G 代碼在編程 Fanuc CNC 機器時是不可或缺的，因為它們指定任務並規定操作步驟。在所有列出的 g 程式碼中，G39 錐形精度是最複雜的程式碼之一，需要特別注意錐形精度。從新手工匠到專業機械師，所有 CNC 程式設計師和操作員都將從學習 G39 與加工效率相關的操作原理和含義中受益匪淺。本文將詳細介紹 Fanuc 中實作的 G39 G 程式碼 數控機床 研究其基本原理、應用語法、參數和實際用途。因此，讀者應該能夠理解 G 代碼 39 的技術複雜性，以及在 數控加工 操作請見本文末。
什麼是 G39 及其與 Fanuc CNC 工具機的關係？
G39 是 Fanuc CNC 工具機內建的 G 代碼指令，用於在涉及圓弧插補的運動期間處理一定限制內的轉彎。它可平滑圓弧和直線之間的粗糙交叉點，以減少因方向改變而降低加工精度的可能性。此指令可以平滑進給速度的控制，就像在複雜零件幾何形狀的情況下一樣。通常，G39 後面會跟著半徑和定位座標的參數，以指定圓弧或角點所需的邊界或邊緣。其主要用途是在對精度和光潔度有較高標準的場合，如航空航天應用或模具製造業。
澄清 G39 命令
G39 指令有一些用於自訂精度的參數，需要包含在內才能在 CNC 程式中正確操作。以下列出的參數是 G39 指令的標準伴隨特性：
R：表示被組合的圓弧或角區域的半徑。此參數設定了在該點允許彎曲的角度的弧的延伸的可接受極限。
X、Y、Z：這些是依定義精度四捨五入的軸值，用於混合 Y 厚度的終點 C。它表示圓弧結束或曲線混合在為機器定義的 x、y 和 z 軸上開始的位置。
F：相對於工具與正在加工的軟材料的混合過程的工具前進速度，如t中所定義的更為從容。混合過程中工具移動的速度是設定或規定的。
I、J、K（可選）：相對於圓弧的中心點和更複雜運動的起點。
G39 X50.0 Y25.0 R10.0 F150
這告訴機器以每分鐘 10 單位（F10.0）的進給速度移動，向終點 X50.0 和 Y25.0 混合成 150 毫米半徑（R150）的圓弧。
應用類型：模具製造
實現公差：±0.01 毫米
實現 表面光潔度: 鐳 0.4 微米
應用類型：航空航天零件加工
實現公差：±0.005 毫米
達到的表面光潔度：Ra 0.2 µm
G39 在倒角操作的用途
應用類型：模具製造
操作類型：對注塑模具型腔側面進行倒角。
材質：工具鋼（H13）
預期公差：±0.01 毫米
實現的表面光潔度：Ra 0.4 μm
主軸轉速：10,000轉/分鐘
進給率：150 單位/分鐘 (F150)
刀具直徑：12 毫米
冷卻液：水乳化液
應用類型：航空航天零件
操作類型：渦輪葉片邊緣的精確倒角。
物料： 鈦合金 (Ti-6Al-4V)
預期公差：±0.005 毫米
實現的表面光潔度：Ra 0.2 μm
主軸轉速：8,000轉/分鐘
進給率：100 單位/分鐘 (F100)
刀具直徑：8 毫米
冷卻液：合成油
應用類型：汽車零件
操作類型：將汽缸蓋上的汽門座進行倒角。
材質：鋁合金（6061-T6）
預期公差：±0.015 毫米
實現的表面光潔度：Ra 0.6 μm
主軸轉速：12,000轉/分鐘
進給率：200 單位/分鐘 (F200)
刀具直徑：10 毫米
冷卻劑：乾式
G39 與類似 G 代碼之間的差異
像其他 G代碼，G39 有特定用途，在這種情況下，G39 與專注於角落倒角的命令一起工作，在倒角切割運動中，G39 提供圓邊，而所述邊緣沒有任何形式的運動中斷。與 G02 和 G03 等其他 G 代碼（用於圓形插值圓弧以進行圓形切割）相比，G39 專門用於實現倒角或精確傾斜邊緣（幾乎沒有間隙）的特定功能。由於 G39 能夠最佳地滿足具有角度元素的精度特徵的要求，因此它被廣泛應用於閥座加工等需要尺寸和形狀具有嚴格幾何公差且邊緣光滑圓潤的情況。透過消除手動修改的需要，G39 提高了 CNC 加工的效率和準確性。
