FANUC數控系統固定循環的應用研究

許巖松 朱 健

（沈陽航空職業技術學院，遼寧 沈陽110034）

0 引言

FANUC數控系統中固定循環主要應用在CNC銑床和加工中心以及帶銑削軸的CNC車床上孔的加工中?？准庸ぐㄣq孔、攻螺紋、單點鏜孔、成組刀具鉆孔、打錐沉孔、鏜平底沉頭孔、孔口面加工和背鏜等。FANUC固定循環是一個濃縮的模塊，它包含一系列預先編好的加工指令，程序的內在格式不能由CNC程序員更改，因此稱為“固定”循環，這些程序指令跟各工作間重復的可預知的特定刀具運動相關。

1 基本規則

在編寫固定循環前或在固定循環有效的任何時刻都可以確立絕對或增量坐標；G90選擇絕對模式，G91選擇增量模式，兩者均為模態模式；與所有加工過程一樣，使用固定循環的孔加工也可使用絕對模式G90或增量模式G91編程，這一選擇主要會影響孔的XY位置、R點和Z方向深度。絕對模式下所有值都與程序原點相關，增量模式下孔XY位置是相對于前一孔XY位置的距離。R值是與上一Z值的距離，這個點在調用循環前確定且進給率在該點開始有效。Z向深度是從R點到進給運動結束點之間的距離，刀具在固定循環開始時快速運動到R點。如果固定循環模式中省略X和Y軸坐標中的一個，那么只有一個方向上的運動，另一方向坐標不變。如果X、Y軸都省略，那么將在當前刀具位置執行循環。

2 平面選擇

2.1 初始平面選擇

有兩個準備功能可在固定循環結束時控制Z軸退刀。G98和G99指令只用于固定循環，不會影響其他運動模式。它們的主要作用就是在孔之間運動時繞開障礙物，障礙物包括夾具、零件的突出部分、未加工區域及附件等。如果沒有這兩條指令，就必須停止循環來移動刀具，然后再繼續該循環，而使用G98和G99指令就可以不用取消固定循環直接繞過這些障礙物，這就提高了加工效率。如果固定循環中沒有編寫G98或G99執行，那么控制系統就會選擇由系統參數設置的默認指令（通常是G98）。

根據定義，初始平面是調用固定循環前程序中最后一個Z軸坐標的絕對值，從安全角度看，通常選擇該位置作為安全平面，它不能隨意選擇，當G98指令有效時，它能夠確保退刀平面高于所有障礙物。使用初始平面時再采取其他防范措施，能防止快速運動中切削刀具與工件、夾具和機床的碰撞。如：

N11G90G54G00X100.0Y45.0S1200M03

N12G43Z20.0H01M08

N13G98G81X100.0Y45.0R2.5Z－20.0F200.0

上述程序段N13中調用固定循環，在它之前的程序段N12中的Z軸坐標是Z20.0，這就是初始平面設置。如為使程序保持連貫性，可將Z平面位置選擇在標準高度上，也可在不同程序中選擇不同的Z平面位置，但一定要保證加工的安全性。因為一旦開始執行固定循環，就不能再改變Z平面，除非先使用G80取消循環，然后再改變Z平面并再次調用所需的循環。Z平面在G90模式下以絕對值來表示。

2.2 R平面選擇

任何固定循環程序段都需要兩個Z軸坐標，一個是切削的起點，另一個表示孔深的終點。但基本編程規則中并不允許某個軸地址在一個程序段中出現多次，因此需要用其他字母來代替。FANUC系統中用R來替代Z地址，這一參考位置也稱R平面，可將R平面理解成“快速運動到起點”。R平面位置通常比初始平面位置要低，如果兩個平面重合，則循環起點和終點與初始平面相同。R平面一般都在G90模式下使用絕對值編程。

