机床数控技术

机械工程实践中心课件,机床数控技术,目 录,第一局部 机床数控技术的基本知识 第,二,局部 数控机床的手工编程与操作,第一局部 机床数控技术的基本知识,兰州交通大学机械工程实践中心,1 有关机床数控的概念,1、数控（NC）,数字操作（Numerical control）的简称。指用数字信息通过操作装置实现对机械设备动作的操作。,2、数控系统（NCS）,数字操作系统（Numerical Control System）的简称。指采用数控技术的操作系统。,3、数控设备（NCU）,数字操作设备（Numerical Control U）的简称，指装备了数控系统的受控设备。,1 有关机床数控的概念（续）,4、机床数控技术,机床数字操作技术的简称，指用数字化的信息对机床实行操作的一门技术。,5、数控机床,数字操作机床（Numerical Control tools）的简称，指装备了数控系统的机床，包含在数控设备中。国际信息处理联盟第五技术 会对数控机床作了如下定义：数控机床是一个装有程序操作系统的机床，该系统能够逻辑地处理具有使用号码，或其它符号编码指令规定的程序。,2 数控机床的优点,2 数控机床的优点(续),数控铣削加工的零件,加工中心加工的零件,2 数控机床的优点（续）,1、适合于复杂形状零件的加工,2、加工精度和尺寸重复精度高，加工质量稳定性好。,3、实现计算机操作，排除人为误差。,4、生产效率高，经济效益明显。,5、减轻工人劳动强度，改善劳动条件，可以实现一人多机操作。,6、可以精确地计算本钱和安排生产进度，有利于生产管理的现代化。,3 数控机床的组成,1、输入输出装置,2、数控系统（亦称CNC装置）,3、伺服系统,4、位置检测装置（亦称反响元件）,5辅助装置,6机床本体,3 数控机床的组成（续）,数控机床的逻辑组成,3 数控机床的组成（续）,FANUC 系列 150,i,B型数控装置,FANUC 系列 150,i,B型数控装置,4 数控机床的工作过程,数控机床加工一个零件的过程,5 数控机床的应用范围,数控机床的应用范围,5 数控机床的应用范围（续）,1 批量小而又屡次重复生产的零件；,2 几何形状、结构复杂的零件；,3 在加工过程中必须进行多种加工的零件；,4 切削余量大的零件,5 必须严格操作公差的零件,6 需要频繁改型的零件,7 加工过程中如果发生错误将会造成严峻浪费的贵重零件,8 需要全部检验的零件；,6 数控机床的分类,二、按伺服系统类型分类,1、开环操作数控机床,6 数控机床的分类（续）,2、闭环操作数控机床,6 数控机床的分类（续）,3、半闭环操作数控机床,6 数控机床的分类（续）,二、按操作系统的特点分类,1、点位操作数控机床,6 数控机床的分类（续）,1、点位操作数控机床,6 数控机床的分类（续）,2、直线操作数控机床,6 数控机床的分类（续）,2、直线操作数控机床,6 数控机床的分类（续）,3、轮廓操作数控机床,6 数控机床的分类（续）,3、轮廓操作数控机床,6 数控机床的分类(续),三、按加工工艺及机床用途的类型分类,1、金属切削类,2、金属成型类,3、特种加工类,4、测量绘图类,四、按同时操作坐标轴数分类,1、两坐标数控机床,2、5/2坐标数控机床（两坐标半联动）,3、三坐标数控机床,4、多坐标数控机床,7 数控机床坐标系确实定,1、坐标轴确实定规则,1）假设：工件固定，刀具相对工件运动。,2）标准：右手笛卡儿直角坐标系（拇指为X 向，食指为 Y 向，中指为 Z 向）。,X,Y,Z,X、Y、Z,+A、+B、+C,X,Z,Y,+C,+B,+A,基本坐标：,X、Y、Z轴由右手定则确定,回转坐标：,A、B、C轴由右手螺旋法则确定,2、坐标轴确实定方法,顺序：先,确定,Z,轴，再确定,X,轴，最后确定,Y,轴。