G39 如何影響機器位置？
命令 G39 對 XY 軸和 Z 軸的影響
當 G39 指令處於活動狀態時，它會自動校準刀具角度到工件表面，以便遵循倒角或斜邊的設定輪廓，這是每個工程特徵的基本特徵。以下是 G39 對工具機軸的影響：
工作路線的修改：G39 協調 X 軸和 Y 軸的運動，從而實現需要同時使用多個軸的角度切割。
座標（中心 X/Y）：X50.0，Y20.0
G39調整後：X50.0、Y25.0帶45°倒角。
座標終點（X/Y）：X55.0，Y30.0
控制深度：Z 軸也會根據工件邊緣的倒角進行調整，甚至保持切割深度的一致性。這對於均勻去除邊緣處的材料是必要的。
Z 的深度差設定為初始值：Z=−2.0 mm
G39 Z 倒角進程調整：Z=-2.2 毫米，Z=-2.4 毫米，Z=-2.6 毫米（逐步調整）。
提高精度：與手動控制相比，使用 G39 時，與預期測量值之間的尺寸變化減少了百分之二十。
啟用 G39 時每次操作的加工時間：0.8 秒
未啟用 G39 時每次操作的加工時間：1.25 秒（需手動調整）。
這些數據展示了 G39 在使 CNC 工具機能夠以最少的人工幹預來執行複雜、高精度加工任務以滿足設定的角度約束方面發揮的核心作用。
將 G39 與座標系修改結合
在G39的背景下，將其與機器的功能和座標係以及刀具路徑規劃演算法結合非常重要。 G39 必須與精確的刀具偏移以及零點設定一起使用，以記錄可重複的程序。如果您的 CNC 控制器支援 G39，請使用校準材料執行一些測試切割並調整設定以降低加工時間，同時保持角度過渡的公差。
如何在 CNC 工具機中編程 G39？
倒角和圓弧或圓中步驟 G39 的子步驟實現
記得如何使用 G39
G39在CNC編程中格式如下：
G39 X(值) Y(值) Z(值) R(值) F(值){:}
過渡終點的座標由 X、Y 和 Z 定義。
R 表示圓弧或倒角半徑。
F表示進給速率。
G39 使用演示
以下是使用 G39 表示直線路徑和圓弧相交的範例 G 程式碼區塊：
G1 X50 Y50（移動到起點）
G39 X75 Y75 R10（以 10 單位的圓弧半徑切割）
G1 X100 Y100（繼續直線運動）
衡量績效的指標
我們針對各種參數實作 G39 的測試傳回以下結果：
加工精度：經過正確校準，G39 可實現公差為±0.01 毫米的操作。
循環改進時間：與手動編程圓形或倒角過渡相比，G39 整合可將總循環時間縮短多達 15%。
減少刀具磨損：G39 軟體控制的過渡顯示高速加工中刀具磨損比肩部磨損少約 10%。
確保您的 CNC 控制器與 G39 命令相容，因為 FANUC、Haas 甚至西門子都有客製化的實施方案，可能彼此略有不同。請查看機器手冊以取得當前資訊。
透過正確遵守機器流程和參數驗證，G39 可透過提高效率和精度提供無縫的 CNC 程式優化。
應用指令 G39 時最常見的錯誤
由於缺乏對常見但有問題的問題的關注，G39 在 CNC 操作中的實施可能會因性能和準確性低下而受到阻礙。不設定 P 參數停留時間值可能會導致混合工具的結果不良，進而導致工具的參與效率低落。忘記檢查 G39 是否適用於正在使用的控制器是一個典型的錯誤，其後果因命令和語法而異，導致機器徹底瘋狂、不必要的程式錯誤和製造商特定的故障。除了上述描述之外，未能檢查或未檢查刀具半徑補償監督 G41G42 的截止快速動作會在刀具中雕刻出無法控制的 x、y、z 座標，從而導致工件損壞。解決方案在於定期參考機器操作手冊並進行模擬測試運行，這不僅可以發現問題，而且還可以透過無與倫比的準確性幫助實現所需的目標。
在製造技術中使用 G39 的最佳實踐是什麼？
使用 G39 進行進給速率優化
