案例研究与实践
在本节中，我们将通过具体的案例研究来深入理解Fanuc 31i-B数控系统的应用和操作。我们将涵盖从基本的G代码编程到复杂的自动化控制，以及如何解决实际加工中遇到的问题。通过这些案例，读者可以更好地掌握Fanuc 31i-B系统的实际应用技巧。
案例1：简单零件的加工程序编写
背景介绍
假设我们需要加工一个简单的矩形零件，尺寸为100mm x 50mm，厚度为10mm。零件需要在四个角上钻孔，孔径为10mm，深度为10mm。我们将使用Fanuc 31i-B系统来编写加工程序。
G代码编程
在Fanuc 31i-B系统中，G代码编程是实现数控加工的基础。我们将分步骤编写程序，包括工件的定位、轮廓加工和钻孔。
1. 工件定位
首先，我们需要将工件定位到机床的原点。假设工件的左下角为机床的原点（0,0,0）。
O0001 (程序编号)
T1 M6 (选择刀具1并换刀)
G54 (选择工作坐标系1)
G0 X0 Y0 Z100 (快速移动到工件上方)
G0 Z10 (快速移动到安全高度)
2. 轮廓加工
接下来，我们需要加工矩形的轮廓。假设使用刀具1进行轮廓加工。
G0 X0 Y0 Z-10 (移动到起始点并下降到加工深度)
G1 X100 Y0 F100 (沿X轴加工到100mm)
G1 Y50 F100 (沿Y轴加工到50mm)
G1 X0 Y50 F100 (沿X轴返回到0mm)
G1 Y0 F100 (沿Y轴返回到0mm)
G0 Z100 (快速移动到安全高度)
3. 钻孔
在四个角上钻孔。假设使用刀具2进行钻孔。
T2 M6 (选择刀具2并换刀)
G0 X0 Y0 Z100 (快速移动到第一个孔的位置)
G0 Z10 (快速移动到安全高度)
G0 Z-10 (下降到钻孔深度)
G81 X0 Y0 Z-10 R10 Q10 F100 (钻孔)
G0 Z100 (快速移动到安全高度)
G0 X100 Y0 Z10 (快速移动到第二个孔的位置)
G0 Z-10 (下降到钻孔深度)
G81 X100 Y0 Z-10 R10 Q10 F100 (钻孔)
G0 Z100 (快速移动到安全高度)
G0 X100 Y50 Z10 (快速移动到第三个孔的位置)
G0 Z-10 (下降到钻孔深度)
G81 X100 Y50 Z-10 R10 Q10 F100 (钻孔)
G0 Z100 (快速移动到安全高度)
G0 X0 Y50 Z10 (快速移动到第四个孔的位置)
G0 Z-10 (下降到钻孔深度)
G81 X0 Y50 Z-10 R10 Q10 F100 (钻孔)
G0 Z100 (快速移动到安全高度)
4. 结束程序
最后，我们需要结束加工程序并退刀。
G0 X0 Y0 Z100 (快速移动到起始点上方)
M30 (程序结束)
完整程序
将上述代码整合成一个完整的加工程序：
O0001 (程序编号)
T1 M6 (选择刀具1并换刀)
G54 (选择工作坐标系1)
G0 X0 Y0 Z100 (快速移动到工件上方)
G0 Z10 (快速移动到安全高度)
G0 Z-10 (下降到加工深度)
G1 X100 Y0 F100 (沿X轴加工到100mm)
G1 Y50 F100 (沿Y轴加工到50mm)
G1 X0 Y50 F100 (沿X轴返回到0mm)
G1 Y0 F100 (沿Y轴返回到0mm)
G0 Z100 (快速移动到安全高度)
T2 M6 (选择刀具2并换刀)
G0 X0 Y0 Z100 (快速移动到第一个孔的位置)
G0 Z10 (快速移动到安全高度)
G0 Z-10 (下降到钻孔深度)
G81 X0 Y0 Z-10 R10 Q10 F100 (钻孔)
G0 Z100 (快速移动到安全高度)
G0 X100 Y0 Z10 (快速移动到第二个孔的位置)
G0 Z-10 (下降到钻孔深度)
G81 X100 Y0 Z-10 R10 Q10 F100 (钻孔)
G0 Z100 (快速移动到安全高度)
G0 X100 Y50 Z10 (快速移动到第三个孔的位置)
G0 Z-10 (下降到钻孔深度)
G81 X100 Y50 Z-10 R10 Q10 F100 (钻孔)
G0 Z100 (快速移动到安全高度)
G0 X0 Y50 Z10 (快速移动到第四个孔的位置)
G0 Z-10 (下降到钻孔深度)
G81 X0 Y50 Z-10 R10 Q10 F100 (钻孔)
G0 Z100 (快速移动到安全高度)
G0 X0 Y0 Z100 (快速移动到起始点上方)
