西门子802D毛坯切削循环指令的分析和应用
2012-01-14 19:29阅读：
摘 要：综合介绍了西门子SINUMERIK 802D数控系统CYCLE95指令的参数和功能，对其原理和要点进行了分析。对学习和使用中存在的问题进行了解析，结合实例提出了注意事项。对准确使用CYCLE95指令提供了思路和建议。
关键词： 数控车床； 毛坯切削 ； 循环指令； CYCLE95； 轮廓； 子程序；
1、前言
SIEMENS
802D数控系统，采取了集成化的方式，对在其它系统中需要分别使用不同指令来实现的毛坯循环车削，用一个指令即CYCLE95代替，极大地方便了记忆和使用。它采取的菜单选项的形式，非常便于参数的输入和选择。但同时，由于参数的多样性和严格的应用条件，也使一些人在学习时感到困惑，在使用中出现了问题也不易判断原因，妨碍了对这一指令的准确应用。本文针对毛坯循环切削指令CYCLE95的特点，对它的工作原理和方法进行介绍，并分析使用中应注意的问题。
2、CYCLE95的工作参数和功能
在SIEMENS 802D系统中，
CYCLE95由以下参数构成，分别为：“
NPP”，
MID，
FALZ，
FALX，
FAL，
FF1，
FF2，
FF3，
VARI，
DT，
DAM，＿
VRT。我们可以根据设计和需要，选择使用不同的参数并赋值，以实现目标加工。在手工编程输入时，有些参数可以用零值或空格表示，但不能省略。在程序修改时，应检查该指令由
12个参数组成，小心误删操作，导致参数不符，运行出错。
（
1）
NPP参数
------轮廓子程序名称
CYCLE95的毛坯切削循环，是依据一个具体的工件轮廓执行的。没有轮廓指定，刀具不知道以什么样的路径行走，也就无法循环。
NPP参数即是定义了轮廓外形的子程序名称（在参数赋值时，须加上“
”符号）。所谓定义，就是用编程指令将需要实现的目标形状表达出来。
这个子程序和一般的程序是有差别的，它不需辅助指令，不用设置工件转速、刀具刀补等参数，也无需考虑吃刀量、进给速度等因素，因为这些参数均在主程序和
CYCLE95中设置了。而且这个轮廓只能由直线或圆弧组成（可插入圆角和倒角），即只能用
G00、
G01、
G02、
G03等指令进行表达，如果使用了其它的
G指令，则会发生错误。
因为指令和功能上的限制，这个轮廓子程序本身是无法执行毛坯切削的。因此，从形式上看，这个子程序更象是用
G指令进行的纯粹的形状描述。
这个子程序可以重复调用，可用于粗加工、精加工和综合加工，只有被
CYCLE95调用执行，才能真正发挥子程序中
G指令的作用。
（
2）
MID ------吃刀深度
(无符号输入
)
这个参数反映粗加工循环时，每次吃刀的深度即背吃刀量
(单边值
)。对于纵向外部加工来说，
MID即为刀具在
X轴负方向的吃刀深度，也就是在半径方向切去的工件厚度。不过，这个参数不一定是实际加工时的吃刀量，它实际是起着限制最大吃刀量的作用。实际吃刀深度，需要根据预留的精加工余量和刀具循环初始时的定位来综合计算。
（
3）
FALZ------在纵向轴的精加工余量
(无符号输入
)
毛坏的循环粗切，是为了快速达到精加工的需要。但仅凭粗加工，是无法达到工艺要求的，或者说，工件的完成，最终都需要精加工的步骤，因此，在粗加工设计时，保留一定的精加工余量是必需的。所以在设定为“粗加工”和“综合加工”的循环方式时，必须对毛坯的精加工余量作出规定，为精加工工序留有余地。
以纵向外部加工为例，
FALZ参数反映的是，刀具在粗加工到达轮廓纵向尺寸边界时，在毛坯上留有的轴向精加工余量。对于纵向加工的台阶轴来说，当纵向边界与
X轴平行时，这个参数与纵向精加工余量是相等的。
(4)
FALX-----在横向轴的精加工余量
(无符号输入
)
同理，因为工件都有两个加工面，还必需对
X轴方向的精加工余量作出规定。对于纵向外部加工来说，它反映的是，刀具到达轮廓横向尺寸边界时至少需要留有的精加工余量。在实际加工中，
X向最后保留的精加工余量不一定与设定参数值一致，它与粗车时的吃刀情况有关，在每个台阶上的
X轴余量，可能有大有小，但不会小于
FALX的设定值。
但对于横向外部加工来说，这个值与
X轴方向的精加工余量是一致的。这与纵向外部加工时在
Z轴方向产生的效果是一样的。
(5) FAL
--------根据轮廓的精加工余量
(无符号输入
)
如果工件轮廓是完全由垂直或水平的直线组成的台阶轴时，可以不考虑这一参数。但在工件中有斜线、圆弧时，为保证斜线段垂向、圆弧段径向的精加工余量，可设这一参数。设置了
FAL参数后，斜线会向垂向、圆弧会向径向扩展一个
FAL值，粗加工时，刀具将以扩展的线段或圆弧为加工界限。同时会在纵向和横向的精加工余量上分别累加一个
FAL值，也就是说整个工件轮廓的精加工余量都增大了。
在一般的工件加工中，设置了
FALZ和
FALX后，无需再设定
FAL值，这是因为斜线、圆弧轮廓向的精加工余量是以
FALZ和
FALX的值综合计算出的，不会发生因为过切而导致精加工余量成负值的现象。如果对精加工余量有更高的要求，可以设置
