FANUC与SIEMENS----换刀

三、相关知识
（一）自动换刀
1．选刀与换刀
加工中心刀库常用的选刀方式有两种：顺序选刀和预先选刀，也分别称为任意选刀、随机选刀。

(1)顺序选刀与换刀
顺序选刀方式是刀套号和刀具号一一对应，保持不变，在机床结构上，一般没有机械手。

(2)预先（随机）选刀与换刀
预先（随机）选刀方式是选刀与换刀分离，刀套与刀具可Array
以不一致，在机床结构上，需要有双臂机械手，如图7-2所示。

T00；
选择T00刀即刀库不动，为下次换回T50刀做好准备，意味着最后一把刀加工，程序即将结束 G90G00G54X200Y100F100S800M03； 用T50加工 ……
M06； T50换回刀库，主轴上无刀 M30；
程序结束
究竟用何种选刀和换刀编程方法，具体需查看机床使用说明书。

2．刀具长度补偿G43～G44、G49/T 、D （1）机上测量刀具长度不补偿
机上测量刀具长度就是找正夹紧工件，将刀具装在主轴（测量基点）上，刀位点接触到Z 向工件零点平面，看机床坐标（MACHINE ）。

如图7-3所示，Z=-327.227，输入到零点偏置存储器（G54～G59）， “不补偿”指编程方法，见下表。

“不补偿”的指令格式
说明 FANUC
SIEMENS
指令格式 Z_；
说明 Z 是Z 向刀位点运动到工件坐标系中的坐标位置 注意事项 刀具补偿存储器中有无数据不影响编程
刀具补偿存储器中有无数据影响编程
（b ） SIEMENS
（a ） FANUC
Z-327.227
（2）机上测量刀具长度补偿
机上测量刀具长度就是找正夹紧工件，装好要测量刀具（如T01）后，将刀位点接触到Z向工件零点平面，看机床坐标（MACHINE）。

如Z=-327.227，输入到刀具补偿存储器中，见图7-4所示（图示为1号刀具几何长度补偿补偿值的与设定），编程时用规定的代码调用即可。

（a）FANUC
（b）SIEMENS
图7-4 机上测量刀具长度补偿
Z向零点偏置值是这样设定的：将机床返回参考点时的Z坐标值输入到编程所用工件坐标系Z向零点偏置存储器，如图7-5所示。

图示机床返回参考点后，测量基点E在机床坐标系中的坐标值Z=0，编程用工件坐标系用G54，就将Z G54设置成0。

刀具长度补偿指令格式见下表。

与刀具半径补偿一样，刀具长度补偿也分为几何补偿和磨损补偿，几何值与磨损值叠加后综合补偿。

几何补偿一般为测量值，磨损补偿值一般为切削加工的修正值，修正量为±9.999mm。

（3）机外测量刀具长度补偿
这里的刀具长度指刀具的实际长度，数控铣床/加工中心使用的刀具长度、直径如图7-6所示。

图7-5 机上测量刀具长度补偿零点偏置设定（a）FANUC
（b）SIEMENS
图7-6 刀具长度、直径
所谓机外测量刀具，就是用刀具预调仪（又叫对刀仪）测量刀具长度、直径等。

机外测量刀具长度补偿的指令格式完全同机上测量刀具长度补偿，即：
机外测量刀具长度补偿指令格式
FANUC SIEMENS
建立同机上
取消G49 Z_；或G43 H00 Z_；D00 Z_；
Z_是测量基点在工件坐标系中的Z坐标值，它的给定应保证机床Z轴正向不超程、负向刀位点完全脱离工件，防止后续动作刀具与工件干涉。

