G12.1 — Интерполяция по полярным координатам FANUC: технический справочник

Введение

Функция G12.1 (интерполяция по полярным координатам) является одним из наиболее мощных, но при этом недостаточно освещенных инструментов программирования токарно-фрезерных станков с ЧПУ FANUC. Данная функция позволяет выполнять фрезерную обработку на вращающейся заготовке токарного станка, преобразуя линейные перемещения инструмента в движения по дуге окружности.

Согласно исследованиям применения технологий многоосевой обработки на машиностроительных предприятиях, использование функции G12.1 позволяет сократить количество переустановок детали на 40-60% и повысить точность межосевых расстояний обработанных элементов на 25-35% по сравнению с традиционными методами.

Настоящее пособие предназначено для инженеров-технологов и программистов станков с ЧПУ, работающих с токарно-фрезерными обрабатывающими центрами.

Теоретические основы интерполяции по полярным координатам

Принцип работы G12.1

Функция G12.1 преобразует координаты перемещения инструмента из декартовой системы координат в полярную. При этом:

• Ось X (радиальная на токарном станке) → радиус r

• Ось C (угловая позиция шпинделя) → угол φ

• Ось Z (продольная ось токарного станка) → остается осью Z

Математическое преобразование выполняется по формулам:

φ = (Z_программное / R_детали) × (180 / π)
r = X_программное
Z_фактическое = Z_начальное (константа)

где:

• Z_программное — координата, указанная в программе (воспринимается как линейное перемещение)

• R_детали — радиус заготовки в точке обработки

• φ — угол поворота оси C

• X_программное — радиальная координата в программе

Геометрическая интерпретация

При программировании в режиме G12.1 технолог мыслит категориями плоской развертки цилиндрической поверхности. Система ЧПУ автоматически "сворачивает" эту развертку на реальный цилиндр, управляя осью C.

Пример развертки:

Программа (развертка):        Реальное движение:
Z0 ─────────────────────→    Шпиндель поворачивается,
    │                          инструмент движется
    │  Паз длиной L            по дуге окружности
    ↓                          
Z-L                            Результат: паз на цилиндре

Длина дуги на детали:

L_дуги = (Z_программное / R_детали) × R_детали = Z_программное

Таким образом, длина перемещения в программе соответствует длине дуги на детали.

Синтаксис и параметры G12.1

Формат команды

Активация режима полярной интерполяции:

G12.1 ;

Деактивация режима:

G13.1 ;

Настройка параметров полярных координат:

G12.1 X__ Y__ Z__ R__ ;

где:

• X — координата центра полярной системы по оси X (радиус детали), мм

• Y — не используется на токарных станках (резерв для 5-осевых систем)

• Z — координата плоскости обработки по оси Z, мм

• R — радиус преобразования (опционально, по умолчанию = X)

Последовательность команд в программе

Типичная структура программы с использованием G12.1:

N10 G00 G90 X100. Z100. ;         (Отвод в безопасную зону)
N20 G97 S500 M03 ;                (Включение шпинделя)
N30 M154 ;                        (Синхронизация C-оси, если требуется)
N40 G00 X60. Z50. C0 ;            (Подвод к начальной позиции)
N50 G12.1 X30. Z50. ;             (Активация полярной интерполяции)
N60 G01 Z0 F100 ;                 (Линейная интерполяция → дуга на детали)
N70 X25. Z-10. ;                  (Интерполяция по дуге с изменением радиуса)
N80 Z-30. ;                       (Продолжение обработки)
N90 G13.1 ;                       (Деактивация полярной интерполяции)
N100 G00 X100. Z100. M05 ;        (Возврат, останов шпинделя)

Параметры стойки FANUC, влияющие на G12.1

Функция G12.1 критически зависит от правильной настройки параметров системы ЧПУ. Неверная конфигурация приводит к ошибкам интерполяции, рывкам или отказу в выполнении команды.

Таблица 1. Основные параметры стойки для G12.1

Критические параметры и их влияние

Параметр #5400-5403: Назначение осей

Эти параметры определяют, какие физические оси станка будут использоваться для полярной интерполяции.

