可编程零点偏移指令G158的应用

可编程零点偏移指令G158的应用
在数控车床上进行零件轮廓加工时，西门子802S系统仅有LCYC95复合循环指令可以使用。LCYC95复合循环指令在加工零件轮廓时，要求轮廓不允许有根切现象，即沿刀具主要切削方向工件尺寸必须单调递增或递减。因而对于沿刀具主要切削方向工件尺寸不是单调变化的轮廓（内凹轮廓），就不可以采用LCYC95复合循环指令加工，否则将产生报警信号。一般可通过采用增量方式编程和多次调用子程序的方法来进行内凹形体的轮廓加工。但增量编程的方法和技巧对编程人员的要求相对较高，对于大多数编程人员而言不一定能掌握，往往会造成零件的报废。对于内凹轮廓，我们可以借助于可编程零点偏移指令G158来进行加工。

1　可编程零点偏移指令G158
　　为了编写加工程序的方便，可以在原来的工件坐标系基础上，再建立一个新的工件坐标系，新输入的尺寸均是在该坐标系中的数据。用G158指令可以对所有坐标轴编程零点偏移，从而得到新的工件坐标系。如图一中的O1、O2、O3为新的工件坐标系原点。G158指令的应用格式为：G158 X  Z   ，地址X、Z后面的数值为偏移的距离。后面的G158指令可以取消先前的可编程零点偏移指令。
　　N50 G158 Z-30，可编程零点偏移，向Z负方向偏移30mm建立新的工件坐标系。
　　N50 G158 X2，向X正方向偏移2mm（半径量）建立新的工件坐标系。
　　N50 G158 X2 Z-30，向X正方向偏移2mmZ负方向偏移30mm建立新的工件坐标系。
　　N50 G158，取消可编程零点偏移。

2　G158指令的编程应用
2.1  应用G158指令编写外圆内凹的形体的加工程序。
　　试编写图一所示零件轮廓的加工程序。刀具选用35度菱形车刀。由于该轮廓存在内凹形体，不适合采用LCYC95循环加工。
　　（１）先编写轮廓的精加工程序，如下：
　　AB123.MPF
　　T1D1；
　　S1200 M3 M44；
　　G0 X24 Z3；
　　G1 Z0 F0.08；
　　G3 X30 Z-3 CR=3；
　　G1 Z-6；
　　G3 X26 Z-12 CR=10；
　　G2 X37 Z-27.68 CR=10；
　　G0 X100 Z100；
　　M2；

　　　　　　　　　图1 坐标偏移示意图

　　（２）分析工艺
　　图1中阴影部分为需要切除的总余量，包括粗加工余量和精加工余量两个部分。精加工余量为图中的线1与粗实线的阴影部分，一般取0.6mm，直径量。粗加工余量为线1到外部轮廓的阴影部分，余量较大，需要分几刀来完成。总余量为37-22=15mm(直径量)，去除精加工余量0.6，15-0.6=14.4mm，粗加工余量为14.4mm，如每刀切深5mm，则总共需要将粗加工分为3次，如图1中的线1、线2和线3。即总余量15=0.6+5+5+4.4。第一次粗加工为线3，线3是将精加工轮廓线（图一中的粗实线）向外平移了10.6（0.6+5+5）mm，是在程序中执行G158 X5.3指令建立新的工件坐标系3与原坐标偏移5.3（半径量）mm。第二次粗加工为线2，线2是将精加工轮廓线向外平移5.6（0.6+5）mm，执行G158 X2.8指令建立新的工件坐标系2，原点为O2。第三次粗加工为线1，线1是将精加工轮廓线向外平移0.6mm，执行G158 X0.3建立新的工件坐标系1，原点为O1。
（３）编写单件小批量生产的加工程序如下：

主程序：AB124.MPF　　　　　　　　　　　　　
T1D1;
S600M3M43;
G158 X5.3; （坐标偏移5.3第一次粗加工）
L123;      （调用L123子程序）
G158 X2.8; （坐标偏移2.8第二次粗加工）
L123;      （调用L123子程序）
G158 X0.3; （坐标偏移0.3第三次粗加工）
L123;      （调用L123子程序）
G158;    （取消坐标偏移）
M5;
M0;
S1200 M3 M44;
L123;         （调用L123子程序进行精加工）
G0 X100 Z100;
M2

