CNC五阶培训-铣床L1教材-NC知识与程序写作-12080.docx

CNC五阶段培训学程第一阶 CNC铣床基础知识与程序写作 2020/01/28 共29页CNC五阶段培训学程第一阶CNC铣床基础知识与程序写作(CNC程序编辑与仿真)仁安資訊科技股份有限公司2012年08月06日目 录1. 數值控制的基本概念51.1 數值控制簡介51.2數值控制的基本概念51.3 座標軸 G90 G91 絕對與增量指令61.4 輔助機能M.S.T.F71.5刀具使用的基本知識92. 材料設定與刀具設定132.1 選擇機器種類132.2設定材料132.3 選擇刀具143. 程式編輯193.1銑削的刀具路徑193.2程式起頭193.3粗銑部份213.4精銑部份213.5副程式部份223.6鑽孔部份234. 檔案管理284.1 建立管理資料夾285. 程式模擬301. 數值控制的基本概念1.1 數值控制簡介1.1.1數值控制（Numerical Control，即NC，簡稱數控），就是將被加工的機械零件的相關要求，通過相應的數值計算結果，以數值形式來表示諸如形狀、尺寸、精度等資訊，並將計算結果轉換成控制裝置所能夠接受的指令信號傳送到電子控制裝置，由該控制裝置驅動機床刀具（或工作臺、加工零件）等運動而加工出所要求的零件。1.1.2電腦數值控制（Computer Numerical Control ，即CNC）,將電腦與數值控制直接結合起來，由電腦完成數值計算，並直接發出控制指令參與控制過程，也稱為數值程式控制。n一般地，所謂電腦數值程式控制，就是電腦根據輸入的指令和資料，通過相應的電腦程式控制生產機械（如各種加工機床）或繪圖器等按規定的工作順序、運動軌跡、運動距離和運動速度等規律自動地完成相關工作的自動化控制方法。1.2數值控制的基本概念CNC銑床或MC是依據座標系統來確定其刀具運動的路徑，因此座標系統對CNC程式設計級為重要。CNC工具機各軸的標註，CNS(中國國家標準)是採用右手直角座標系統。如圖1-1所示，大拇指表示X軸，食指表示Y軸，中指表示Z軸，且手指頭轉動的方向為正向。圖1-1座標軸X、Y、Z軸向是用於標註線性移動軸；另外定義三個旋轉軸，繞X軸旋轉者稱為A軸，繞軸旋轉者稱為軸，繞軸旋轉者稱為軸。三旋轉軸的正方向皆定義為順著移動軸正方向看，順時針迴轉為正，逆時針迴轉為負，如圖1-2所示。圖1-2旋轉軸圖1-3所示，標示於CNC工具機上的座標軸所形成的座標系稱為機械座標系，一般CNC銑床或MC在機械上會貼上機械座標系的軸向。圖1-3機械座標系、程式座標系1.3 座標軸 G90 G91 絕對與增量指令CNC程式除了一些基本設定，如程式原點，刀具號碼，主軸轉速，進給速率等外，最主要的是命令刀具移動或切削至某一座標。而座標位置的表示有絕對值和增量值兩種。絕對值是以程式原點為依據來表示座標位置；增量值是以前一點為依據來表示兩點間實際的向量值（包括距離和方向）。CNC銑床或MC大都以G90指令設定X、Y、Z數值為絕對值；用G91指令設定X、Y、Z數值為增量值。以圖1-4、圖1-5說明兩者差異。圖1-4由A點移動至B點用絕對值表示：G90 G00 X92. Y60. Z20. ;圖1-5由A點移動至B點用增量值表示：G91 G00 X-58. Y-40. Z-30. ;1.4 輔助機能M.S.T.F1.4.1 輔助機能M(又稱為M機能)：在數值控制機械上，有些單純的開（ON）或關（OFF）的動作，如主軸正轉、主軸停止、切削液開、切削液關等，用位址M後面接2位數字組成指令，稱為輔助機能。在同一單節中若有兩個M機能出現時，雖其動作不相衝突，但以排列在最後面的M機能有效，前面的M機能皆被忽略而不執行。表1-1列出較常用的M機能之指令與其功能。指令功能M00程式停止M01選擇性程式停止M03主軸正轉M04主軸反轉M05主軸停止M06自動換刀M08切削液開M09切削液關M30程式結束M98主程式呼叫副程式M99副程式結束，回主程式表1-1常用M機能表1.4.2 主軸轉速機能S(又稱為S機能)：S機能係用於指定主軸的迴轉速數值（rpm），如其指令數值大於或小於製造商所設定之最高或最低轉速時，將以廠商所設定的最高或最低轉速為實際轉速。