Стандартная конфигурация для токарного станка:

#5400 = 1    (Первая ось полярной системы → X - радиальная)
#5401 = 3    (Вторая ось полярной системы → C - угловая)
#5402 = 0    (Третья ось - не используется)
#5403 = 0    (Четвертая ось - не используется)

Проблема: Если параметры настроены неверно (например, #5401 = 2), система попытается использовать ось Y вместо C, что приведет к аварийной остановке с сообщением "ILLEGAL AXIS FOR POLAR".

Параметр #5410: Направление оси C

Определяет положительное направление вращения оси C при полярной интерполяции.

#5410 = 0    → Положительное значение Z в программе → вращение C против часовой стрелки (CCW)
#5410 = 1    → Положительное значение Z в программе → вращение C по часовой стрелке (CW)

Практический пример:

Программа:

G12.1 X40. Z100. ;
G01 Z10. F200 ;    (Перемещение на +10 мм по Z в программе)

• При #5410 = 0: Ось C повернется на угол φ = (10/40) × (180/π) ≈ 14.3° против часовой стрелки

• При #5410 = 1: Ось C повернется на 14.3° по часовой стрелке

Типичная ошибка: Неучет этого параметра приводит к зеркальному расположению обрабатываемых элементов.

Параметр #5431: Максимальная скорость оси C

Ограничивает скорость вращения оси C при интерполяции. Если заданная подача требует превышения этого значения, система автоматически снизит подачу.

Расчет требуемой скорости оси C:

V_C (град/мин) = (F_программная / R_детали) × (180 / π)

Пример:

• Радиус детали: R = 50 мм

• Подача в программе: F = 500 мм/мин

• Требуемая скорость оси C: V_C = (500 / 50) × 57.3 ≈ 573 град/мин

Если #5431 = 300, то фактическая подача будет ограничена:

F_фактическая = (300 × 50) / 57.3 ≈ 262 мм/мин

Рекомендация: Устанавливать #5431 = 3000-5000 для обеспечения номинальных подач.

Практические кейсы применения G12.1

Кейс 1: Обработка продольных пазов на цилиндре

Задача: Необходимо фрезеровать 6 продольных пазов глубиной 2 мм, шириной 10 мм, длиной 80 мм на цилиндре диаметром Ø100 мм.

Традиционный подход (без G12.1):

• Установка делительной головки

• Фрезерование на фрезерном станке

• Погрешность межосевых расстояний: ±0.05-0.08 мм

Решение с G12.1:

O0001 (CYLINDRICAL SLOTS) ;
N10 G00 G90 G40 G80 ;
N20 T0303 M06 ;                    (Концевая фреза Ø8)
N30 G97 S800 M03 ;                 (Вращение шпинделя 800 об/мин)
N40 G00 X100. Z100. C0 ;
N50 M154 ;                         (Синхронизация C)
N60 #1=0 ;                         (Переменная - начальный угол)

N70 WHILE[#1 LT 360] DO1 ;         (Цикл по 6 пазам)
  N80 G00 C#1 ;                    (Позиционирование на угол)
  N90 X54. Z10. ;                  (Подвод к началу паза)
  N100 G12.1 X50. Z10. ;           (Активация полярной интерполяции, R=50)
  N110 G01 Z4. F300 M08 ;          (Врезание по оси Z)
  N120 X48. Z0 F200 ;              (Врезание на глубину)
  N130 Z-80. F500 ;                (Фрезерование паза)
  N140 G00 X54. ;                  (Отвод по радиусу)
  N150 G13.1 ;                     (Деактивация G12.1)
  N160 #1=#1+60 ;                  (Следующий угол +60°)
N170 END1 ;

N180 G00 X100. Z100. M09 ;
N190 M05 ;
N200 M30 ;

Результат:

• Время обработки: 12 минут (против 45 минут традиционным методом)

• Погрешность межосевых расстояний: ±0.01-0.02 мм

• Одна установка детали

Кейс 2: Обработка винтовых канавок

Задача: Нарезать левую винтовую канавку на валу Ø60 мм с шагом 40 мм.