M30 (程序结束)
代码解释
-
O0001：程序编号，标识该程序。 -
T1 M6：选择刀具1并换刀。 -
G54：选择工作坐标系1。 -
G0 X0 Y0 Z100：快速移动到工件上方。 -
G0 Z10：快速移动到安全高度。 -
G1 X100 Y0 F100：沿X轴加工到100mm，进给速度为100mm/min。 -
G81：钻孔循环指令，参数分别为X坐标、Y坐标、Z坐标、R平面高度、孔底暂停时间、进给速度。 -
M30：程序结束指令。
实践步骤
-
准备工件：将矩形工件固定在机床工作台上，确保工件的左下角与机床原点对齐。
-
选择刀具：根据加工要求选择合适的刀具，并在机床上安装好。
-
输入程序：将上述G代码输入Fanuc 31i-B系统中。
-
设置参数：在Fanuc 31i-B系统中设置相应的加工参数，如进给速度、主轴转速等。
-
运行程序：启动机床，运行程序进行加工。
案例2：复杂曲面的加工程序编写
背景介绍
假设我们需要加工一个复杂的曲面零件，该零件的表面由多个曲面组成，需要使用Fanuc 31i-B系统的3D加工功能。
G代码编程
我们将使用Fanuc 31i-B系统的3D加工功能来编写加工程序。假设曲面的坐标数据已经通过CAD软件生成，并导入到Fanuc 31i-B系统中。
1. 工件定位
首先，我们需要将工件定位到机床的原点。假设工件的中心为机床的原点（0,0,0）。
O0002 (程序编号)
T1 M6 (选择刀具1并换刀)
G54 (选择工作坐标系1)
G0 X0 Y0 Z100 (快速移动到工件上方)
G0 Z10 (快速移动到安全高度)
2. 3D表面加工
接下来，我们将使用3D加工指令来加工曲面。假设曲面的坐标数据已经存储在Fanuc 31i-B系统的宏程序中。
G0 X0 Y0 Z-10 (移动到起始点并下降到加工深度)
#100 = 0 (初始化X坐标)
#101 = 0 (初始化Y坐标)
#102 = 0 (初始化Z坐标)
N10 G0 X#100 Y#101 (移动到下一个加工点)
G1 Z#102 F100 (沿Z轴加工到指定深度)
#100 = #100 + 10 (X坐标增加10mm)
#101 = #101 + 10 (Y坐标增加10mm)
#102 = #102 + 5 (Z坐标增加5mm)
IF [#100 LT 100] AND [#101 LT 50] GOTO N10 (如果X坐标小于100mm且Y坐标小于50mm，重复加工)
G0 Z100 (快速移动到安全高度)
完整程序
将上述代码整合成一个完整的加工程序：
O0002 (程序编号)
T1 M6 (选择刀具1并换刀)
G54 (选择工作坐标系1)
G0 X0 Y0 Z100 (快速移动到工件上方)
G0 Z10 (快速移动到安全高度)
G0 X0 Y0 Z-10 (移动到起始点并下降到加工深度)
#100 = 0 (初始化X坐标)
#101 = 0 (初始化Y坐标)
#102 = 0 (初始化Z坐标)
N10 G0 X#100 Y#101 (移动到下一个加工点)
G1 Z#102 F100 (沿Z轴加工到指定深度)
#100 = #100 + 10 (X坐标增加10mm)
#101 = #101 + 10 (Y坐标增加10mm)
#102 = #102 + 5 (Z坐标增加5mm)
IF [#100 LT 100] AND [#101 LT 50] GOTO N10 (如果X坐标小于100mm且Y坐标小于50mm，重复加工)
G0 Z100 (快速移动到安全高度)
M30 (程序结束)
代码解释
-
O0002：程序编号，标识该程序。 -
T1 M6：选择刀具1并换刀。 -
G54：选择工作坐标系1。 -
G0 X0 Y0 Z100：快速移动到工件上方。 -
G0 Z10：快速移动到安全高度。 -
G0 X0 Y0 Z-10：移动到起始点并下降到加工深度。 -
#100 = 0：初始化X坐标。 -
#101 = 0：初始化Y坐标。 -
#102 = 0：初始化Z坐标。 -
N10：标签，用于循环操作。 -
G0 X#100 Y#101：移动到下一个加工点。 -
G1 Z#102 F100：沿Z轴加工到指定深度，进给速度为100mm/min。 -
#100 = #100 + 10：X坐标增加10mm。 -
#101 = #101 + 10：Y坐标增加10mm。 -
#102 = #102 + 5：Z坐标增加5mm。 -