　　子程序：
　　L123.SPF
　　G0 X24 Z3;
　　G1 Z0 F0.08;
　　G3 X30 Z-3 CR=3;
　　G1 Z-6;
　　G3 X26 Z-12 CR=10;
　　G2 X37 Z-27.68 CR=10;
　　G0 Z3;
　　RET;
　　（４）如果粗加工时总的切削余量较多，需要多次切削完成，坐标偏移需执行很多次，会给编写程序带来麻烦。此时可以用R参数编程和条件转移语句来简化程序的编写。
　　①条件转移语句
　　IF条件GOTOB MA1；
　　IF条件GOTOF MA1；表示如果满足跳转条件，则向有MA1标识符的程序段的转移；其中GOTOB表示向程序的开始部分转移，GOTOF表示向程序的结束部分转移。
　　②分析图1工艺
　　仍以图一进行分析，总的切削余量为15mm,其中精加工余量为0.6mm，还有14.4的粗加工余量，如每刀的切削深度为3mm（直径量），则需要进行5次粗加工。可将以上的主程序修改如下：
　　AB125.MPF
　　T1D1；
　　S600 M3 M43；（设置粗加工主轴转速）
　　G0 X40 Z3；
　　R1=7.8；（X坐标偏移的初值=每刀的切削深度3mm×加工次数5/2+精加工余量0.6/2=7.8）
　　MA1：R1=R1-1.5；（每刀的切削深度，半径值）
　　G158 X=R1；（执行坐标偏移）
　　L123   ；（调用轮廓精加工程序）
　　IF R1>0.3 GOTOB MA1；（如果精加工余量大于0.3，则程序段跳转到标识符为MA1的程序段）
　　G158；（取消坐标偏移）
　　M5；
　　M0；
　　S1200 M3 M44；
　　L123；（精加工零件轮廓）
　　G0 X100 Z100；
　　M2；
2.2  应用G158指令编写端面内凹形体的加工程序（图2）

（１）分析加工工艺


　　　　　　　　　　　图2  内凹圆盘
　　图2为内凹的圆盘，在西门子802S数控车床上完成加工，刀具选用35度菱形车刀，编写加工程序时采用G158坐标偏移指令和调用子程序指令。零件的总切削余量为10mm，去除精加工余量0.3，粗加工余量为9.7mm，每次刀具切削深度为2mm，共需要5刀完成粗加工。如图二中的细实线L1、L2、L3、L4和L5。第一次粗加工为线L5，是将精加工轮廓线（图2中的粗实线）向外平移（2×4+0.3=8.3mm），加工时执行G158 Z8.3指令可建立新的工件坐标系，相对于原来的坐标偏移了8.3mm。第二次粗加工为线L4，是将精加工轮廓线向外平移（2×3+0.3=6.3mm mm），加工时执行G158 Z6.3指令可建立新的工件坐标系，相对于原来的坐标偏移了6.3mm。第三次粗加工为线L3，是将精加工轮廓线向外平移（2×2+0.3=4.3mm），加工时执行G158 Z4.3指令可建立新的工件坐标系，相对于原来的坐标偏移了4.3mm。第四次粗加工为线L2，是将精加工轮廓线向外平移（2+0.3=2.3mm），加工时执行G158 Z2.3指令可建立新的工件坐标系，相对于原来的坐标偏移了2.3mm。第五次粗加工为线L1，是将精加工轮廓线向外平移0.3mm，加工时执行G158 Z0.3指令可建立新的工件坐标系，相对于原来的坐标偏移了0.3mm。
　　（２）加工程序
　　主程序
　　AB125.MPF
　　T1D1；
　　S600 M3 M43；（设置粗加工主轴转速）
　　G0 X0  Z30；
　　R1=10.3；（设定Z坐标偏移的初值=每刀的切削深度2mm×加工次数5+精加工余量 0.3=10.3）
　　MA1：R1=R1-2；（每刀的切削深度为2mm）
　　G158 Z=R1；（执行坐标偏移）
　　L124  ；（调用轮廓精加工程序）
　　IF R1>0.3 GOTOB MA1；（切削余量大于0.3，返回到标识为MA1的程序段）
　　G158 ；（取消坐标偏移）
　　M5 ；（主轴停）
　　M0 ；（程序暂停）
　　S1200 M3 M44 ；（设定精加工主轴转速）
　　L124；（精加工零件轮廓）
　　G0 X100 Z100；
　　M2；

　　子程序：L124.SPF
　　G0 Z1
　　G1 Z0
　　X40 Z-10
　　X50
　　G2 X60 Z-5 CR=5
　　G3 X70 Z0 CR=5
　　G0 Z30
　　X0
　　RET

3　结论
　　从以上的实例，可以看出应用可编程零点偏移指令G158会给程序编写带来方便。对G158指令的应用总结如下：
　　（１）应用可编程零点偏移指令G158后，坐标字均为绝对编程方式，不同于增量编程，可减少程序出错的几率，提高编程的速度。
　　（２）采用G158指令后不仅可用于加工外圆内凹的零件，也可加工端面和内孔内凹的零件。
　　（３）158指令加工零件时，空刀现象比较多，应尽可能的采取其他方法减少空刀次数，提高生产率。
　　（４）由于新工件坐标系使加工的轮廓产生偏移，在加工内孔内凹轮廓时，要考虑刀具的安全预量，避免刀具与工件发生干涉。
　　（５）西门子802S虽然提供了槽的复合加工指令，但不能加工多槽轴。应用G158指令可用于加工均匀分布和不均匀分布的多槽轴。
　　（６）应用G158指令和非圆曲线的加工程序，可完成非圆曲线的粗精加工。
　　（７）随着数控系统的不断开发，在西门子802D的数控系统中LCYC95复合循环加工指令得到开发，可直接用于加工内凹的轮廓和非圆曲线轮廓。