,1）Z轴,有主轴的机床,以平行于主轴的方向为Z坐标轴；通常规定机床的主轴作为Z坐标轴 。,没有主轴的机床,以垂直于工件装夹面的方向为Z坐标。,刀具远离工件的方向为Z轴的正方向。,+Z,数控车床,+Z,+Z,立式5轴数控铣床,立式3轴数控铣床,3）Y轴,右手笛卡儿直角坐标系（拇指为X 向，食指为 Y 向，中指为 Z 向）。,4）回转坐标 A、B、C,+Z,+X,立式5轴数控铣床,+Y,+A,+C,X,Y,Z,X、Y、Z,+A、+B、+C,X,Z,Y,+C,+B,+A,用右手螺旋法则判断。,1、数控机床程序编制的内容和步骤,8 数控加工程序的结构,1、程序的组成,8 数控加工程序的结构（续）,2、程序代号,放在程序的最开始，给零件加工程序一个编号，以便进行程序检索，并说明该零件加工程序开始。,格式：,O_ _ _ _,说明：,程序名由字母O(或P或符号)以及18位数字组成。,举例：,O0001,8 数控加工程序的结构(续),3、程序段,由假设干单节组成，每一个单节由程序段号(顺序号)、程序内容、程序段结束符组成。,格式：,N_ G_ X_Y_Z_ F_ S_ T_ M_,；,说明：,N程序段号，后跟15位数字；,G、M指令代码，后跟2位数字；,X,、,Y,、,Z _. _,进给,坐标轴,及进给量；,F进给速度功能；,S主轴功能；,T刀具功能,；,; ,程序段结束符。,举例：,N30 G01 G42 X150. Y400. F200;,8 数控加工程序的结构(续),4、程序结束标志,放在程序的末尾，说明该程序(或子程序)结束。,格式：,M02;,或,M30;,或,M99;,说明：,M02 (,或,M30),为主程序结束标志，,M99,为子程序结束标志。,举例：,M02;,8 数控加工程序的结构(续),5、子程序,在程序中把某些固定顺序或重复出现的程序单独抽出来、编成一个程序供调用。,格式：,与主程序同。,说明：调用格式为,M98 P- L-,。,8 数控加工程序的结构(续),举例：,8 数控加工程序的结构（续）,9 数控机床的插补功能,一、快速定位指令（,G00,指令）,1,功能：从所在点，按机床提供的快速进给速度移动到规定位置。,2,格式：,G00 X- Y- Z-,；,3,说明：,（,1,）,G00,模态指令；,（,2,）,G00,快速定位的速度与以前程序段中的进给速度无关；,（,3,）,G00,开始时刀具逐渐加速至设定速度，快速移动接近目标点后，再减速至目标点；,（,4,）不能用于切削加工。,9 数控机床的插补功能(续),二、直线插补（,G01,指令）,1,、功能：以给定的进给速度，采用直线插补方式进行切削加工。,2,、格式：,G01 X- Y- Z- F-,；,3,、说明：,模态指令；,最初的,G01,指令单节中的速度,F,必须指定，否则进给速度被认为是,0,，执行程序时，机械不能动，并产生警示。,9 数控机床的插补功能(续),三、圆弧插补指令（,G02,，,G03,指令）,1,、功能,使刀具在给定平面内，以给定的进给速度进行顺时针（逆时针）圆弧插补加工，切削出圆弧轮廓。,2,、格式,G17 G02,（,G03,）,X- Y- I- J- F-,；,XY,平面,R-,G18 G02,（,G03,）,X- Z- I- K- F-,；,XZ,平面,R-,G19 G02,（,G03,）,Y- Z- J- K- F-,；,YZ,平面,R-,第二局部 数控机床的手工编程与操作,兰州交通大学机械工程实践中心,1 数控车床的手工编程,1. 熟悉数控车床的操作面板,2. 采用单段运行方式练习数控车床的常用加工指令操作,1 数控车床的手工编程,3. 手工编程,如下图工件，毛坯为45120棒材，材料为45钢，数控车削端面、外圆。