任务3简单阶梯轴加工.ppt

山东科技职业学院机电学院 任务3 简单阶梯轴加工 作业本封面填写要求 学号末两位数 课程名称 姓名 班级 作业本 机床操作 任务1数控车床面板功能数控车床手动操作与试切削 高级坐标车床效率极低任务2数控车床试切对刀及MDI检验 切削效率也不高任务3简单阶梯轴加工 G00 G01 数控车床程序输入与编辑效率最高的运行方式 本次上机任务 自动运行的方法加工出图示零件 零件图如右所示 所有表面粗糙度均为Ra3 2 m 毛坯尺寸 55 55试编程并加工该零件 轴的加工内容 一简单阶梯轴加工二槽加工及切断三外圆锥及圆弧的加工四螺纹的加工五复杂轴类加工 任务3 简单阶梯轴加工 学习目标 1 知识目标 进一步理解机床坐标系 工件坐标系及建立方法 掌握数控编程的方法和步骤 掌握程序的结构 掌握M指令 主轴正转 反转 停止 S指令 主轴转速 F指令及运动路径控制指令指令 G00 G01 2 技能目标 掌握自动运行的操作方法 进一步掌握数控车床对刀方法及验证方法 会处理数控机床简单报警 程序的结构 以上程序中每一行即称为一个程序段 共由10个程序段组成 每个程序段以序号 N 开头 此处也可以省略 M02 或M30 作为整个程序的结束 O0100 N10G50X200Z150T0100 N20G96S150M03 N30G00X20Z6T0101 N40G01Z 30F0 25 N50X50 N60X60Z 70 N70X90 N80G00X200Z150T00 N90M05 N100M02 程序主体 由程序号 程序内容 程序结束三个基本部分组成 程序号 程序结束 2 4 1加工程序的结构 P44 1 开始符 EP 默认或省略 2 程序号 名 有两种形式 ISO O和4位正整数 FANUC 如O0001 SIEMENS CH01 MPF 2个字母与数字混合组成 注 一般不需段号 程序号是零件程序的存储代号 与文件名的作用相似 方便检索 3 程序主体 多个程序段 每个程序段占一行 可有多个指令 用 或 LF 结束 可以有段号 即顺序号 4 程序结束指令 M02或M30 必须单独一行 5 程序结束符 2 程序段 一个程序段由若干个功能指令字组成 用来指定一个加工步骤 其推荐格式为 字地址可变程序段的格式 3 字与地址符 定义 字是一系列按规定排列的字符 作为一个信息单元存储 传递和操作构成形式 一个 字 由一个英文字母与随后的若干位十进制数字组成 这个英文字母称为地址符 即 字 是由和 组成的 共有类 其中 除行号字N和尺寸字 X Y Z A B C 外 均可称 地址符 数字 符号 7 指令 4 字符与代码的两种标准 ISO 标准代码FANUC系统EIA 美国电子工业协会 标准代码SIEMENS系统不同标准 但只有部分指令不同 2 4 3常用地址符及其含义 字及其功能 以FANUC系统为例 N 段号字 G 准备功能字 G指令 见表3 1 P48 X Y Z A B C I J K等 尺寸字 坐标值 P45 F 进给功能字 F指令 单位 P56 S 主轴转速功能字 S指令 单位 P56 T 刀具功能字 T指令 P56 M 辅助功能字 M指令 见表3 2 P59 2 4 3常用字含义详解 字及其功能 以FANUC系统为例 N 顺序号 后加4位数字 一般在每把刀具或每个加工阶段前使用 以便于检查 如 N0020 N20段号的数字大小的顺序不表示加工或控制顺序 只是程序段的识别标记 以便于查找和编辑 在编程时 数字可以不连续 也可以大小颠倒 还可以部分或全部省略 但一般习惯按顺序并以5或10的倍数编程 以备插入新的程序段 G 准备功能字 G指令 P48 见表3 1 3 1数控编程概述 P48 1 G指令 见表3 1 的别称 3个准备功能指令G功能指令G代码指令分类 是否续效 两大类 模态 非模态G指令从功能上可分为三种 注 在不同的数控系统中 同一个G代码的功能可能会不同 同组模态G代码相互替代 G指令从功能上可分为三种 1 加工方式G代码 执行时机床有相应动作 如01组的指令 G01G02G03G90G92G94等 格式 G X Z 2 功能选择G代码 相当于功能开与关的选择 编程时不用指定地址符 如05组06组12组指令 其中G21公制G22英制 G97恒转速G96恒线速 G98每分钟进给 