数控机床故障诊断及维修项目一数控机床操作2.ppt

项目一数控机床操作,模块2数控机床编程,模块2数控机床编程,一、概述1数控编程是一种自动控制语言，也是人机对话的语言，它有（1）有严格的规则和格式（2）应用对象是数控机床，不同的数控系统，有不同的规定，对特定的机床，必须根据手册规定编程。（3）工艺性强，要清楚加工工艺，数控机床的特点。（4）它的步骤是分析零件图样；工艺处理；数学处理；编写程序；制作介质与程序检验等全过程。,模块2数控机床编程,2程序编制方法（1）手工编制：是指主要人工来完成数控机床程序编制各个阶段的工作，当被加工零件形状不十分复杂的程序较短时，它适用于比较规则的零件，都可以采用手工编程的方法。（2）自动编制：是指在编程的各项工作中，除拟订工艺方案外，其余工作，包括数学处理、编写程序单、制作控制介质和程序校验等各项工作均由机算机自动完成，它适用于比较复杂的零件，这一过程就称为自动编程。,模块2数控机床编程,精品课程建设,它按输入方式可以分为：（1）语言数控编程：是加工零件的几何尺寸、工艺要求、切削参数及辅助信息等是用数控语言编写成源程序后，输到计算机中，再由计算机进一步处理得到零件加工程序单。（2）图形数控编程：是指用图形输入设备（如数字化仪）及图形菜单将零件图形信息直接输入机算机，并在荧光屏上显示出来，再进一步处理，最终得到加工程序及控制介质。（3）语音数控编程：是采用语音识别器，将操作者发出的加工指令声音转变为加工程序。,模块2数控机床编程,二、数控机床的坐标系1坐标系的确定原则（JB3052-82）（1）刀具相对静止、工件运动的原则：这样编程人员在不知是刀具移近工件还是工件移近刀具的情况下，就可以依据零件图纸，确定加工的过程。（2）标准坐标系原则：即机床坐标系确定机床上运动的大小与方向，以完成一系列的成形运动和辅助运动。（3）运动方向的原则：数控机床的某一部件运动的正方向，是增大工件与刀具距离的方向。,模块2数控机床编程,图1.2.1右手笛尔直角坐标系,模块2数控机床编程,2坐标的确定,1)Z坐标轴将机床主轴沿其轴线方向运动的平动轴定义为Z轴。所谓主轴是指产生切削动力的轴，例如铣床、钻床、镗床上的刀具旋转轴和车床上的工件旋转轴。如果主轴能够摆动，即主轴轴线方向是变化的，则以主轴轴线垂直于机床工作台装卡面时的状态来定义Z轴。对于Z轴的方向，标准规定以增大刀具与工件间距离的方向为Z轴的正方向。,模块2数控机床编程,2)X坐标轴将在垂直于Z轴的平面内的一个主要平动轴指定为X轴，它一般位于与工件安装面相平行的水平面内。对于不同类型的机床，X轴及其方向有具体的规定。例如对于铣床、钻床等刀具旋转的机床，若Z轴是水平的，则X轴规定为从刀具向工件方向看时沿左右运动的轴，且向右为正若Z轴是垂直的，则X轴规定为从刀具向立柱(若有两个立柱则选左侧立柱)方向看时沿左右运动的轴，且向右为正。3)Y坐标轴Y轴及其方向则是根据X和Z轴按右手法则确定。,模块2数控机床编程,图1.2.2数控机床,模块2数控机床编程,4机床坐标系和工件坐标系机床坐标系不能直接用来供用户编程，它是帮助机床生产厂家确定机床参考点（零点）的。机床参考点由厂家设定后，用户不得随意改变，否则影响机床的精度。供用户编程的工件坐标系（编程坐标系）和机床坐标系通过机床零点发生联系。,模块2数控机床编程,5坐标系的原点（1）机床原点:指在机床上设置的一个固定的点，即机床坐标系的原点它在机床装配、调试时就确定下来了，是数控机床进行加工运动的基准参考点。数控车床，一般取卡盘端面与主轴中心的交点处；数控铣床则通常取三个坐标轴的正极限位置上。（2）编程原点:它是指根据加工零件图样选定的编制零件的原点，即编制坐标系的原点。（3）加工原点:它是加工原点也称程序原点，是指零件被装好后，相应的编程原点在机床原点坐标系中的位置。,模块2数控机床编程,6绝对坐标系和增量坐标系刀具（或机床）运动位置的坐标值是相对于固定的坐标原点给出的，即称为绝对坐标，坐标系称为绝对坐标系。刀具（或机床）运动位置的坐标值是相对于前一位置，而不是相对于固定的坐标原点给出的，称为增量坐标系统。常使用代码表中的第二坐标U、V、W表示。U、V、W分别与X、Y、Z平行且同向。U-V坐标系统称为增量坐标系统。