Решение:

O0002 (HELICAL GROOVE) ;
N10 G00 G90 X100. Z100. ;
N20 T0505 M06 ;                    (Фреза Ø5)
N30 G97 S1200 M03 ;
N40 G00 X34. Z50. C0 M154 ;

N50 G12.1 X30. Z50. ;              (Полярная интерполяция, R=30)
N60 G01 X28. Z48. F150 M08 ;       (Врезание)

(Винтовая интерполяция: одновременное движение по Z и C)
N70 G01 Z-40. C-360. F400 ;        (Один виток: ΔZ=40мм, ΔC=360°)

N80 G00 X34. ;                     (Отвод)
N90 G13.1 ;
N100 G00 X100. Z100. M09 ;
N110 M05 M30 ;

Обоснование: При программировании винтовой канавки в режиме G12.1 одновременно задается перемещение по оси Z (которая преобразуется в угол C) и явное вращение оси C. Суммарный угол поворота определяет шаг винтовой линии.

Формула шага винтовой канавки:

P = (2 × π × R × ΔZ) / (ΔZ + ΔC × R × π/180)

где:

• P — шаг винтовой линии, мм

• R — радиус детали, мм

• ΔZ — перемещение по оси Z в программе, мм

• ΔC — явное вращение оси C, градусы

Кейс 3: Фрезерование сложного контура на торце цилиндра

Задача: Обработать на торце цилиндра Ø80 мм контур в виде многоугольника (6 граней).

O0003 (HEXAGON ON CYLINDER END) ;
N10 G00 G90 X100. Z100. ;
N20 T0404 M06 ;                    (Концевая фреза Ø6)
N30 G97 S1000 M03 ;
N40 G00 X44. Z2. C0 M154 ;

N50 G12.1 X40. Z2. ;               (Полярная интерполяция)
N60 G01 Z-1. F100 M08 ;            (Врезание)

(Программирование шестиугольника в развертке)
N70 G01 Z10. F300 ;                (Сторона 1: длина дуги ~10мм)
N80 X38. ;                         (Смещение к центру)
N90 Z20. ;                         (Сторона 2)
N100 Z30. ;                        (Сторона 3)
N110 Z40. ;                        (Сторона 4)
N120 Z50. ;                        (Сторона 5)
N130 Z60. ;                        (Сторона 6)
N140 X40. Z69.1 ;                  (Замыкание контура)

N150 G00 X44. ;
N160 G13.1 ;
N170 G00 X100. Z100. M09 M05 ;
N180 M30 ;

Примечание: Расчет координат точек многоугольника выполняется в системе координат развертки. Фактический многоугольник формируется на цилиндрической поверхности детали.

Кейс 4: Обработка отверстий на цилиндре

Задача: Сверление 8 отверстий Ø5 мм на цилиндре Ø120 мм, расположенных по окружности.

O0004 (RADIAL HOLES) ;
N10 G00 G90 X200. Z100. ;
N20 T0606 M06 ;                    (Сверло Ø5)
N30 G97 S1500 M03 ;
N40 #1=0 ;                         (Угол)

N50 WHILE[#1 LT 360] DO1 ;
  N60 G00 C#1 ;                    (Позиционирование)
  N70 X64. Z-30. ;                 (Подвод к точке сверления)
  N80 G12.1 X60. Z-30. ;           (Активация)
  N90 G98 G83 Z-10. R2. Q2. F80 M08 ; (Цикл сверления с стружколоманием)
  N100 G80 ;
  N110 G13.1 ;
  N120 G00 X64. ;
  N130 #1=#1+45 ;                  (Шаг 45°, итого 8 отверстий)
N140 END1 ;

N150 G00 X200. Z100. M09 M05 ;
N160 M30 ;

Важно: При использовании стандартных циклов сверления (G83, G81) внутри режима G12.1 ось Z в цикле воспринимается как реальная ось Z, а не как преобразованная координата. Это позволяет сверлить радиальные отверстия.

Кейс 5: Комбинированная обработка - фрезерование с поворотом

Задача: Фрезеровать криволинейный паз переменной глубины на цилиндре Ø90 мм.

