车床 G98/G99 进给单位:F0.2 与 F200 成为同一速度的条件

车床默认使用每转进给的原因

在车床上,一个刀刃每转切下的厚度等于每转进给。切屑厚度、表面粗糙度和刀片负荷都由这个值决定,所以刀具样本也以 f(mm/rev)给出车削条件。因此车床默认使用 G99 每转进给,F0.2 表示“每转 0.2 mm”。

每转进给的一大优点,在与 G96 恒线速控制一起使用时体现出来。直径减小、转速升高时,每分钟移动速度也会自动加快,切屑厚度从头到尾保持不变。

两种单位的换算

每分钟进给 = 每转进给 × 转速。像示例那样 S1000 固定时,F0.2 mm/rev 为 0.2 × 1000 = 200 mm/min。所以示例中的两次车削虽然用不同的单位和数字书写,速度却相同。走完 42 mm 长度(Z2 → Z-40),两者都约需 12.6 秒。

示例路径

O3006
T0101
G21 G90 G18 G40
G97 S1000 M03
G99
G00 X42. Z2.
G01 X38. F0.2
Z-40.
G00 X42. Z2.
G98
G01 X36. F200
Z-40.
G00 X100. Z100.
M30

需要每分钟进给的情况

• 主轴停止时的移动:主轴不转时,每转进给为 0。主轴停止状态下需要进给的作业(例如送料器拉料、某些测量动作)要用 G98。
• 动力刀具(铣削)作业:在复合加工机上锁定 C 轴、用动力刀具铣削时,工件不转,每分钟进给更自然。
• 主轴转速极低的区段:像大直径端面加工这样转速较低时,有时为了保证移动速度恒定而使用。

每转进给与表面粗糙度

车削表面上会像螺旋线一样留下刀片刀尖的痕迹,每转相隔一个进给量。理论最大高度粗糙度可按 Rz ≈ f² ÷ (8 × r) 估算(f:每转进给,r:刀尖圆弧半径,单位 mm)。用刀尖 R0.8 的刀片以 F0.2 加工时,0.04 ÷ 6.4 ≈ 0.0063 mm,约 6.3 µm。把进给减半到 F0.1,粗糙度约为 1.6 µm,降为四分之一。

由于这种关系,精加工条件以每转进给而非每分钟进给来确定更为自然。因为即使改变转速,只要 F(mm/rev)不变,理论粗糙度就保持不变。实际表面常因振动、积屑瘤和材料而比该值更粗糙,所以只能作为起点使用。

进给单位混淆引发的事故

最危险的情况是在 G98 状态下写了 F0.2 这样的每转值。刀具以每分钟 0.2 mm、几乎停止的速度移动,刀刃在工件表面摩擦,引起加工硬化和刀具损伤。反之,在 G99 状态下写 F200 就是每转 200 mm,几乎以快速移动的速度切入工件,导致刀具损坏。大多数控制器在 F 超过上限时会钳位,但这个上限本身也是相当危险的值。

因此,在切换进给单位的程序段之后,一定要重新指令与新单位相符的 F。示例中也在 G98 之后的第一个移动中一并写了 F200。

与加工中心的代码编号不同

在加工中心上,每分钟进给是 G94,每转进给是 G95,而 G98/G99 表示固定循环的返回高度(初始点/R 点)。同样是 G98,在车床上是进给单位,在加工中心上则是钻孔循环返回。在车床的 G 代码体系 B、C 中,车床也使用 G94/G95,因此需要确认设备的 G 代码体系。

常见问题

后续步骤

在CNC Path Analyzer中检查路径