,（1）根据零件图样要求、毛坯情况，确定工艺方案及加工路线,1）对短轴类零件，轴心线为工艺基准，用三爪自定心卡盘夹持45外圆，使工件伸出卡盘80，一次装夹完成粗精加工。,2）工步顺序, 粗车端面及40外圆，留1精车余量。, 精车40外圆到尺寸。,1 数控车床的手工编程,(续),（2）选择机床设备,根据零件图样要求，选用经济型数控车床即可到达要求。应选用SK50型数控卧式车床。,（3）选择刀具,根据加工要求，选用两把刀具，T01为90粗车刀，T03为90精车刀。同时把两把刀在自动换刀刀架上安装好，且都对好刀，把它们的刀偏值输入相应的刀具参数中。,（4）确定切削用量,切削用量的具体数值应根据该机床性能、相关的手册并结合实际经验确定，详见加工程序。,（5）确定工件坐标系、对刀点和换刀点,确定以工件右端面与轴心线的交点O为工件原点，建立XOZ工件坐标系。,采用手动试切对刀方法（操作与前面介绍的数控车床对刀方法基本相同）把点O作为对刀点。换刀点设置在工件坐标系下X55、Z20处。,1 数控车床的手工编程,(续),（6）编写程序(以SK50车床为例),按该机床规定的指令代码和程序段格式，把加工零件的全部工艺过程编写成程序清单。该工件的加工程序如下：,N0010 G59 X0 Z100 ；设置工件原点,N0020 G90,N0030 G92 X55 Z20 ；设置换刀点,N0040 M03 S600,N0050 M06 T01 ；取1号90偏刀，粗车,N0060 G00 X46 Z0,N0070 G01 X0 Z0,N0080 G00 X0 Z1,N0090 G00 X41 Z1,N0100 G01 X41 Z-64 F80 ；粗车40外圆，留1精车余量,N0110 G28,N0120 G29 ；回换刀点,N0130 M06 T03 ；取3号90偏刀，精车,N0140 G00 X40 Z1,N0150 M03 S1000,N0160 G01 X40 Z-64 F40 ；精车40外圆到尺寸,N0170 G00 X55 Z20,N0180 M05,N0190 M02,2 数控车床的操作,1.安装,1）工装夹具; 2）工件毛坯; 3）刀具,2.程序的输入（手动输入或RS-232接口输入）,3.对刀建立工件坐标系,对刀的目的是确定程序原点在机床坐标系中的位置，对刀点可以设在零件上、夹具上或机床上，对刀时应使对刀点与刀位点重合。,1）外径刀的对刀方法,Z向对刀如(a)所示。先用外径刀将工件端面(基准面)车削出来；车削端面后，刀具可以沿X方向移动远离工件，但不可Z方向移动。Z轴对刀输入：“Z0测量”。,X向对刀如(b)所示。车削任一外径后，使刀具Z向移动远离工件，待主轴停止转动后，测量刚刚车削出来的外径尺寸。例如，测量值为50.78mm, 则X轴对刀输入：“X50.78测量”。,2 数控车床的操作,(续),2）内孔刀的对刀方法,类似外径刀的对刀方法。,Z向对刀内孔车刀轻微接触到己加工好的基准面（端面）后，就不可再作Z向移动。Z轴对刀输入：“Z0测量”。,X向对刀任意车削一内孔直径后，Z向移动刀具远离工件，停止主轴转动，然后测量已车削好的内径尺寸。例如，测量值为45.56mm，则X轴对刀输入：“X45.56测量”。,3）钻头、中心钻的对刀方法,Z向对刀如（a）所示。钻头(或中心钻)轻微接触到基准面后，就不可再作Z向移动。Z轴对刀输入：“Z0测量”。,X向对刀如（b）所示。主轴不必转动，以手动方式将钻头沿X轴移动到钻孔中心，即看屏幕显示的机械坐标到“X0.0”为止。X轴对刀输入：“X0测量”。,2 数控车床的操作,(续),4.程序的试运行,1）机床锁定图形模拟运行（锁定刀具，X、Y轴移动）,2）去掉毛坯空运行（利用空运行按钮完成）,5.试切,1）单段运行,2）慢速连续切削,6.程序的修改,7.再次试切（如有问题返回6）,8.正常切削加工,演讲完毕，谢谢观看！,