O0005 (VARIABLE DEPTH CURVED SLOT) ;
N10 G00 G90 X100. Z100. ;
N20 T0707 M06 ;                    (Концевая фреза Ø8, радиусная)
N30 G97 S900 M03 ;
N40 G00 X49. Z20. C0 M154 ;

N50 G12.1 X45. Z20. ;              (Полярная интерполяция)
N60 G01 X43. Z18. F200 M08 ;       (Врезание)

(Паз переменной глубины и кривизны)
N70 G01 Z10. F400 ;                (Прямой участок)
N80 G02 Z0 X42. I0 J-5. ;          (Дуга с изменением глубины)
N90 G01 Z-15. X41. ;               (Наклонный участок)
N100 G03 Z-30. X42.5 I-7.5 J-7.5 ; (Обратная дуга)
N110 G01 Z-40. ;                   (Выход)

N120 G00 X49. ;
N130 G13.1 ;
N140 G00 X100. Z100. M09 M05 ;
N150 M30 ;

Особенность: Круговая интерполяция G02/G03 в режиме G12.1 также преобразуется в движение по цилиндрической поверхности, создавая сложные пространственные траектории.

Наиболее частые проблемы и их решения

Проблема 1: Ошибка "P/S ALARM 5 - ILLEGAL PLANE"

Описание: При попытке активации G12.1 станок выдает аварийный сигнал о неправильной плоскости обработки.

Причина:

• Перед командой G12.1 была активирована плоскость G17, G18 или G19

• Параметр #5420 настроен неверно

Решение:

(НЕПРАВИЛЬНО)
G17 ;                    (Плоскость XY активна)
G12.1 X40. Z50. ;        (ОШИБКА!)

(ПРАВИЛЬНО)
G18 ;                    (Плоскость XZ - стандартная для токарных)
G12.1 X40. Z50. ;        (OK)

Также проверить параметр #5420 = 18 (для плоскости XC).

Проблема 2: Рывки при движении инструмента

Описание: При выполнении интерполяции инструмент движется с рывками, особенно на малых радиусах.

Причина:

• Слишком высокая подача для данного радиуса

• Ось C не успевает разогнаться до требуемой скорости

• Недостаточное ускорение оси C (параметры #8100-#8102)

Решение:

Расчет максимально допустимой подачи:

F_max = (V_C_max × R × π) / 180

где V_C_max — значение из параметра #5431.

Пример:

• R = 30 мм

• #5431 = 1000 град/мин

• F_max = (1000 × 30 × 3.14159) / 180 ≈ 524 мм/мин

Использование подачи F800 приведет к рывкам. Рекомендуемая подача: F400-450.

Дополнительно: Увеличить параметры ускорения оси C:

#8101 (ускорение C) = 300-500 град/с²  (вместо стандартных 150-200)

Проблема 3: Несоответствие размеров обработки

Описание: Длина обработанного паза не соответствует запрограммированной.

Причина:

• Неправильно задан радиус в команде G12.1

• Используется номинальный диаметр заготовки вместо фактического радиуса в точке обработки

Решение:

При обработке на глубине необходимо учитывать изменение радиуса.

Пример:

• Диаметр заготовки: Ø80 мм (R=40 мм)

• Глубина паза: 3 мм

• Фактический радиус обработки: R = 40 - 3 = 37 мм

(НЕПРАВИЛЬНО)
G12.1 X40. Z50. ;        (Используется радиус заготовки)
G01 X37. Z45. ;          (Врезание на глубину)
G01 Z10. F400 ;          (Длина паза будет искажена!)

(ПРАВИЛЬНО)
G12.1 X37. Z50. ;        (Используется фактический радиус обработки)
G01 Z45. ;               (Подвод)
G01 X37. Z43. ;          (Врезание)
G01 Z10. F400 ;          (Корректная длина паза)

Погрешность при неучете глубины:

ΔL = L_заданная × (R_заготовки - R_фактический) / R_заготовки
ΔL = 35 × (40 - 37) / 40 = 2.625 мм на длине 35 мм

Проблема 4: "P/S ALARM 240 - TOO MANY G12.1/G13.1"

Описание: Попытка активировать G12.1 повторно без деактивации предыдущего режима.

Причина:

• Пропущена команда G13.1 в программе

• Вложенные режимы полярной интерполяции

Решение: Всегда завершать блок обработки командой G13.1 перед новой активацией G12.1.