FAL值。但要知道，重复设定后，所有的精加工余量会加大，会对精加工工序造成一定的影响，因此可能需要对精加工进给速度等参数进行必要的调整。
通常的作法是，（
FALZ、
FALX）和
FAL这两组参数，只设一组，留有一定的余量即可。即便同时设置
FAL参数，也要注意与
FALZ、
FALX相匹配，不能完全脱离这两个参数设置。一般我们将它设为与
FALZ、
FALX相等即可。如果不设
FAL值，
FALZ与
FALX这两个参数要同时设置，设为相同即可，不能只设其中一个，否则会发生错误。
下面简单总结一下上述四个参数的关系。
图1为纵向外部加工，循环设置为：
CYCLE95 ('L10'，
3.000，
2.000，
2.000，
2.000，
0.200，
0.050，
0.020，
9，
0.000，
0.000，
1.000)。
吃刀量：刀具从循环起始点
P为开始加工。系统计算出
P 点到工件最小轴径轮廓线的
X向距离（理论深度）为
L=30mm（以下参数均为单边值）。因为要在工件
X 向留有余量，这个余量等于
FALX+FAL=2+2=4mm，则
X 向的实际加工深度为
L-（
FALX+FAL）
=30-4= 26mm 。参数中设定的
MID为
3mm，则需要的进刀数为：［
L-（
FALX+FAL）］
/3=
26/3=8.666次 ，向上取整值为
9
次，则每次实际吃刀深度为［
L-（
FALX+FAL）］
/ 9
= 26/9=2.888 mm。
纵向精加工余量：对于平行于
X轴的纵向轮廓边界，如图中的
BC段，
FG段，精加工余量为：
FALZ+FAL=2+2=4mm,
横向精加工余量：对平行与
Z轴的横向轮廓边界，精加工余量不完全相同。这主要是粗加工吃刀时，为保证精加工余量而形成的。当刀具在纵向进给时，如果发现继续进给会造成某轮廓
X向精加工余量不足（小于
FALX+FAL的和）时，刀具会在此位置前停止进给，退刀，进行下一层的切削。则该段轮廓的
X向精加工余量就比较大。比如图中的
CD段，
EF段。
轮廓向精加工余量：指图中的圆弧段，它的精加工余量为
FAL与（
FALZ、
FALX）综合计算的和，余量分配呈锯齿状。
(6) FF1
------非退刀槽加工的进给率
这个参数表示刀具在直线切削时的进给速度。需要注意的是，
FF1、
FF2、
FF3进给率与主程序开头辅助参数中选择的进给方式有关，如果是
G95，则相应地值为每转进给量，如果是
G94，则对应的是每分钟的进给量。
(7) FF2
---------进入凹凸切削时的进给率
因为进入工件的凹凸切削环节时，纵向与横向要同时进刀，综合吃刀量会相应增大，为控制加工质量和保护刀具，需降低进给速度。
(8) FF3
--------精加工的进给率
精加工时的进给速度。
FF3值越小，要求精度越高。对于精加工，如果想通过改变工件转速来提高加工质量，则需要将精加工工序分开出来，重新设一次转速，单独进行
CYCLE95的精加工循环，或者重新编制精加工步骤。在很多情况下，我们是将精加工单独进行的，这样做可以方便和准确地选用刀具，也更易观察循环加工的全过程，找出问题所在。
(9) VARI
-------加工类型
(范围值：
1------12)
这个参数反映的是毛坏循环时采用的切削方式，是纵向还是横向，是内部还是外部，是粗加工还是精加工，或者是综合加工，共有
12
种组合。这里要注意，加工方式与参数设置是严格相关的。比如选用综合加工，因为有精加工工序，则
FALZ，
FALX，
FF1、
FF2、
FF3等参数必须要赋值；如果选用精加工循环（前提是已完成粗加工），则只需设一个
FF3即可。一旦用错参数，将会中断出错。同时要注意，应当先确定好使用什么样的加工方式（纵向或横向），再编制子程序，因为子程序的编制方向决定了加工方式的合理性，也决定了精加工的车削方向，这与
CYCLE95循环指令能否正确运行直接相关。
（
10）
DT -------- 粗加工时用于断屑的停顿时间
这个参数主要是针对一些韧性或塑性大的工件，通过暂停进给来断屑。它可以避免切屑缠绕在刀具和工件上。对于铸件，不需要使用此参数。
（
11）
DAM---------粗加工因断屑而中断时所经过的路径长度
指明粗车时，刀具每进给多长的距离需要进行短暂停顿，这是和
DT参数配合使用的。
（
12）
_VRT---------粗加工时从轮廓的退回行程
(无符号输入
)
退刀行程，即刀具在粗加工中，每车削完一层后，在
X向与
Z
向同时退回
_VRT的距离。如果不赋值或设为
0值，则默认退刀量为
1mm。一般情况下，维持默认值即可。
3、使用CYCLE95时应注意的问题
在使用
CYCLE95时，有时出现一些错误和中断，除了参数设置上的问题外，在其它方面也可能会发生问题，应当注意。
(1) 子程序的轮廓编制
子程序轮廓不是图纸标明的成品轮廓，而是循环加工可以实现的轮廓，是毛坯在加工成工件时形成的外形轮廓。在编制子程序轮廓时应注意，轮廓需要结合毛坯尺寸进行编程。也就是说，这个轮廓必须反映毛坯的形状要素，让系统对循环车削有一个明确的判断依据。如图