在程序编制过程中，是使用绝对坐标系还是使用增量坐标系，可以根据需要和方便用G指令来选择,模块2数控机床编程,三、准备功能指令(G代码),表1.2.1FANUC0i车床准备功能代码表,模块2数控机床编程,模块2数控机床编程,1G00：快速定位指令格式为G00X（U）_Z（W）_X、Z为绝对编程时的目标点，U、W为相对编程时的目标点。两轴同时以机床最快速度开始运动，但不一定同时停止，即合成刀具轨迹并不一定是直线。本系统可以混合编程，如G00X_W_。,模块2数控机床编程,2G01：直线插补指令格式为G01X（U）_Z（W）_F_X、Z为绝对编程时的目标点，U、W为相对编程时的目标点，值为插补速度，单位是mm/min或mm/r，具体取决于设定为G98还是G99。,模块2数控机床编程,3G02：顺圆插补指令格式为G02X（U）_Z（W）_R（IK）_F_X、Z为绝对编程时的目标点，U、W为相对编程时的目标点，为半径（仅用于劣弧编程），、为圆心的、坐标，值为插补速度，单位是mm/min或mm/r，具体取决于设定为G98还是G99。注：采用半径量，、始终为相对量编程。,模块2数控机床编程,4G03：逆圆插补指令格式为G03X（U）_Z（W）_R（IK）_F_X、Z为绝对编程时的目标点，U、W为相对编程时的目标点，为半径（仅用于劣弧编程），、为圆心的、坐标，值为插补速度，单位是mm/min或mm/r，具体取决于设定为G还是G。注：采用半径量，、始终为相对量编程。,模块2数控机床编程,5G04：暂停指令格式为G04P(XU)_采用P时（不能用小数点），时间单位为ms，X、U时，时间单位为s。最大延时9999.999s。,模块2数控机床编程,6G20：英制单位设定指令7G21：公制单位设定指令注意：某程序若不指定G20、G21，则采用上次关机时的设定值。8G27：返回参考点检测指令格式为G27X（U）_Z（W）_9G28：返回参考点指令格式为G28X（U）_Z（W）_若机床启动后回过零点，则本指令的执行使刀架经过指定点回零，否则经过指定点移动至系统加电时的位置。,模块2数控机床编程,10G32：螺纹切削指令G32X（U）_Z（W）_F_F为螺纹长轴方向的导程（即进给速度采用mm/r）。11G50：工件坐标系设定或主轴转速限制指令值为机床零点在设定的工件坐标系中的坐标格式为G00X_Z_（坐标系设定）格式为G50S（转速限制）为最高转速。,模块2数控机床编程,例如：（1）G50S1800表示主轴最高转速为：1800r/min（2）G50XaZb（a，b）为刀具刀尖在工件坐标下的坐标值，这个值是用户编程时设定的，执行G50指令时，数控系统记忆（a，b）值，将其显示在CRT上，但刀具不作任何移动。,模块2数控机床编程,根据G50上述指令功能，对刀时先将刀尖对到（a，b）位置，执行G50指令，就相当于刀尖在工件坐标系下的（a，b）位置，也就相当于在系统建立了一个以工件原点为坐标原点的工件坐标系，此后刀尖再移动，CRT上显示的就是刀尖在工件坐标系下的坐标值了。所以在执行G50以前，刀尖必须位于（a，b）点，这一过程就称为对刀，这个点也常称为对刀点，这个点也将成为刀具相对工件运动的起始点，所以又称为起刀点。注意：用G50设立工件坐标系时，断电时将消失。工件坐标系设置如下图：,模块2数控机床编程,图1.2.3工件坐标系的设置,工件坐标系的设置以工件左端面为工件原点时：G50X200.0Z263.0以工件右端面为工件原点时：G50X200.0Z123.0,模块2数控机床编程,12G70：精加工复合循环格式为G70P_Q_F_其中P等于精加工程序段开始编号，Q等于精加工程序段结束编号。13G71：粗加工复合循环格式为G71U_R_，其中U等于向吃刀量或切深，R等于退刀量，均为半径值。G71P_Q_U_W_F_，其中P等于精加工程序段开始编号，Q等于精加工程序段结束编号，U等于向精加工余量的直径值，等于向精加工余量，为主轴转速，为进给速度。（图1.2.4）,模块2数控机床编程,图1.2.4粗加工复合循环,模块2数控机床编程,14G72：端面粗加工循环格式为G72W_R_，其中W等于Z向吃刀量，R等于Z向退刀量。