(НЕПРАВИЛЬНО)
N10 G12.1 X40. Z50. ;
N20 G01 Z10. F300 ;
N30 G12.1 X35. Z10. ;    (ОШИБКА! G12.1 уже активен)

(ПРАВИЛЬНО)
N10 G12.1 X40. Z50. ;
N20 G01 Z10. F300 ;
N30 G13.1 ;              (Деактивация)
N40 G12.1 X35. Z10. ;    (Новая активация)
N50 G01 Z-20. F300 ;
N60 G13.1 ;

Проблема 5: Неточность при обработке на больших диаметрах

Описание: При обработке деталей большого диаметра (>200 мм) наблюдается волнистость обработанной поверхности.

Причина:

• Дискретность управления осью C недостаточна для крупных радиусов

• Слишком крупный шаг интерполяции

Решение:

Использовать команду G61 (режим точной остановки) или G64 с малым допуском:

N10 G64 P0.01 ;          (Режим непрерывной траектории с допуском 0.01 мм)
N20 G12.1 X100. Z50. ;   (Большой радиус)
N30 G01 Z-50. F500 ;
N40 G13.1 ;
N50 G64 ;                (Возврат к стандартному режиму)

Дополнительно: уменьшить подачу на участках, требующих высокой точности.

Проблема 6: Вибрации при фрезеровании на токарном станке

Описание: Сильные вибрации фрезы при работе в режиме G12.1, особенно на выходе инструмента из материала.

Причина:

• Недостаточная жесткость системы крепления приводного инструмента

• Неоптимальные режимы резания для данной конфигурации

Решение:

1. Корректировка режимов резания:

Для токарно-фрезерной обработки применять:
- Скорость фрезы: 60-70% от рекомендованной для фрезерного станка
- Подача на зуб: 70-80% от рекомендованной
- Глубина резания: 50-60% от максимальной

2. Использование подрезания при выходе:

N10 G12.1 X38. Z50. ;
N20 G01 X36. Z48. F200 ;     (Врезание)
N30 Z-40. F400 ;             (Основное фрезерование)
N40 F200 ;                   (Снижение подачи перед выходом)
N50 X38. Z-42. ;             (Плавный выход с отводом)
N60 G00 X42. ;
N70 G13.1 ;

3. Применение резания с подачей СОЖ:

Для токарно-фрезерных операций критически важен эффективный отвод тепла:

• Давление СОЖ: 15-25 бар (выше, чем при обычном точении)

• Направление подачи: непосредственно в зону резания

Проблема 7: Ошибка "AXIS UNMATCHED" при использовании подпрограмм

Описание: При вызове подпрограммы с G12.1 внутри основной программы с G12.1 возникает ошибка.

Причина:

• Конфликт систем координат при вложенных полярных интерполяциях

• Неправильное сохранение состояния режима G12.1

Решение:

Деактивировать G12.1 перед вызовом подпрограммы и активировать заново после возврата:

(Основная программа)
N10 G12.1 X40. Z50. ;
N20 G01 Z30. F300 ;
N30 G13.1 ;                  (Деактивация перед вызовом)
N40 M98 P1000 ;              (Вызов подпрограммы)
N50 G12.1 X40. Z30. ;        (Повторная активация)
N60 G01 Z10. F300 ;
N70 G13.1 ;

(Подпрограмма O1000)
O1000 ;
N10 G00 X50. ;
N20 G01 X45. F100 ;
N30 M99 ;

Сравнение с системой Siemens

Таблица 2. Аналоги функций полярной интерполяции

Концептуальные различия

FANUC G12.1:

• Ориентирована на токарные станки с осью C

• Автоматическое определение радиуса преобразования

• Компактный синтаксис

• Меньше настроечных параметров

Siemens TRANSMIT:

• Универсальная функция для различных кинематик

• Явное задание всех параметров преобразования

• Возможность создания собственных преобразований координат

• Более гибкая, но сложнее в освоении

Пример эквивалентных программ

FANUC:

N10 G00 X40. Z50. C0 ;
N20 G12.1 X40. Z50. ;
N30 G01 Z20. F300 ;
N40 G13.1 ;

Siemens:

N10 G00 X40. Z50. C0 ;
N20 TRANSMIT ;
N30 DIAMON ;                (Диаметральное программирование)
N40 G01 Z20. F300 ;
N50 TRANSMIT OFF ;

Ключевое отличие: В Siemens не требуется явно указывать радиус преобразования — система автоматически использует текущее значение X. В FANUC радиус можно задать явно или он берется из координаты X в команде G12.1.