G99每转进给等 3 参数设定或调用G代码 如G50坐标设定 G54执行只调用系统参数 机床不会动作 注 有标记 的指令表示开机后默认的指令 缺省准备命令一个程序段中若使用一个以上同组的代码则最后一个有效 表3 1常用G功能字的含意P48 2 4 3常用字含义详解 字及其功能 以FANUC系统为例 N 顺序号 后加4位数字 一般在每把刀具或每个加工阶段前使用 以便于检查 如 N0020 N20 G 准备功能字 G指令 P48 尺寸字 坐标值 X Y Z A B C I J K U V W等 P45车床相对坐标编程 U W 2 4 3常用地址符及其含义 以FANUC系统为例 F 进给功能字 F指令 F功能单位 P56数控车床 G99 mm r或G98mm min 开机默认r min数控铣床 mm min in min 或r min 开机默认mm min或in min格式 F G99 每转进给量 表示主轴每转一转刀具进给量 如 G99F0 2 表示主轴每转一转刀具进给0 2mm 即指定进给量f 0 2mm r G98 每分钟进给量 表示刀具进给速度 如 G98F100 表示刀具进给速度为 f 100mm min FANUC系统使用F功能时注意 1 G98与G99只能相互取消 2 数控车床默认为G99 数控铣床 加工中心默认为G94进给速度mm min 3 F功能为续效代码 在G01G02G03等方式下一直有效 直至出现新的F所取代 在G00快速进给时F无效 4 进给量F在实际加工时可在一定范围内调节 由控制面板上的倍率按键调节控制 范围在0 120 5 车削螺纹时因主轴转速与刀具严格对应 故分倍率开关无效 固定在100 2 4 3常用地址符及其含义 以FANUC系统为例 S 主轴转速功能字 S指令 P56单位 车床 r min或m min铣床 r min作用是控制主轴的转速 在数控车床上 单位用G96 恒线速 和G97 恒转速 两种方式指定 机床开机后默认为G97功能 G97 恒转速 格式 G97S 表示主轴每分钟转数 如 G97S1000 表示主轴每分钟转数为1000转恒定不变 单位为r min G96 恒线速 格式 G96S 表示切削点的线速度不变 即切削时工件上任一点的切削速度是固定的 如 G96S150 表示切削速度恒为150m min 此时转速会由数控系统自动控制做相应变化 例 G96 恒线速 例 G96S150表示切削点线速度控制在150m min 对图中所示的零件 为保持A B C各点的线速度在150m min 则各点在加工时的主轴转速分别为 由 n D 1000得n 1000 D nA 1000 150 40 1193r minnB 1000 150 60 795r minnC 1000 150 70 682r min 注 主轴最高转速限定 格式 G50S 例如 G50S2000表示限制主轴的最高转速为2000r min 为什么要用恒线速度和限制主轴最高转速 在车削端面或工件直径变化较大时 为了保证车削表面质量一致性 使用恒线速度G96控制 当工件直径变化不大时一般选用G97恒转速控制 用恒线速度控制加工端面 锥面和圆弧面时 由于X轴的直径D值不断变化 当刀具接近工件的旋转中心时 主轴的转速会越来越高 采用主轴最高转速限定指令 可防止因主轴转速过高 离心力太大 产生危险及影响机床寿命 故用G96恒线速时必须配合G50限速使用 在FANUC系统的数控车床中 2 4 3常用地址符及其含义 以FANUC系统为例 刀具功能字 T指令 T功能 P56也称刀具功能 作用是指定刀具和刀具补偿 在FANUC系统中 格式为 TXXXX 即 由字母T和后面的4位数字组成 前两位数字为刀具号后两位数字为刀具偏置号 对应该刀具的偏置量应当通过对刀操作预先在偏置存储器中设定 如 T0101表示选择1号刀执行1号补偿值 T0205表示选择2号刀执行5号补偿值 如果取消刀补用Txx00 在换刀时一般先执行Txx00 2 4 3常用地址符及其含义 以FANUC系统为例 F 进给功能字 F指令 单位 P56 S 主轴转速功能字 S指令 单位 P56 T 刀具功能字 T指令 P56 M 辅助功能字 M指令 见表3 2 P59 见表3 2辅助功能M代码 续表 回顾记忆 常用地址符及其含义 字及其功能 以FANUC系统为例 