工件坐标系的Z向零点偏置值是机床主轴端面回转
中心（测量基点）在工件坐标系的Z=0的平面上时的机
床坐标值Z，如图7-8所示，这要根据工件装夹情况实
测。

图7-7 对刀仪示意图
图7-8 主轴端面对刀
（三）SIEMENS孔加工固定循环
802D、810D、840D相同。

1．固定循环平面及距离
四个平面，一个安全距离，如图7-30所示。

①返回平面RTP
与F-固定循环中的I平面类似，是孔加工完后的退回平面，但返回平面RTP是固定循环参数，用绝对值指令。

②加工开始平面SDIS+RFP
与F-固定循环中的R平面类似，该平面规定刀具由快进转为工进的平面，自动决定，不编程。

③参考平面RFP
与F-固定循环中的R平面不同，该平面是指孔深测量平面，用绝对值指令，一般选定在工件孔口或孔底所在平面。

④孔底平面DP、DPR
指刀位点所要到达的Z向位置，用来表示孔深，当然要考虑刀尖无效长度和通孔的切出量。

DP用绝对值指令，
DPR用参考平面到孔底平面之距指令，无符号。

DP、DPR只要指令其中一个，另一个空，建议用DP。

如果指令了两个，则DPR有效。

⑤安全距离SDIS 指加工开始平面与参考平面间的距离差，无符号。

2．固定循环指令格式
非模态调用：CYCLE□□（RTP，RFP，SDIS，DP，DPR，…）；
模态调用：MCALL CYCLE□□（RTP，RFP，SDIS，DP，DPR，…）；
取消模态调用：MCALL；
①CYCLE□□ 指孔加工固定循环CYCLE81～CYCLE84、CYCLE840、CYCLE85～CYCLE89、HOLES1～HOLES2共12个指令之一，见表7-6。

孔加工循环。

③（RTP、RFP、…）是固定循环参数列表，其中RTP、RFP、…是固定循环参数（变量），最多15个，排序已固定，参数间用“，”分割，中间省略参数用“…，，…”来占用空间，最后不需要的参数包括前靠着的“，”省略不写。

如：CYCLE81(30，0，3，-30)；
表7-6 孔加工固定循环
⑤固定循环以单程序段方式编程。

⑥执行固定循环前，先定位在孔的中心位置、指定合适的F、S、M等。

⑦返回平面RTP要高于参考平面RFP，否则报警61101
⑧固定循环参数赋值
直接赋值：CYCLE81(30，0，3，-30)；
变量赋值：N100 DEF REAL RTP RFP …… ; 变量定义(REAL局部变量)
N110 RTP=30 RFP=25 ……; 变量赋值
N120 CYCLE81（RTP，RFP，……）;变量引用
R参数赋值：N100 R10=30 R11=25 …… ; R参数赋值
N110 CYCLE81（R10，R11，……）; R参数引用
3．固定循环种类
孔加工：CYCLE81～CYCLE84、CYCLE840
CYCLE85～CYCLE89
位置：HOLES1～HOLES2
①高速钻削循环
指令格式CYCLE81（RTP，RFP，SDIS，DP，DPR）；
5参数
图7-31 CYCLE 81循环
②锪孔循环
指令格式CYCLE82（RTP，RFP，SDIS，DP，DPR，DTB）；
6参数：
DTB—孔底进给暂停时间，单位秒，加工。

图7-32 CYCLE 82循环
③高速渐进钻削循环
指令格式 CYCLE83（RTP ，RFP ，SDIS ，DP ，DPR ，FDEP ，FDPR ，DAM ，DTB ，DTS ，FRF ，V ARI ）； 12参数：
FDEP —首次钻孔深度，不能超出总钻孔深度，绝对值； FDPR —首次钻孔深度到RFP 距离，无符号； FDEP 、FDPR 作用同，建议取FDEP ，FDPR 空， DAM —渐进量，无符号； DTB —每次孔底进给暂停时间
DTS —每次开始加工平面处排屑进给暂停时间，单位秒，当V ARI =1时 有效； FRF —钻孔进给速度系数，不大于1； V ARI —表示断屑方式参数：
V ARI =1返回开始加工平面进行排屑，即孔口排屑； V ARI =0返回DAM 进行断屑，即孔底断屑。