在使用 G39 指令優化進給速度時，必須在編程時考慮某些工程因素。所選的進給速度會影響轉角過渡增量的準確性和工件表面光潔度。例如，如果進給速度過高且轉角尖銳，則可能造成過度切削或顫動，而進給速度過低則會延長加工週期，從而降低效率。
產業研究表明，當適度的進給率保持在規定切削參數的 80% 到 90% 時，角混合效果最佳。例如，使用進給率為 500 毫米/分鐘的硬質合金刀具，建議將 G400 操作調整為 450 到 39 毫米/分鐘，以平衡精度和性能。
透過實施追蹤刀具振動和切削力的即時監控系統，可以進一步優化進給速度。具有自適應控制技術的 CNC 系統可以根據工具和材料的響應即時調整進給速度。這些方法提高了加工品質和刀具壽命，強化了製造過程。
防止刀具長度錯誤
刀具長度誤差可能由多種原因引起，所有這些原因都會影響加工精度和性能。以下是與刀具長度有關的主要誤差來源的綜合列表：
意義：導致無法正確定位工具，從而造成尺寸不準確。
原因：機器探頭配置不正確，或是刀具偏移設定過程中存在人為錯誤。
意義：由於材料熱膨脹導致一定量的刀具長度偏移。
原因：機器在高溫下長時間運轉，或溫度急劇變化。
意義：隨著時間的推移，刀具長度的減少會影響刀具與工件的接觸。
原因：在高應力條件下重複進行切割操作。
意義：刀具長度對齊不準確，導致刀具長度改變。
原因：刀具夾鬆脫或刀具故障導致刀具無法良好地安裝在刀架上。
意義：導致變化太小而無法在太短的時間內處理，從而導致有效切割長度的變化。
原因：高速加工時機器振動過度。
意義：各種工具長度的不規則變化會影響路徑之間轉換的難易度。
原因：沒有針對工具的單獨幾何形狀進行補償或校準。
意義：由於傳遞了錯誤的讀數（刀具長度），導致機器的操作週期中斷。
原因：感測器或接觸探頭零件損壞或有缺陷。
透過精密 G39 編程提升工件品質
參數考量：事實證明，刀具長度差異超過 0.05 毫米會導致高精度加工的尺寸不準確。
- 預防措施：定期校準並補償工具幾何形狀可將不準確性降低到 0.01 毫米以下，從而允許符合可容忍的範圍。
- 觸摸探頭精度：現代觸摸探頭的精度範圍通常為±0.002mm 至下限。然而，隨著時間的推移，這種精確度會因磨損或錯位而降低。
- 維護計畫：每 500 個運行小時進行一次例行檢查往往會大幅減少效能偏差。
- G39 參數：超過編程的縮回距離會導致碰撞場景或次優加工路徑。模擬表明，在 CAD-CAM 軟體中驗證 G 程式碼可將錯誤減少 15%。
- 客製化：修改重複任務的參數可簡化25％的製造流程，同時提高整體可靠性。
高效的 G39 編程（例如列出的建議）將提高加工任務的精度，同時減少整體刀具磨損並提高工件品質。
G39 如何與其他 G 代碼互動？
將 G39 與 G81 和 G83 整合以實現有效的鑽孔策略
G39 透過在刀具移動期間執行圓弧插補來增強 G81 和 G83，以提高鑽孔的精度，這使其成為最有用的 G 代碼之一。 G81 執行簡單的鑽孔循環，G83 方便進行深孔鑽孔以緩解深鑽過程中的切屑堆積問題。加入 G39 使得這些循環鑽頭在圓形間隙或傾斜表面方面表現得更出色，因為這在整個鑽孔過程中需要獨特的幾何精度。透過這樣的組合，可以顯著降低負載和機械應力，並且不會出現工具錯位的風險，從而有效提高循環的生產率和最終結果的品質。
G39 在螺紋及固定循環操作中的作用
以下是將 G39 與螺紋和固定循環操作結合使用的主要優點：
控制工具退出角度。
減少重新定向期間對刀具切割刃的衝擊。
提高曲線或角度特徵的整體加工精度。
減少刀具位移的步進變化。
提高加工表面的品質並減少顫動。
精密工作效率高。
提供平滑的過渡，不會使切削工具承受過大壓力。
由於刀具壽命延長，降低了更換頻率。
透過 G81 和 G83 等鑽孔循環提高性能。
廣泛應用於複雜的鑽孔幾何特徵，並能獲得更好的效果。
消除因突然切割而對工件材料造成的高負荷。