N 段号字 G 准备功能字 G指令 见表3 1 P48 X Y Z A B C I J K等 尺寸字 坐标值 P45 F 进给功能字 F指令 单位 P56数控车床 数控铣床 S 主轴转速功能字 S指令 单位 P56数控车床 数控铣床 T 刀具功能字 T指令 P56 M 辅助功能字 M指令 见表3 2 P59 G00指令使用 快速定位指令G00 G00指令使刀具以点控制方式 从刀具所在点快速移动到目标点 它只是快速定位 对中间空行程无轨迹要求 G00移动速度是机床设定的空行程速度 与程序段中的进给速度无关 格式 G00X U Z W 说明 1 G00指令刀具相对于工件从当前位置 各轴以系统预先设定的速度快速移动到指定的下一个定位点 先快速接近终点时进行减速 目的是节省非加工时间 G00指令使用说明 1 G00指令 各轴以系统预先设定的速度 快速移动 目的是节省非加工时间 2 G00指令中的快进速度由机床参数对各轴分别设定 不能用程序规定 由于各轴以各自速度移动 不能保证各轴同时到达终点 因而联动直线轴的合成轨迹并不总是直线 为防止刀具与工件与尾座碰撞 在编写G00时 X与Z最好分开写 靠近工件时首先沿Z轴 然后再沿X轴运动 返回换刀位置时先沿X轴运运 再沿Z轴运动 3 快移速度可由面板上的快速修调旋钮修正 4 G00一般用于加工前快速定位或加工后快速退刀 5 G00为模态功能 可由G01 G02 G03或G32功能注销 6 在程序中F指令对G00指令无效 例题 刀具由A B快速定位 程序 G00X60Z100 或G00U40W80 执行该段程序时 刀具从点A 60 60 以快速进给速度运动到点B 60 100 注意事项 使用G00指令时 刀具的实际运动路线并不一定是直线 而常常是一条折线 因此 要注意刀具是否与工件和夹具发生干涉 对不适合联动的场合 各轴可单独运动 如车床的进退刀运动 直线进给指令G01 G01指令使刀具以一定的进给速度 从所在点出发 直线移动到目标点 格式 G01X U Z W F 说明 1 G01指令刀具从当前位置以轴联动的方式 按程序段中F指令规定的合成进给速度 直线各轴的分速度与各轴的移动距离成正比 以保证指令各轴同时到达终点 按合成的直线轨迹移动到程序段所指定的终点 2 实际进给速度等于指令速度F与进给速度修调倍率的乘积 3 G01和F都是模态代码 如果后续的程序段不改变加工的线型和进给速度 可以不再书写这些代码 4 G01可由G00 G02 G03或G32功能注销 5 直线插补可实现纵切外圆 横切端面 斜切锥面等形式的直线插补运动 例题 刀具由A B直线移动 程序 G01X60Z100F 或G01U40W80F 执行该段程序时 刀具从点A 60 60 直线运动到点B 60 100 2 4 4数控机床编程的方法和步骤P46图2 28 1 工艺分析 分析零件图样 2 制定工艺方案 最终确定出合适的走刀路线 P20 2 2数控加工工艺分析 3 数学处理 课本将此项划入 3 中 任务 计算基点或节点的坐标值 4 编写零件加工程序 5 程序检验 方法 机床空运转方式 图形模拟 刀具运动轨迹 采用易切材料试切 试件 6 加工工件 7 保存程序 原因 内存有限 防止误操作而删除程序 2 编制方法 课本P47 见课本P47 6 程序编制 1 手工编程 本课程主要任务适合 形状不太复杂的零件特点 耗费时间长 易出错 无法胜任复杂形状零件的编程 2 计算机自动编程 完成除分析图样和制定工艺方案外的工作 特点 编程工作效率高 可解决复杂形状零件的编程 课堂测验 O1111 N10T0101 N20G00X50 Z5 M03S800 N30G01Z 50 5F0 2 N40Z 15 N50X56 N60G00X100 N70Z100 M05 N80M30 3程序主体 内容 模态字 简化编程 辅助功能字 T G F X M 地址符 程序段 1 开始符 此处省略 2 程序号 名 4 程序结束指令 5 程序结束符 小结 2 4数控加工程序的格式及编程方法2 4 1加工程序的结构2 4 2程序段格式2 4 3常用地址符及其含义2 4 4数控程序的编制方法及步骤 FANUC0IT系统设定工件坐标系方法 一 形状偏置对刀 将刀偏值写入参数从而获得工件坐标系 试切X外圆测量后输入直径量点击 测量 可 