G72P_Q_U_W_F_，其中P等于精加工程序段开始编号，Q等于精加工程序段结束编号，U等于向精加工余量的直径值，等于向精加工余量，为主轴转速，为进给速度。,模块2数控机床编程,图1.2.5端面粗加工循环,模块2数控机床编程,15G73：固定形状粗加工复合循环格式为G73U_W_R_，G73P_Q_U_W_F_，其中U等于向吃刀量（或切深）的半径值，W等于Z向吃刀量，R等于循环次数，P等于精加工程序段开始编号，Q等于精加工程序段结束编号，U等于向精加工余量的直径值，等于向精加工余量，为主轴转速，为进给速度（图7.1.5）。,模块2数控机床编程,图1.2.6固定形状粗加工复合循环,模块2数控机床编程,16G90：锥面切削单一循环指令格式为G90X（U）_Z（W）_R_F_锥面的定义是素线的斜度45度。车削柱面时，R=0，可以不写。,模块2数控机床编程,图1.2.7锥面切削单一循环,模块2数控机床编程,17G92：锥螺纹切削单一循环指令格式为G92X（U）_Z（W）_R_F_车削柱螺纹时，R=0，可以不写。,图1.2.8螺纹切削单一循环,模块2数控机床编程,18G94：端面切削单一循环指令格式为G94X（U）_Z（W）_R_F_端面的定义是素线的斜度45度。车削纯端面时，R=0，可以不写。,图1.2.9端面切削单一循环,模块2数控机床编程,19G96：端面恒线速度指令例如：G50S150表示控制主轴转速，使切削点的线速度始终保持在150m/min20G97：端面恒线速度注销指令例如：G97S1000表示主轴转速为1000r/min当由G96转为G97时，应对S码赋值，将保G96指令的最终值。当由G97转为G96时，若没有S指令，则按前一G96所赋值S值进行线速度控制,模块2数控机床编程,四、辅助功能(M功能)当地址M之后指定数值时，代码信号和选通信号被送到机床。机床使用这些信号去接通或断开它的各种功能。通常，在一个程序段中仅能指定一个M代码。在某些情况下，对于一些机床也可以最多指定三个M代码。M代码：M00：程序停止。M01：选择停止。M02：程序结束。M03：主轴正转。M04：主轴反转。M05：主轴停止。M08：冷却液开。M09：冷却液关。M30：程序结束，程序返回开始。M98：调用子程序。M99：子程序返回。,模块2数控机床编程,1.子程序的执行子程序由主程序或子程序调用。调用子程序的指令格式如下:如果省略了重复次数,则认为重复次数为1次。例如M98P51002；表示号码为1002的子程序连续调用5次。M98P_也可以与移动指令同时存在于一个程序段中。,模块2数控机床编程,五、S功能S功能指令用于控制主轴转速编程格式：SS后面的数字表示主轴转速，单位为r/min。六、T功能T功能指令用于选择加工所用刀具编程格式：TT后面用四位数字，前两位是刀具号，后两位是刀具长度补偿号，又是刀尖圆弧半径补偿号。例：T0505表示选用5号刀及5号刀具长度补偿值和刀尖圆弧半径补偿值。T0500表示取消刀具补偿。,模块2数控机床编程,七、数控车床的对刀对于采用相对测量系统的数控车床开机后，不论刀架在什么位置，CRT上显示的X，Z坐标值均为零，回参后，刀架上不论是什么刀，CRT上都会显示一组固定的X，Z坐标，但此时显示的坐标值是刀架基准点（刀架参考点）在机床坐标系下的坐标，而不是所选刀具刀尖点在机床坐标系下的坐标值。,模块2数控机床编程,2以手工对刀为例，说明对刀过程如下：（1）假如返回参考点后，CRT上显示的数据为X402.980，Z595.487；（2）试切工件加工外圆，测得直径52.384（刀尖的实际位置），但此时CRT上显示的坐标却为X255.364，这两个数值务必要记住；（3）刀具移开外圆试切端面，此时刀尖的实际可认为零Z0.0（工件原点在右端面），此时CRT上显示的坐标为Z295.487，这两个坐标值也务必要记住；,模块2数控机床编程,（4）为了将刀尖（起刀点）从机床坐标系下的坐标调整到工件坐标系下的坐标，需要计算在工件坐标系下的坐标，则工件坐标系的坐标变为X=402.980-255.364+52.384=300.000，Z=595.487-295.487=200.000。（5）此时执行程序G50X200.0Z300.0，刀架不移动，CRT上的显示值则立即变为X200.0，Z300.0，至此刀尖的实际位置与CRT上显示的位置统一了，且是工件坐标系的坐标。