圆柱插补在车削中心上的应用

杨应坡

（许昌技师学院，河南许昌461000）

1 引言

数控车床和数控铣床已广泛应用，随着机械加工技术的不断进步，数控机床朝着高速、高精度、复合型方向发展。兼具车削和铣削复合功能的车削中心的出现，大大地提高了加工效率和制造精度。在学习车削中心的操作与编程中，圆柱插补的应用是一个难点，通常在系统说明书中关于圆柱插补的举例不具有实际应用的价值，初学者不易理解。本文基于FANUC Series 0i-TD系统，对圆柱插补的应用进行分析探讨。

2 车削中心简介

车削中心是一种以车削加工模式为主，兼具铣削功能的复合型机床。车削中心的主轴除了具有车削时高速旋转的功能外，还具有分度功能，并能进行精确的伺服控制，刀架上既可以安装车刀，也可以安装由刀架提供动力的钻削、镗削和铣削刀具。车削加工时，工件的转动是主运动，刀具的移动是进给运动；钻削铣削时，刀具自身的转动是主运动，工件的转动和刀具沿导轨的移动是进给运动。

车削中心上的坐标运动由沿导轨直线移动的X轴、Z轴和绕Z轴转动的C轴组成，三个坐标轴的运动方向符合笛卡尔坐标系。

3 圆柱插补

圆柱插补是指用角度指定的旋转轴转动量，在系统内部转换为沿平面直线轴的移动量，和其他轴一起完成直线插补或圆弧插补。在车削中心上主要应用在圆柱面上的铣削方面，如圆柱凸轮、异形槽等。

圆柱插补功能是采用圆柱体展开面编程，坐标系由直线移动轴Z轴和回转轴C轴组成，圆柱外表面展开后，Z轴的单位为mm，C轴的单位仍然为度（°）。

3.1 指令格式

G107 Cr 建立圆柱插补方式

G107 C0 取消圆柱插补方式

C：旋转轴地址（通常主轴轴线方向为Z轴，绕Z轴旋转的为C轴）。r：圆柱体半径，单位为mm。

圆柱插补方式的建立和取消均在单独程序段中指定。

3.2 圆柱插补时平面选择问题及进给速度

圆柱插补是将圆柱面展开为平面编程，为了使圆柱插补指令中能够在旋转轴和直线轴之间进行刀具半径补偿和圆弧插补，必须进行加工平面的选择。

用G代码选择指定平面，对于该平面，将旋转轴视为直线轴，旋转轴作为基本坐标系3个直线轴之一的平行轴使用。当#1022号参数中的C设置为5时，回转轴C当做X轴的平行轴使用，用G18指定CZ插补平面；当#1022号参数中的C设置为6时，回转轴C当做Y轴的平行轴使用，用G19指定ZC插补平面。

在圆柱插补方式中指定的速度是展开的圆柱表面的线速度。

图1

4 实际应用

以加工图1所示的圆柱凸轮为例，工件坐标系零点在端面中心处，将圆柱外表面展开后各部分尺寸如图2所示，由Z轴和旋转轴C轴组成直角坐标系，编程在此平面上进行，刀具采用直径12mm键槽铣刀，刀位点为刀具底面中心。

图2

如果将系统#1022号参数中的C设置为5，即C轴模拟X轴的平行轴，在图2中由ZC组成的加工平面被视为G18平面。在此平面上进行圆弧编程时，顺时针圆弧用G03，逆时针圆弧用G02；在此平面上进行刀具半径补偿时，沿刀具运动方向看，刀具在被加工面左侧时用右刀补G42，刀具在被加工面右侧时用左刀补G41。以上总结为“所见即相反”，用此方法编程容易出错，增加了编程的难度。

如果将系统#1022号参数中的C设置为6，即C轴模拟Y轴的平行轴，在图2中由ZC组成的加工平面被视为G19平面。在此平面上进行圆弧编程时，顺时针圆弧用G02，逆时针圆弧用G03；在此平面上进行刀具半径补偿时，沿刀具运动方向看，刀具在被加工面左侧时用左刀补G41，刀具在被加工面右侧时用右刀补G42。以上总结为“所见即所得”，符合人们的思维习惯，用此方法编程不易出错。

根据以上分析，将#1022参数中的C设置为6，即旋转轴C被视为Y轴的平行轴，圆柱展开平面被视为G19平面。程序编制如下：

5 圆柱插补方式编程要点

（1）在圆柱插补方式建立后，圆弧半径只能用R指定，不能用地址 I、J、K 指定。

（2）只能在圆柱插补方式内执行刀具半径补偿的建立和取消。进入圆柱插补方式前，应取消刀具半径补偿，否则圆弧插补在圆柱插补方式中不能正确进行。

（3）圆柱插补方式中，不能使用快速定位指令，包括能产生快速移动的循环操作，如G28、G80-G89。

（4）在圆柱插补方式中不能用G50指令设定工件坐标系。

（5）在圆柱插补执行过程中，不能执行复位操作。如果圆柱插补方式没有执行完而中途退出，应在MDI方式下撤销所有补偿，G40、G107 C0、M51然后才能复位。

（6）在圆柱插补方式中不能再建立圆柱插补。

（7）刀具长度补偿必须在进入圆柱插补模式前建立，在圆柱插补方式中，不能进行补偿的变更。

［1］ FANUC Series 0i-D/0i Mate-D车床系统/加工中心系统通用用户手册（B-64304CM/01）［Z］.