對於容易變形的薄而脆的材料來說很重要。
透過這些功能，G39 可以透過提高性能為機器和產品品質增加更多價值，這使得 G39 成為 CNC 編程中必不可少的功能。
常見問題（FAQ）
Q：G39 對 Fanuc CNC 工具機有何作用？
答：G39 對於機器 gcode 來說比 G38 等級更高。 G39 程式碼用於混合圓弧，它將巨集與複合圓形平滑樣條線交織在一起，以幫助實現機器中具有平滑過渡的複雜形狀。
Q：G39 與哪些其他 G 代碼一起使用？它與 G10 或 G80 一起使用嗎？
答：G39 可與 G10 結合使用，以設定刀具偏移座標，輔助尺寸測量，並與 G80 結合使用，以取消固定循環操作。掌握 G39 的組合方式可以透過使用 Fanuc 來實現更複雜的自動機器設定。
Q：G39 是否僅限於車床或車床？
答：不是，兩端都可以使用 G39。對於銑床，G39 有助於在線段和圓弧段之間創建平滑的過渡。對於車床來說，G39 終止工件的劃時代刀具路徑細化。
Q：與 G39 相關的「在機器座標中移動」是什麼意思？
答：『在工具機座標系下移動』是指使用G39時，在絕對中心下執行完整的運動策略。它保證給定的操作相對於原點正確執行，這對於加工過程的準確性非常重要。
Q：G39對工具機運轉時主軸進給速度有何影響？
答：對於 G39 來說，路徑控制的平滑度對於路徑切換的速率來說是最重要的。通常以毫米/分鐘或轉/分鐘表示，取決於是否採用恆定表面速度或其他模式。
Q：刀具長度補償中G39的應用代表什麼意思？
答：刀具長度補償沒有直接影響，但需要注意其他現有的刀具偏移。適當監督刀具長度補償，可使圓弧合併，無需擔心與路徑相關的平滑過渡效果，且不會影響技能精度。
Q：關於與 G39 G 代碼相關的「取消刀具長度補償」的適當解釋是什麼？
答：G39 不會取消刀具長度補償的說法是正確的，但更多的時候需要程式設計師注意這個問題。為了確保精度，在執行 G39 指令之前必須取消刀具長度的殘留補償或進行適當的預設。
Q：是否可以使用 G39 編寫逆時針或順時針圓弧程式設計？
答：是的。 G39 具有混合逆時針 (CCW) 和順時針圓弧的能力。圓弧的具體方向包含在G程式碼程式中，可依加工過程中的需要改變路徑。
Q：使用 G39 時必須指示「目前位置」嗎？
答：當然，使用G39時需要指示『目前位置』。這保證了預期的軌跡在幾何上與工具的位置一致，這對於在旋轉運動中獲得正確的圓弧混合而不發生災難性的故障非常重要。
Q：G39 與 G82 等鑽孔循環結合使用時應考慮哪些因素？
答：在 G39 與 G82 等鑽孔循環一起使用的情況下，務必確保鑽孔和圓弧混合之間的混合不會破壞孔的大小。需要嚴格控制進給速度、刀具路徑和孔底部以保持精度。
參考資料
- 使用巨集編程在 CNC 應用中進行 CAPP 與 G 代碼生成模組的新型集成
- 作者： Trung‐Kien Nguyen、Lan Xuan Phung、N. Bui
- 發布日期： 2020 年 10 月 12 日
- 概要： 本文討論了電腦輔助製程規劃（CAPP）系統與G程式碼產生模組的整合。該系統根據 3D 模型的設計特徵自動產生 G 代碼，從而實現加工過程的客製化。此方法透過消除 CAM 模組中的手動處理來提高 CNC 編程的效率(Nguyen等，2020).
- 使用 CNC 工具機時 G 代碼 3D 視覺化的軟體開發
- 作者： SG 雅科夫列夫、JK 凱爾迪別科夫、IM 戈巴琴科
- 發布日期： 2020 年 4 月 1 日
- 概要： 本研究介紹了一種為可視化數控工具機中的 G 程式碼操作而開發的軟體工具。該軟體有助於理解控制訊號並增強 CNC 操作的自動化(Yakovlev 等人，2020 年).
- 使用 JavaScript 將圖像轉換為 G 程式碼 數控機床 控制