（6）完成了工件坐标系的建立，且统一在工件坐标系下（注意：此时编程时，Z值都是负值，X值用直径编程）。,模块2数控机床编程,（7）这样断电后，不必重新对刀，回参考点就确定了G50的位置，将参考点作为G50的位置，参考点的位置系统记忆，开机后只回一次参考点即可。（8）实际操作时，回参结束时，很多机床CRT显示的工件坐标系都为0；即X=0，Z=0，其实机床坐标系的原点在那里都无关紧要，只要找出刀尖与工件坐标系原点距离就可以了，只要使用时方便就可以了。,模块2数控机床编程,八、刀具补偿1刀具几何位置补偿（1）刀具几何位置补偿的意义：当多把车刀加工时，换刀后刀尖的几何位置将出现偏差，而程序编制是对同一刀尖而言的，这样就需要将各把刀的刀尖点统一到一点上来。（2）刀具几何位置补偿的设置：刀具几何位置补偿是由系统来设定的，不同的系统是不一样的，请祥见机床说明书。,模块2数控机床编程,（3）刀具几何位置补偿的实现：T代码指定刀具几何位置补偿，格式如下：T刀具号刀具补偿号说明：1）刀具号应与刀盘上的刀位号相对应。2）刀具几何位置补偿画面可以完成二个内容：刀具几何位置补偿和刀尖圆弧半径补偿。3）刀具号和刀具补偿号可以不相同，如：T0103，但此时T01号刀的几何位置补偿值和刀尖圆弧半径补偿值必须写在03号（刀补号）位置上。4）T00为取消刀具补偿,模块2数控机床编程,2刀尖圆弧半径补偿（1）刀尖圆补偿的意义：数控编程描述的是刀尖点的运动轨迹，加工时也是按刀尖对刀，如下图7.1.10中P点，但实际的车刀刀尖总有一个小圆弧，若零件加工精度要求不高，可以忽略由此造成的误差，否则应考虑刀尖圆弧半径对加工精度的影响。刀尖圆弧半径对加工精度的影响如图1.2.11所示。图1.2.10刀尖圆弧半径图1.2.11刀尖圆弧半径对加工精度的影响,模块2数控机床编程,常用的刀尖圆弧半径为0.2mm,0.4mm,0.8mm,1.2mm。为使系统能正确计算出刀具中心的实际运动轨迹，除了要给出刀尖圆弧半径R、T以外，还要给出刀具理想刀尖位置号T，各种刀具的理想刀尖位置号如图1.2.12所示。（2）刀尖圆弧半径补偿的设置：刀尖圆弧半径补偿值是在“几何位置”的画面下，用R、T（理想刀尖位置）输入的。,图1.2.12理想刀尖位置号,模块2数控机床编程,九、应用举例例1-2-1编制如图1.2.13所示零件的加工程序，要求先粗加工，后精加工，粗车后留0.2余量(单边),背吃刀量为2,切削螺纹牙深为3.60mm。选择刀具见图。(毛料为棒料),图1.2.13,模块2数控机床编程,编程：%001N10G50X200.0Z200.0N20G97S600M03T0101N30G00X42.50Z10.0N40G96S120N50G71U2.0R0.1N60G71P30Q100U0.4W0.2F0.3N70G00X0Z2.0N80G01Z0F0.15S150M09N980X22.0N100Z-20.0N110X30.0Z-40.0N120X37.7N130Z-68.0N140X42.5N150G70P30Q100N160G00X200.0Z200.0T0100M09N170T0202N180G00X42.5Z-68.0N190G01X34.0M08N200Z-64.0N210X30.0N220Z-68.0N230G00X200.0N240Z200.0T0200M09N250T0303N260G00X37.7Z-38.0N270G92X37.0Z-62.0F3.0M08N280X36.2N290X35.4N300X34.6N310X34.1N320G00X200.0Z200.0T0300M09N330M05N340M30,模块2数控机床编程,N180G00X42.5Z-68.0N190G01X34.0M08N200Z-64.0N210X30.0N220Z-68.0N230G00X200.0N240Z200.0T0200M09N250T0303N260G00X37.7Z-38.0N270G92X37.0Z-62.0F3.0M08N280X36.2N290X35.4N300X34.6N310X34.1N320G00X200.0Z200.0T0300M09N33