再试切端面输入Z0点击 测量 即可 使用时直接用如T0303调用 编程 这种方法操作简单 可靠性好 通过刀偏与机械坐标系紧密的联系在一起 只要不断电 不改变刀偏值 工件坐标系就会存在且不会变 即使断电 重启后回参考点 工件坐标系还在原来的位置 二 在MDI状态下使用G50设定工件坐标系三 运用G54 G59设定工件坐标系 图4 12刀具补偿设定画面P75 刀尖圆弧半径补偿的实现 FANUC0I系统设定工件坐标系方法 一 形状偏置对刀 将刀偏值写入参数从而获得工件坐标系偏置值 二 在MDI状态下使用G50设定坐标系试切测直径量 保持X不变退刀到靠近右端面处沿X向进给负直径量 到达中心 使用G50X0Z0并运行 再运行G00X100Z100等 则在程序中直接使用G50X100Z100即可 对刀后将刀移动到G50设定的位置才能加工 对到时先对基准刀 其他刀的刀偏都是相对于基准刀的 三 运用G54 G59设定坐标系 FANUC0I系统设定工件坐标系方法 一 形状偏置对刀二 在MDI状态下使用G50设定坐标系三 运用G54 G59设定坐标系这种坐标系是相对于参考点不变的 与刀具无关 方法为 试切外圆测量直径 沿Z向退刀至靠近右端面在MDI状态下切至端面中心 把当前的坐标值直接输入G54或G55等点击测量 使用时直接调用G54 G59等即可 这种方法适用于批量生产且工件在卡盘上有固定装夹位置的加工 重点掌握 系统操作面板 G54 G59 FANUCOI形状偏置对刀操作的步骤 1 选刀 使用T0X00指令 如对第一把刀在MDI下用T0100 2 设置主轴转速 可在MDI下设定 一般为400 600r min 3 手动方式使刀具快速接近工件4 在手轮方式下试切工件外圆 保持X方向不变刀具沿Z向退刀 主轴停转 使用测量工具 测量试切后外圆直径并输入刀补表中对应刀具序号中 点击 测量 键 5 在手轮方式下试切工件右端面 保持Z向不变刀具沿X向退刀 主轴停转 在刀补表中对应刀具序号中输入Z0 点击 测量 键 6 对刀结束 使用时在程序中直接调用 T0X0X即可 五 技能训练 1 MDI操作 一 MDI手动数据输入的操作步骤 按下键 使机床运行于MDI 手动输入 工作模式 按下程序键 屏幕显示如图1 5 4 按 MDI 软键 自动出现加工程序名 O0000 输入测试程序 如 M3S500 按数控启动键 运行测试程序 如遇M02或M30指令停止运行或按复位键结束运行 五 技能训练 MDI的操作说明 MDI MDA 手动数据输入的操作说明 FANUC系统中MDI手动输入程序不能被存贮 SIEMENS系统中 按动 数控启动 键后 运行中的程序段不能被编辑 FANUC 执行完毕后 输入区的内容不保留 SIEMENS 执行完毕后 输入区的内容仍保留 当数控启动键再次被按下时 机床重新运行 法那克0i系统最多可输入10个程序段 西门子802S C只能输入一个程序段 五 技能训练 试切法 对刀 二 试切法 对刀及检验方法1 工件装夹2 刀具装夹3 对刀操作就是找出工件坐标系原点在机床坐标系中的位置 坐标值 4 对刀 检验 MDI 上机课的基本要求 每次都要尽可能完成对一个零件的加工 一般按照课本上的例题或作业题 不能玩游戏 上网或聊天 更不能旷课 迟到或早退 最终掌握数控加工仿真软件的使用与编程 为考证和就业做好充分准备 课程学习的要求 措施 大环境 学校的所有教学都要革新课上老师讲重点 难点 尽可留出时间给同学们练习 学习钻研 并答疑 大量的较简单的内容必须以同学们课余时间自学为主 老师适当辅导 课上 课后 唯有如此 才能培养同学们的学习能力 持续发展能力 促进就业 学习数控编程的一点经验 掌握数控编程基本方法并在此基础上有更大的提高 必须进行大量的编程练习和实际操作 在实践中积累丰富的经验 学习数控编程的一点经验 编程前 要做大量的准备工作 如 1 了解数控机床的性能和规格 2 熟练掌握数控系统的功能及操作 3 加强工艺 刀具和夹具知识的学习 掌握工艺编制技术 合理选择刀具 夹具及切削用量等 将工艺等知识融入程序 提高程序的质量 学习数控编程的一点经验 4 养成良好的编程习惯和风格 如程序中要使用程序段号 字与字之间要有空格 多写注释语句等 使程序清晰 便于阅读和修改 5 编程时尽量使用循环指令 子程序及宏功能指令 以减少主程序的长度