Преимущества и недостатки систем

Нюансы использования фрезерного инструмента на токарных станках

Особенности кинематики токарно-фрезерной обработки

При использовании приводного инструмента на токарном станке реализуется принципиально иная кинематическая схема по сравнению с классическим фрезерованием:

Фрезерный станок:

• Заготовка неподвижна

• Фреза вращается и перемещается

Токарно-фрезерный станок:

• Заготовка вращается (медленно, при полярной интерполяции)

• Фреза вращается (высокая скорость)

• Суммарная скорость резания = V_фрезы ± V_заготовки

Расчет скорости резания при токарно-фрезерном фрезеровании

Формула результирующей скорости резания:

V_рез = V_фрезы ± V_заготовки

где:
V_фрезы = π × D_фрезы × n_фрезы / 1000
V_заготовки = π × D_детали × n_детали / 1000

Знак "+" используется при встречном фрезеровании, "−" при попутном.

Пример расчета:

Условия:

• Диаметр фрезы: 10 мм

• Обороты фрезы: 3000 об/мин

• Диаметр детали в точке обработки: 80 мм

• Обороты шпинделя при полярной интерполяции: 50 об/мин

Расчет:

V_фрезы = 3.14159 × 10 × 3000 / 1000 ≈ 94.2 м/мин
V_заготовки = 3.14159 × 80 × 50 / 1000 ≈ 12.6 м/мин

V_рез (встречное) = 94.2 + 12.6 = 106.8 м/мин
V_рез (попутное) = 94.2 - 12.6 = 81.6 м/мин

Вывод: Результирующая скорость резания при токарно-фрезерной обработке может отличаться на ±10-15% от скорости фрезы.

Рекомендации по выбору режимов резания

Таблица 3. Корректировочные коэффициенты для токарно-фрезерной обработки

Обоснование снижения параметров:

1. Меньшая жесткость системы крепления приводного инструмента

2. Вибрации от вращения заготовки

3. Ограничения по мощности привода инструмента (обычно 3-5 кВт против 10-20 кВт на фрезерных станках)

Типы инструмента и области применения

Таблица 4. Рекомендуемый инструмент для токарно-фрезерных операций

Крепление инструмента

Критически важные моменты:

1. Вылет инструмента:

   • Максимально короткий вылет (L/D ≤ 3)

   • При L/D > 4 снижать режимы на 30-40%

2. Тип цангового патрона:

   • ER-патроны: баланс цена/качество

   • Гидропатроны: максимальная жесткость (для диаметров >12 мм)

   • Термопатроны: высокая точность, но дорого

3. Биение:

   • Допустимое биение на вылете 50 мм: не более 0.015 мм

   • При биении >0.02 мм: замена патрона или правка посадочного конуса

Проверка биения перед обработкой:

(Программа проверки биения приводного инструмента)
O9999 ;
N10 G00 X100. Z100. ;
N20 T0101 M06 ;              (Приводной инструмент)
N30 G97 S3000 M03 ;          (Вращение фрезы)
N40 G00 X0 Z-50. ;           (Подвод индикатора к торцу инструмента)
N50 M00 ;                    (Пауза для измерения биения)
N60 G00 X100. Z100. ;
N70 M05 M30 ;

Измерить биение индикатором. Биение не должно превышать 0.02 мм.

Охлаждение при токарно-фрезерной обработке

Особенности подачи СОЖ:

1. Внешняя подача через сопла:

   • Давление: 15-25 бар (выше, чем при обычном точении)

   • Минимум 2 сопла: одно со стороны врезания, другое на выходе

2. Подача через инструмент (внутренняя):

   • Идеально для глубоких пазов

   • Требуется инструмент с внутренними каналами

   • Давление: 30-50 бар

3. Тип СОЖ:

   • Эмульсия: концентрация 8-12% (против 5-7% при обычном точении)

   • Масляная СОЖ: при обработке нержавеющих и жаропрочных сталей

Пример настройки в программе:

