数控车恒线速使用

式中：

V 为切 削线速度， 单位 m/ mi n ;

n  为圆周 率，取 3. 14;

D 为切削点工件的直径， 单位 mm;

n  为主轴转速， 单位 r / mi n 。

由公式可以看出，车刀在保持一定的转速进行切削时，随着工件直径的减小，切削线速度随之降低，加 工效 率降低，表面质量难以保证；车刀若保持一定的切削线速度进行切削时，随着工件直径的减小，主轴转速将随之升高， 加工效率提升，表面粗糙度保持一致。

2  恒线速车削

恒线速车削又叫固定线速度切削，是指车床通过主轴

转速连续变化以保持实时切削位置的瞬时切削速度恒定不变的切削控制方式。在 FANUC Series  Oi  Mat e- TD 数控 系 统 中，恒线速（周速恒定）控制功能由 G96  指令实现， 编程格式为：G96  S  ;   恒线速控制有效，恒转速控制无效， 指定切削线速度。恒转速控制功能由 G97 指令实现， 编程格式为：G97  S  ;   恒转速控制有效，恒线速控制无效，指定主轴转速。G96 与 G97  为同 组模态指令，一旦指定则一直有效， 直至被同组的其他指令注销为止。其中，G97  为初态指 令 ， CNC 上电 时 默 认 G97 有效。编程时必须将工件原点设在工件的回转中心， 才能保证恒线速控制的精确度。恒线速控制时， 主轴转速随 编程轨迹的 X 轴 （ 径 向 ） 绝 对 坐标值的绝对值的变化 而变化， I X  I 值 增 大， 转速降低；I  X I 值 减小，转速升高。切削线速度始终保持 为 S 值， 由此主轴转速与线速度的关系公 式可以演变成：

恒线速车削时，主轴转速随工件直径的减小而升高， 刀具在 车削至工件回转中心时，转速将达到极高， 这将 导致“飞车”， 轻则损坏刀具、 机床和工件， 重?t

导致操作人员受伤，因此，在使用恒线速控制前都必须正确指定主轴最高转速。最高转速限制由 G50 指令实现， 编程格式为：G50  S  ;   主轴最高转速限制有效。

00001;    程序名

G99 ;     转进给指定

G00  X100  2100;    快速定位至换刀点

T0101;    换外圆车刀

M03  S2000;     主轴正转， 转速为 2000r / mi n G00  X7. 86  22;     快速定位至精加工起点位置

G50  S2000;     主轴最高转速限定为 2000r/ mi n ,   转2000r/ mi n

G96  S100;    恒线速控制， 线速度为 100m/ mi n

G01  Z0  F0. 08;     刀尖切至 R10 圆弧起点， 转速为

2000r/ mi n

G03  X27 . 28   Z- 12. 38 R10;    刀尖切至 R10  圆弧终点，转速 2000r/ mi n –   114 3r / mi n –   1167r  / mi n

G02  X41 . 74  Z- 41. 33 R32;    刀尖切至 R32 圆弧终点，转速1167r/ mi n –   76 3r / mi n

G03  X56  Z- 60  R28;    刀尖切至R28 圆弧终点， 转速

763r  / mi n –   569r  / mi n

G97;     取消恒线速控制， 转速 569r / mi n

G00  X100  Z100;    刀具返回换刀点

M02;    程序结束

％

*参数设置说明

CNC参数 SSC ( No. 8133#0 )   决定是否使用恒线速控制，该参数为 0 时为不 使 用恒线速控制， 即使 用恒转速控制；该 参 数 为 1 时 为使 用恒线速控制。该参数的初始化状态一般为 1 。本例中按机床说明书及具体的安装情况， 确定主轴最高转速不超过 2000 r / mi n ,   主轴最低转速不低于30r / mi n。G96 的 主 轴 最 低 转 速 由 参 数 No. 3771  设 定，最高转速由参数 No. 3772 设定。若转速超过参数设定值， 则转速被  钳 制在参数给定的转速上， No. 3772 为 0 时不进行转速钳制。G50  S  设置的主轴最高转速应不超过参数设定值，否则指令转速钳制无效。车床上始终以 X 轴 进 行 恒 线速控制， 对应的参数 No. 3770 设定值为 0。数控操作面板中的主轴倍率旋钮有效， 可选用 50%r»J12 0%的 8  个 档 位 倍 率 。参 数 SOC  ( No. 3708#5)   为 0 时， 速度钳制在应用主轴速度倍 率前执行， 此时主轴转速有时会超过 G50  S;   设定的转速；该参数设为 1 时， 速度 钳 制在应用主轴速度倍率后执行， 主轴转速被 钳制在参数 No. 3772 所设定的上限转速上， 而与本参数的设定无关。

注意事项：

( 1)    只有 CNC参数 SSC ( No. 8133 #0)   设定为 0  时，G96  指令有效。

( 2)   恒线速车削时一般采用转进给 ( G99 ) ,   以确保恒定的进给速度，提高零件表面质量。

( 3)   注意在 G96

指令前必须先合理定义指令与参数以限制主轴最高转速，否则刀具在行进至工件回转中心或接近回转中心时将出现“飞车”，造成事故。当理论转速高于转速上限值时，主轴限制为上限转速。

( 4 )  G50  S   ;   定 义的最高转速在重新设 定前是保持的，最高转速限 制值在 G96 状 态下有效， G97  状 态下不受设其设定值的限制，但设定值仍然保持。

( 5 )   G96 被 G97 取消且没有指定S 值 ， 则主轴转速以G96  方式的最后主轴转速作为 G97 状态的转速。

( 6 )   恒线速控制有效时， S  后面的数值为线速度值，主轴转速由I  X  I 决定。因此必须设定参数 No. 3770 为 0,且工件坐标系的 Z 轴与工件回转中心必须重合。

( 7)   在机床锁定进行空运行图形轨进模拟时， G96 方式仍然有效， 且转速随 X 轴 绝对坐标值的绝对值变化而变化，主轴倍率调节有效。

( 8 )   恒线速控制时， 刀具行进轨迹的主轴瞬时转速可以通过公式计算得出。如程序示例中主轴转速的变化：2000r/ mi n    1143r / mi n    1167r / mi n    763r / mi n    569r / mi n，这样既保证了恒定的切削速度，也尽可能地使车床主轴在车削过程中保持平稳的 变化， 而不是突变。

( 9)   在 G96 状 态下一般不能出现 GOO程 序 段 ， 因为这样可能会造成意外的危险状况。如果出现 GOO程 序段， G96仍然有效，但在快速定位过程中主轴转速容易骤降或骤增，在刀具到达目标位置点而尚 未升至I  X  I 所 对 应 的 转 速时 将等待转速提升到位后再执行后续程序段。

( 10)  在执行 G96 程 序段前， 最好 先计算出 G96 起 始点的主轴转速， 然后把转速变化量分摊到前面的程序段中，以确 保 G96  起 始 点 的 转 速 与前面 G97 指定的转速差距不要 过大，否则也将引起主轴转速突变、引发危险。如程序示例中G96

程序段前的转速设定为 2000r/ mi n ,   在 执 行 G96 程序 段 后转速变动量 为 0,   这样既可以避免转速的突变危险，更能减少甚至消除刀具的等待时间，进而提高加工效率。

(11)  G96 在 螺 纹 车削时同样有效， 但为了保证螺纹加工精度，螺纹车削时一般不采用恒线速控制，而采用恒转速控制下进行螺纹车削。