注：Q 由系统参数设定或自动计算，不编程。

(a) VARI =1 (b) VARI =0
图7-34 CYCLE83 循环
④攻螺纹
刚性攻螺纹指令格式CYCLE84（RTP，RFP，SDIS，DP，DPR，DTB，SDAC，MPIT，PIT，POSS，SST，SST1）；12参数：
DTB建议取0；
SDAC—循环结束后的主轴转向，值3、4、5分别对应M3、M4、M5，转速用循环前的转速，从而改变主轴模式。

而退丝自动变换主轴转向；
MPIT—螺纹公称尺寸，带有正负号的值3～48对应左右螺纹M3～M48，正右螺纹，负左螺纹；
PIT—螺距，±0.001～±2000mm，正右螺纹，负左螺纹，符号与MPIT对应相同；
MPIT、PIT两个可以给一个，建议给螺距，另一个空；
POSS—攻丝前的主轴准停位置且转换为同步进给轴，单位度；
SST—攻丝进给速度，mm/min，与导程无关，主轴自动调速；
SST1—退丝速度，mm/min，与导程无关，主轴自动调速；为0时，用STT速度。

浮动攻螺纹指令格式CYCLE840（RTP，RFP，SDIS，DP，DPR，DTB，SDR ，SDAC，ENC，MPIT，PIT）；11参数：
DTB仅在无编码器时有效，建议取0；
SDR—退丝主轴转向，值0表示自动颠倒转向，
不带编码器：3、4对应M3、M4；
带编码器：值0表示自动颠倒转向，3、4对应M3、M4，建议取0.
ENC—即使有编码器不用，取1；有编码器用，取0；无编码器即使取0，也无用。

MPIT—螺距由螺纹公称尺寸定义，带有正负号的值3～48对应左右螺纹M3～M48，正右螺纹，负左螺纹；
PIT—螺距由数字定义，±0.001～±2000mm，正右螺纹，负左螺纹，符号与MPIT对应相同；
带编码器时，进给速度自动计算，MPIT、PIT两个可以给一个，建议给螺距，另一个空或0；
不带编码器时，MPIT、PIT两个可以变空或取0，但要提前F=SxT；
(a) CYCLE84 (b)CYCLE840
图7-35 LCYCLE84 循环
⑤铰孔循环
指令格式CYCLE85（RTP，RFP，SDIS，DP，DPR，DTB，FFR，RFF）；8参数：
FFR—工进速度，mm/min；
RFF—工退速度，mm/min。

工进暂停工退。

主要用于铰孔，特别是塑性材料铰孔。

图7-36 CYCLE85
⑥精镗
指令格式CYCLE86（RTP，RFP，SDIS，DP，DPR，DTB，SDIR，RPA，RPO，RPAP，POSS）；11参数：
SDIR—恢复主轴转向，值3、4分别对应M3、M4；
RPA—第一轴让刀量，带正负号的增量值；
RPO—第二轴让刀量，带正负号的增量值；
RPAP—镗孔轴让刀量，常为0；
动作示意如图7-37所示，动作简记为工进孔底让刀快退。

该功能类似于F-G76，F-G87的功能。

图7-37 LCYCLE86循环
⑦浮动镗孔
指令格式CYCLE87（RTP，RFP，SDIS，DP，DPR，SDIR）；6参数：
动作示意如图7-38所示，G00到开始加工平面→G01到孔底平面→主轴停转M05、程序停止M00→按NC START键G00到返回平面。

主要用于浮动镗孔。

⑧浮动镗孔
指令格式CYCLE88（RTP，RFP，SDIS，DP，DPR，DTB，SDIR）；
动作示意如图7-38所示，与CYCLE87的区别是孔底平面有进给暂停DTB秒。

主要用于半精镗孔。

图7-38 CYCLE87、88循环循环
⑨铰孔循环2
指令格式CYCLE89（RTP，RFP，SDIS，DP，DPR，DTB）；
动作示意如图7-39所示，与CYCLE 85的不同之处是工进、工出进给速度均是固定循环前给定G01的F速度。