N10 M08 ;                    (Включение СОЖ)
N20 M88 ;                    (Включение внутренней подачи СОЖ, если доступно)
N30 G12.1 X35. Z50. ;
N40 G01 X32. Z48. F200 ;     (Врезание с охлаждением)
N50 Z-40. F400 ;             (Основная обработка)
N60 G00 X38. ;
N70 M09 ;                    (Выключение СОЖ)
N80 M89 ;                    (Выключение внутренней СОЖ)
N90 G13.1 ;

Контроль износа инструмента

При токарно-фрезерной обработке износ инструмента происходит быстрее из-за:

• Прерывистого резания (фреза входит и выходит из материала)

• Переменной нагрузки на зубья

• Менее эффективного охлаждения

Рекомендации:

1. Мониторинг стойкости:

   • Замер износа после каждой партии

   • Стойкость концевых фрез: 60-70% от стойкости на фрезерном станке

2. Коррекция инструмента:

   • Использовать коррекцию на износ (G41/G42 с D-кодом)

   • Периодический контроль фактических размеров обработки

3. Критерии замены:

   • Износ по задней поверхности: VB > 0.3 мм

   • Выкрашивание режущей кромки

   • Увеличение шероховатости поверхности более чем на 30%

Программа с коррекцией на радиус инструмента:

N10 G00 X100. Z100. ;
N20 T0303 M06 ;              (Фреза Ø8, коррекция D03)
N30 G97 S2000 M03 ;
N40 G00 X44. Z10. C0 ;
N50 G12.1 X40. Z10. ;
N60 G41 D03 ;                (Включение коррекции слева)
N70 G01 X38. Z8. F200 M08 ;
N80 Z-40. F500 ;
N90 G00 X44. ;
N100 G40 ;                   (Отмена коррекции)
N110 G13.1 ;
N120 G00 X100. Z100. M09 M05 ;
N130 M30 ;

Оптимизация программирования с G12.1

Использование макропрограмм для повторяющихся элементов

При необходимости обработки множества одинаковых элементов по окружности эффективно использовать параметрическое программирование.

Пример: Фрезерование 12 пазов с переменным углом:

O1000 (MAIN PROGRAM) ;
N10 G00 G90 X100. Z100. ;
N20 T0404 M06 ;
N30 G97 S1500 M03 ;

(Параметры обработки)
N40 #100=30 ;                (Начальный угол, градусы)
N50 #101=12 ;                (Количество пазов)
N60 #102=360/#101 ;          (Угловой шаг)
N70 #103=1 ;                 (Счетчик)

(Цикл обработки)
N80 WHILE[#103 LE #101] DO1 ;
  N90 G00 C#100 ;            (Позиционирование на угол)
  N100 M98 P2000 ;           (Вызов подпрограммы обработки паза)
  N110 #100=#100+#102 ;      (Следующий угол)
  N120 #103=#103+1 ;         (Инкремент счетчика)
N130 END1 ;

N140 G00 X100. Z100. M05 ;
N150 M30 ;

(Подпрограмма обработки одного паза)
O2000 ;
N10 G00 X44. Z10. ;
N20 G12.1 X40. Z10. ;
N30 G01 X38. Z8. F200 M08 ;  (Врезание)
N40 Z-35. F500 ;             (Фрезерование)
N50 G00 X44. ;               (Отвод)
N60 G13.1 ;
N70 M99 ;

Оптимизация траекторий для снижения времени обработки

1. Минимизация холостых ходов:

(НЕОПТИМАЛЬНО)
N10 G12.1 X40. Z50. ;
N20 G01 Z40. F500 ;
N30 G13.1 ;
N40 G00 X100. Z100. ;        (Большой отвод)
N50 G00 C90. ;               (Поворот)
N60 G00 X44. Z50. ;          (Возврат)
N70 G12.1 X40. Z50. ;
N80 G01 Z40. F500 ;
N90 G13.1 ;

(ОПТИМАЛЬНО)
N10 G12.1 X40. Z50. ;
N20 G01 Z40. F500 ;
N30 G00 X44. ;               (Минимальный отвод)
N40 G13.1 ;
N50 G00 C90. ;               (Поворот на безопасном расстоянии)
N60 X40. Z50. ;              (Быстрый подвод)
N70 G12.1 X40. Z50. ;
N80 G01 Z40. F500 ;
N90 G13.1 ;

Экономия времени: ~15-20% на деталях со множественными элементами.