在R平面的選擇中，如果程序中編寫準備功能G99，R平面不僅是切削進給的起點，也是切削刀具在循環完成前的退刀平面；如果編寫G98，刀具將返回初始平面。但背鏜循環G87不能使用G99退刀模式，只能用G98。通常R平面選擇在Z0點上方1～5mm處，但對于使用G74和G84的攻螺紋循環而言，R平面位置通常要增加3～4倍，增加的安全間隙主要為了讓進給率在實際接觸工件前加速達到最大值。

N20G90G00G54X40.0Y50.0S1000M03

N21G43Z20.0H01M08

N22G99G85R2.5Z－24.0F200.0

N23…

上述實例中初始平面在N21段中設為Z20.0，程序段N22中設置R平面為2.5mm，同一程序段中編寫了G99指令且在整個循環中不做改變，也就是在循環開始和結束時，刀具位置都在工件原點上方2.5mm的地方，當刀具從一個孔移到下一孔時，Z高度保持在工件上方2.5mm位置上不變，只沿XY軸方向移動。

2.3 Z向深度計算

固定循環中的切削深度表示刀具切削到的最終位置，用Z表示，通常該點低于R平面和初始平面，但G87例外。要編寫高質量的程序，一定要使用通過精確計算得出的Z向深度。Z向深度計算必須遵循以下幾項標準：圖紙上孔的尺寸（直徑和深度）、絕對或增量編程方法、使用的切削刀具類型、刀尖長度（鉆頭和其他刀具）、材料厚度和全直徑孔深、材料上方和下方所選安全間隙。立式加工中心中，Z0點通常選在已加工零件的上表面，因此Z地址的值總為負。在使用標準麻花鉆時，則必須考慮其刀尖長度，標準鉆頭設計有一個118°～120°的頂角，因此需要在指定深度時加上相應的長度。

3 固定循環的重復

固定循環的重復執行次數由L或K來確定，通?？椎募庸ぶ恍枰刂葡到y在一個位置執行一次固定循環就可以了，即L1或K1，因此無需編寫執行次數。但如果需要重復循環，則必須編寫L…或K…指令來設定固定循環執行的次數。在固定循環指令中，L1或K1是系統默認的，其余值必須給出，范圍是L0～L9999或K0～K9999，最小值是L0或K0。但L0或K0并不是表示“不執行該循環”，而是“暫時不執行該循環，存儲循環參數以備后用”。

N10G90G99…

N11G81X20.0Y30.0R2.0Z－5.0F100.0

N12G91X5L3（K3）

N13G90G80G00…

上例中相鄰孔之間增量為5mm，在程序段N12中采用增量模式，并利用重復次數L的強大功能顯著縮短了CNC程序。

4 固定循環的取消

G80指令可以取消任何有效的固定循環。編寫G80時，控制器模式可自動切換到G00快速運動模式。

N11G80

N12X15.0Y－10.0

與

N11G80

N12G00X15.0Y－10.0

其結果完全一樣，第二種方法可能更好，也可以合并成N12G80G00X15.0Y－10.0。

同時01組準備功能G代碼G00、G01、G02、G03和G32等是主要的運動指令，且可取消任何有效的固定循環（注：如在同一程序段中出現固定循環和01組的運動指令，那么它們的編程順序非常重要），如：G00G81X…Y…R…Z…P…Q…L…F…；此程序段將執行固定循環，而G00無效。但如果將G81與G00位置互換，即：G81G00X…Y…R…Z…P…Q…L…F…；則不執行固定循環，而執行X和Y軸的運動，即G00有效，將忽略存儲在F值之外的其他數據。

5 結語

利用固定循環指令進行加工生產，提高了編程和加工效率。盡管固定循環指令的應用還有一定的局限性，比如輪廓的形狀、毛坯的形狀，但固定循環指令功能會朝著集成化和智能化、網絡化的方向發展，掌握了固定循環指令及參數的應用技巧，必定能為機械加工提供更大的幫助。

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