图7-39 CYCLE89 循环
（4）钻孔样式循环
①等间距排孔
图7-40 HOLES1
如果有孔距相同的若干相同孔直线排列，如图7-40所示，孔的坐标位置有固定指令方式，使用比较方便。

指令格式HOLES1(SPCA，SPCO，STA1，FDIS，DBH，NUM)；6参数：
SPCA—参考点的第一轴坐标，绝对值；
SPCO—参考点的第二轴坐标，绝对值；
STA1—排孔直线与第一轴的夹角，-180°＜STA1≤180°；
FDIS—第一孔到参考点的距离，无符号；
DBH—孔距，无符号；
NUM—孔数。

用排孔指令确定孔加工固定循环位置坐标时，需先调用固定循环，后确定排孔指令。

②圆周孔
图7-41 HOLES2
如果有孔距相同的若干相同孔圆周排列，如图7-41所示。

指令格式HOLES2(CPA，CPO，RAD，STA1，INDA，NUM)；
CPA—圆心的X坐标，绝对值；
CPO—圆心的Y坐标，绝对值；
RAD—分布圆的半径，无符号；
STA1—第一孔与X轴的夹角，-180°＜STA1≤180°；
INDA—孔间夹角，为0自动计算；
NUM—孔数。

用周孔指令确定孔加工固定循环位置坐标时，也需先调用固定循环，后确定排孔指令。

促成任务7-7 在线或仿真加工图7-15所示各孔。

左侧三列排孔坐标用HOLES1编程，右侧两圈圆周孔用HOLES2编程，四角孔位分别给坐标值，Ф8.5钻头孔底断屑一次钻成，不用子程序，工件坐标系建立在工件左下角上顶面用G54。

SMS77.MPF
N10G90G00G54X10Y10 F80S500M03;孔1
N20MCALL CYCLE83(5,0,5,-30，，-8，5，0.5，0，0，1，0)；钻孔1
N30HOLES1(10,10,90,10,10,6);加工第一列其余6孔
N40 HOLES1(22,10,90,0,10,7);加工第二列7孔
N50 HOLES1(34,10,90,0,10,7);加工第三列7孔
N60X46Y10;加工孔4
N70X94Y10;加工孔5
N80X94Y70;加工孔6
N90X46Y70;加工孔7
N100X70Y40;加工孔8
N110HOLES2(70,40,14,0,60,6);加工内圈6孔 N120HOLES2(70,40,24,30,60,6);加工外圈6孔 N130MCALL ； Z200; N140M30; 四、相关实践
1．看懂图纸、明确加工内容及主要表面
如图7-1所示，该零件外形尺寸长×宽×高=100×80×42，上面有孔，属于孔盘类小零件。

100×80尺寸四侧面要求Ra 3.2、宽50凸台两侧面和上下面要求Ra 1.6。

孔分布在上中两个平面上且中平面中间有“高山”不连续，中平面上有6×M10-7H 螺纹孔、4×Φ12H7孔，上平面上有Φ30H7、Φ35H8同轴孔。

螺纹孔的位置精度是Φ0.2、上平面光孔和中平面光孔的位置精度是Φ0.04，光孔的孔径精度是H7、H8，Φ35H8和Φ30H7的同轴精度Φ0.02，光孔的表面粗糙度Ra1.6，光孔孔径较小，精度要求较高。

工件总高度42±0.031，沉孔深1058
0.00。

该零件以孔加工为主，面加工为辅。

从表7-1看出，该零件分两道工序加工，从工作任务要求知道，本项目加工第二道工序—20数控镗铣。

2．了解使用设备、确认装夹方案、熟悉工艺方法 XH714中心立式加工中心，可选配FANUC 或SIEMENS 数控系统，主轴锥孔BT40，拉钉LD-BT40，刀库容量24把，任意选刀，无机械手用T 代码换刀。

用200机用平口虎钳装夹工件。

Ra1.6的大面朝下垫平，工件毛坯面高出虎钳22（凸台高）+3（安全量）+3（加工余量）=28，夹80两侧面，100任一侧面与虎钳侧面用平尺取平夹紧，实际上限制六个自由度，工件
处于完全定位状态，如图7-3所示。