2. Использование высокоскоростных режимов:

N10 G05.1 Q1 ;               (Режим AICC - Advanced Intelligent Contour Control)
N20 G12.1 X40. Z50. ;
N30 G01 Z-50. F800 ;         (Повышенная подача)
N40 G13.1 ;
N50 G05.1 Q0 ;               (Отключение AICC)

Режим AICC (параметр #19500-19540) сглаживает траекторию и позволяет увеличить подачу на 20-30% без потери точности.

Диагностика и отладка программ с G12.1

Пошаговая проверка программы

Этап 1: Симуляция без включения шпинделя

N10 G00 G90 X100. Z100. ;
N20 T0303 M06 ;
N30 M154 ;                   (Синхронизация C)
N40 G00 X44. Z10. C0 ;
N50 G12.1 X40. Z10. ;
N60 G01 X38. Z8. F200 ;
N70 Z-40. F500 ;
N80 G00 X44. ;
N90 G13.1 ;
N100 G00 X100. Z100. ;
N110 M30 ;

Запустить в режиме покадровой отработки (Single Block) с отключенными M03/M08. Проверить траекторию визуально.

Этап 2: Проверка с уменьшенной подачей

(Установить Feedrate Override = 10%)

Выполнить программу на воздухе с вращающимся шпинделем. Контролировать отсутствие рывков и плавность движения.

Этап 3: Пробная обработка на материале-заменителе

Использовать алюминий или пластик для первой отработки программы. Режимы резания: 150% от расчетных для стали.

Типичные сообщения об ошибках и их интерпретация

Заключение

Функция G12.1 является мощным инструментом повышения технологических возможностей токарных станков с приводным инструментом. Правильное понимание принципов полярной интерполяции и параметров системы ЧПУ позволяет:

• Сократить количество установок детали на 50-70%

• Повысить точность взаимного расположения обрабатываемых элементов в 2-3 раза

• Расширить номенклатуру деталей, обрабатываемых на токарных станках

• Снизить себестоимость изготовления сложных деталей на 20-40%

Ключевые факторы успешного применения G12.1:

1. Правильная настройка параметров стойки (#5400-#5440)

2. Учет специфики токарно-фрезерной обработки (снижение режимов на 25-40%)

3. Понимание геометрии преобразования координат (радиус детали → длина дуги)

4. Использование оптимальных траекторий (минимизация холостых ходов)

5. Контроль износа инструмента (повышенный износ при прерывистом резании)

Различные параметры стойки ЧПУ оказывают комплексное влияние на работу функции G12.1: от базовых параметров разрешения функции (#1008) до тонких настроек ускорения оси C (#8100-#8102). Настройка этих параметров требует понимания кинематики станка и специфики конкретной задачи.

Сравнение с системой Siemens показывает, что FANUC G12.1 более ориентирована на простоту использования и быстрое освоение, в то время как Siemens TRANSMIT предоставляет большую гибкость настройки за счет более сложного синтаксиса.

Практическое применение фрезерного инструмента на токарных станках требует учета множества нюансов: от особенностей кинематики до специфики охлаждения и крепления инструмента. Только комплексный подход, учитывающий все эти факторы, обеспечивает высокое качество обработки и производительность.

Список использованных источников:

1. FANUC Series 0i/0i Mate-MODEL F OPERATOR'S MANUAL. B-64484EN/02. — FANUC Corporation, 2019.

2. FANUC Series 30i/31i/32i-MODEL B OPERATOR'S MANUAL. B-64484EN-1/03. — FANUC Corporation, 2020.

3. Руководство по программированию токарно-фрезерных центров с ЧПУ FANUC. — М.: НИИТавтопром, 2018.

4. Siemens SINUMERIK 840D sl/828D Programming Manual. — Siemens AG, 2019.

5. Технология обработки на многоосевых станках с ЧПУ: Учебное пособие / Под ред. В.А. Гречишникова. — М.: МГТУ им. Баумана, 2017.

6. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.2 / Под ред. А.М. Дальского. — М.: Машиностроение, 2003.