IF [#100 LT 100] AND [#101 LT 50] GOTO N10：如果X坐标小于100mm且Y坐标小于50mm，重复加工。 -
M30：程序结束指令。
实践步骤
-
准备工件：将曲面工件固定在机床工作台上，确保工件的中心与机床原点对齐。
-
选择刀具：根据曲面加工要求选择合适的刀具，并在机床上安装好。
-
输入程序：将上述G代码输入Fanuc 31i-B系统中。
-
设置参数：在Fanuc 31i-B系统中设置相应的加工参数，如进给速度、主轴转速等。
-
运行程序：启动机床，运行程序进行加工。
案例3：自动化生产线的控制
背景介绍
假设我们需要在Fanuc 31i-B系统中实现一个自动化生产线，该生产线包括多个加工步骤，如零件的上料、加工、下料等。我们将通过编写宏程序来实现自动化控制。
宏程序编写
在Fanuc 31i-B系统中，宏程序可以实现复杂的自动化控制。我们将编写一个宏程序来控制生产线的各个步骤。
1. 初始化
首先，我们需要初始化各个变量和设置初始状态。
O0003 (程序编号)
#100 = 0 (上料完成标志)
#101 = 0 (加工完成标志)
#102 = 0 (下料完成标志)
2. 上料
上料步骤包括将零件从料库移动到机床工作台。
N10 IF [#100 EQ 0] THEN (如果上料未完成)
G0 X100 Y0 Z100 (快速移动到料库上方)
G0 Z50 (快速移动到料库表面)
M10 (夹紧零件)
G0 Z100 (快速移动到安全高度)
G0 X0 Y0 Z100 (快速移动到机床工作台上方)
G0 Z50 (快速移动到工作台表面)
M11 (松开零件)
#100 = 1 (设置上料完成标志)
ENDIF
3. 加工
加工步骤包括调用相应的加工程序并完成加工。
N20 IF [#101 EQ 0] THEN (如果加工未完成)
T1 M6 (选择刀具1并换刀)
G54 (选择工作坐标系1)
G0 Z10 (快速移动到安全高度)
M98 P0001 (调用加工程序1)
#101 = 1 (设置加工完成标志)
ENDIF
4. 下料
下料步骤包括将加工完成的零件从机床工作台移动到成品库。
N30 IF [#102 EQ 0] THEN (如果下料未完成)
G0 X0 Y0 Z50 (快速移动到工作台表面)
M10 (夹紧零件)
G0 Z100 (快速移动到安全高度)
G0 X100 Y0 Z100 (快速移动到成品库上方)
G0 Z50 (快速移动到成品库表面)
M11 (松开零件)
#102 = 1 (设置下料完成标志)
ENDIF
5. 结束程序
最后，我们需要结束整个自动化控制程序。
N40 IF [#100 EQ 1] AND [#101 EQ 1] AND [#102 EQ 1] THEN (如果所有步骤都完成)
M30 (程序结束)
ENDIF
完整程序
将上述代码整合成一个完整的自动化控制程序：
O0003 (程序编号)
#100 = 0 (上料完成标志)
#101 = 0 (加工完成标志)
#102 = 0 (下料完成标志)
N10 IF [#100 EQ 0] THEN (如果上料未完成)
G0 X100 Y0 Z100 (快速移动到料库上方)
G0 Z50 (快速移动到料库表面)
M10 (夹紧零件)
G0 Z100 (快速移动到安全高度)
G0 X0 Y0 Z100 (快速移动到机床工作台上方)
G0 Z50 (快速移动到工作台表面)
M11 (松开零件)
#100 = 1 (设置上料完成标志)
ENDIF
N20 IF [#101 EQ 0] THEN (如果加工未完成)
T1 M6 (选择刀具1并换刀)
G54 (选择工作坐标系1)
G0 Z10 (快速移动到安全高度)
M98 P0001 (调用加工程序1)
#101 = 1 (设置加工完成标志)
ENDIF
N30 IF [#102 EQ 0] THEN (如果下料未完成)
G0 X0 Y0 Z50 (快速移动到工作台表面)
M10 (夹紧零件)
G0 Z100 (快速移动到安全高度)
G0 X100 Y0 Z100 (快速移动到成品库上方)
G0 Z50 (快速移动到成品库表面)
M11 (松开零件)
#102 = 1 (设置下料完成标志)
ENDIF
N40 IF [#100 EQ 1] AND [#101 EQ 1] AND [#102 EQ 1] THEN (如果所有步骤都完成)
M30 (程序结束)
ENDIF