图7-42中未画出平尺，取出了工件下的垫铁，加工通孔防撞。

熟悉工艺卡片表7-1，由此整理出加工方案，为编程提供清晰思路。

3．确定编程方案 （1）建立工件坐标系 以凸块中心为编程原点，建立工件坐标系，铣顶面Z 向零点在毛坯工件顶面45上，用G55；其余加工内容Z 向零点在工件顶面42上，用G54，如图7-43所示。

（2）确定加工顺序及编程思路
由于同种孔数较多，每种孔加工需要刀具多，孔位坐标重复次数多，所以除顶面和2×Φ30H7/Φ35H8孔加工外，其余都用主、子程序编程，加工顺序及编程方案见下表。

（3）进给路线
铣顶面进给路线如图7-44 所示，铣50凸台进给路线如图7-45 所示，孔加工进给路线如图7-46所示
图7-44 铣顶面进给路线
从图7-44铣顶面进给路线和图7-45铣凸台侧面进给路线看出，如果端铣刀Φ80改用Φ100、Φ16立铣
刀改用Φ40，不会出现接刀痕迹，刀具路径可大大缩短，从而容易提高加工质量、明显提高加工效率，且普通常用刀具Φ100端铣刀、Φ40立铣刀费用不会增加多少，两全其美。

采用小刀具的主要原因是尽量利用车间现有工装，降低成本。

4．编程
CYCLE71 端面铣削固定循环通用参数
DP-深度坐标(绝对值)
PA-起点坐标(绝对值)，平面的第一轴
PO-起点坐标(绝对值)，平面的第二轴
LENG-第一轴上的矩形长度，增量。

尺寸的起始
角由符号产生。

WID-第二轴上的矩形长度，增量。

尺寸的起始
角由符号产生
STA-纵向轴和第一轴间的角度(无符号)：0°≤
_STA<180°
MID-最大进给深度(无符号)
MIDA-平面中连续加工时作为数值的最大进给
宽度(无符号)
FDP-精加工方向上的返回行程(增量，无符号)
FALD-深度的精加工大小(增量，无符号)
FFP1-端面加工进给速度
VARI-加工类型(无符号)
UNIT DIGIT
1：粗加工
2：精加工
TENS DIGIT
1：在一个方向平行于第一轴
2：在一个方向平行于第二轴
3：双向平行于第一轴
4：双向平行于第二轴
FDPI-在平面的进给方向上越程
（增量，无符号输入)
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CYCLE72 轮廓铣削固定循环通用参数
KNAME-轮廓子程序名称
DP-深度(绝对值)
MID-最大进给深度(增量，无符号)
FAL-边缘轮廓的精加工余量(增量，无符号)
FALD-槽底的精加工余量(增量，无符号)
FFD-深度进给率(无符号)
VARI-加工类型(无符号)
UNIT DIGIT
1：粗加工
2：精加工
TENS DIGIT
0：用G0的中间路径
1：用G1的中间路径
HUNDREDS DIGIT
0：在轮廓末端返回_RTP
1：在轮廓末端返回_RFP+_SDIS
2：在轮廓末端返回_SDIS
3：在轮廓末端不返回
RL-沿轮廓中心，向右或向左进给
40：G40接近和返回只有一条线
41:G41
42:G42
Asl-接近方向／接近路径的定义(无符号)
units digit：
1:直线切线
2:四分之一圆
3:半圆
tens digit：
0：接近平面中的轮廓
1:接近沿空间路径的轮廓
LPl-接近路径的长度(使用直线)或接近圆弧的半径(使
用圆)(无符号)
FF3-返回和中间位置进给速度
AS2-返回方向／返回路径的定义(无符号)
units digit：
1:直线切线
2:四分之一圆
3:半圆
tens digit：
0：从平面中的轮廓返回
1:沿空间路径的轮廓返回
LP2-返回路径的长度(使用直线)或返回圆弧的半径(使
用圆)(无符号)
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