱插補時平面選擇問題及進給速度

圓柱插補是將圓柱面展開為平面編程，為了使圓柱插補指令中能夠在旋轉軸和直線軸之間進行刀具半徑補償和圓弧插補，必須進行加工平面的選擇。

用G代碼選擇指定平面，對于該平面，將旋轉軸視為直線軸，旋轉軸作為基本坐標系3個直線軸之一的平行軸使用。當#1022號參數中的C設置為5時，回轉軸C當做X軸的平行軸使用，用G18指定CZ插補平面；當#1022號參數中的C設置為6時，回轉軸C當做Y軸的平行軸使用，用G19指定ZC插補平面。

在圓柱插補方式中指定的速度是展開的圓柱表面的線速度。

圖1

4 實際應用

以加工圖1所示的圓柱凸輪為例，工件坐標系零點在端面中心處，將圓柱外表面展開后各部分尺寸如圖2所示，由Z軸和旋轉軸C軸組成直角坐標系，編程在此平面上進行，刀具采用直徑12mm鍵槽銑刀，刀位點為刀具底面中心。

圖2

如果將系統#1022號參數中的C設置為5，即C軸模擬X軸的平行軸，在圖2中由ZC組成的加工平面被視為G18平面。在此平面上進行圓弧編程時，順時針圓弧用G03，逆時針圓弧用G02；在此平面上進行刀具半徑補償時，沿刀具運動方向看，刀具在被加工面左側時用右刀補G42，刀具在被加工面右側時用左刀補G41。以上總結為“所見即相反”，用此方法編程容易出錯，增加了編程的難度。

如果將系統#1022號參數中的C設置為6，即C軸模擬Y軸的平行軸，在圖2中由ZC組成的加工平面被視為G19平面。在此平面上進行圓弧編程時，順時針圓弧用G02，逆時針圓弧用G03；在此平面上進行刀具半徑補償時，沿刀具運動方向看，刀具在被加工面左側時用左刀補G41，刀具在被加工面右側時用右刀補G42。以上總結為“所見即所得”，符合人們的思維習慣，用此方法編程不易出錯。

根據以上分析，將#1022參數中的C設置為6，即旋轉軸C被視為Y軸的平行軸，圓柱展開平面被視為G19平面。程序編制如下：

5 圓柱插補方式編程要點

（1）在圓柱插補方式建立后，圓弧半徑只能用R指定，不能用地址 I、J、K 指定。

（2）只能在圓柱插補方式內執行刀具半徑補償的建立和取消。進入圓柱插補方式前，應取消刀具半徑補償，否則圓弧插補在圓柱插補方式中不能正確進行。

（3）圓柱插補方式中，不能使用快速定位指令，包括能產生快速移動的循環操作，如G28、G80-G89。

（4）在圓柱插補方式中不能用G50指令設定工件坐標系。

（5）在圓柱插補執行過程中，不能執行復位操作。如果圓柱插補方式沒有執行完而中途退出，應在MDI方式下撤銷所有補償，G40、G107 C0、M51然后才能復位。

（6）在圓柱插補方式中不能再建立圓柱插補。

（7）刀具長度補償必須在進入圓柱插補模式前建立，在圓柱插補方式中，不能進行補償的變更。

［1］ FANUC Series 0i-D/0i Mate-D車床系統/加工中心系統通用用戶手冊（B-64304CM/01）［Z］.