S指令只是設定主軸轉速大小，並不會使主軸迴轉，需有M03(主軸正轉)或M04(主軸反轉)指令時，主軸才會開始旋轉。一般MC的轉速大約由06000rpm。1.4.3 刀具機能T(又稱為T機能)：當T機能被執行時，被呼叫的刀具會轉至準備換刀位置，但無換刀作，需有M06(自動換刀)指令才會執行換刀動作，因此T指令可在換刀指令M06之前即設定，以節省換刀時等待刀具之時間。1.4.4 進給率機能F(又稱為F機能)：F機能係用於控制刀具移動時的速率，F後面所接數值代表每分鐘刀具進給率，單位為mm/min。F機能指令值如超過製造商所設定之範圍時，則以製造商所設定之最高或最低進給率為實際進給率。1.5刀具使用的基本知識隨著數控機床在生產實際中的廣泛應用，量化生產線的形成，數控程式設計已經成為數控加工中的關鍵問題之一。在數控程式的編制過程中，要在人機交互狀態下即時選擇刀具和確定切削用量。因此，程式設計人員必須熟悉刀具的選擇方法和切削用量的確定原則，從而保證零件的加工品質和加工效率，充分發揮數控機床的優點，提高企業的經濟效。1.5.1刀具的選擇刀具的選擇應根據機床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相關因素正確選用刀具及刀柄。刀具選擇總的原則是：安裝調整方便、剛性好、耐用度和精度高。在滿足加工要求的前提下，儘量選擇較短的刀柄，以提高刀具加工的剛性。選取刀具時，要使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸相適應。生產中，平面零件周邊輪廓的加工，常採用立銑刀；銑削平面時，應選硬質合金刀片銑刀；加工凸台、凹槽時，選高速鋼立銑刀；加工毛坯表面或粗加工孔時，可選取鑲硬質合金刀片的玉米銑刀；對一些立體型面和變斜角輪廓外形的加工，常採用球頭銑刀、環形銑刀、錐形銑刀和盤形銑刀。在進行自由曲面(模具)加工時，由於球頭刀具的端部切削速度為零，因此，為保證加工精度，切削行距一般採用頂端密距，故球頭常用於曲面的精加工。而平頭刀具在表面加工品質和切削效率方面都優於球頭刀，因此，只要在保證不過切的前提下，無論是曲面的粗加工還是精加工，都應優先選擇平頭刀。另外，刀具的耐用度和精度與刀具價格關係極大，必須引起注意的是，在大多數情況下，選擇好的刀具雖然增加了刀具成本，但由此帶來的加工品質和加工效率的提高，則可以使整個加工成本大大降低。在加工中心上，各種刀具分別裝在刀庫上，按程式規定隨時進行選刀和換刀動作。因此必須採用標準刀柄，以便使鑽、鏜、擴、銑削等工序用的標準刀具迅速、準確地裝到機床主軸或刀庫上去。程式設計人員應瞭解機床上所用刀柄的結構尺寸、調整方法以及調整範圍，以便在程式設計時確定刀具的徑向和軸向尺寸。目前我國的加工中心採用TSG工具系統，其刀柄有直柄（3種規格）和錐柄（4種規格）2種，共包括16種不同用途的刀柄。在經濟型數控機床的加工過程中，由於刀具的刃磨、測量和更換多為人工手動進行，佔用輔助時間較長，因此，必須合理安排刀具的排列順序。一般應遵循以下原則：(1) 儘量減少刀具數量(2) 一把刀具裝夾後，應完成其所能進行的所有加工步驟(3) 粗精加工的刀具應分開使用，即使是相同尺寸規格的刀具(4) 先銑後鑽(5) 先進行曲面精加工，後進行二維輪廓精加工(6) 在可能的情況下，應盡可能利用數控機床的自動換刀功能，以提高生產效率等。1.5.2 加工過程中切削用量的確定合理選擇切削用量的原則是：粗加工時，一般以提高生產率為主，但也應考慮經濟性和加工成本；半精加工和精加工時，應在保證加工品質的前提下，兼顧切削效率、經濟性和加工成本。具體數值應根據機床說明書、切削用量手冊，並結合經驗而定。具體要考慮以下幾個因素： (1) 切削深度t。在機床、工件和刀具剛度允許的情況下，t就等於加工餘量，這是提高生產率的一個有效措施。為了保證零件的加工精度和表面粗糙度，一般應留一定的餘量進行精加工。數控機床的精加工餘量可略小於普通機床。(2) 切削寬度L。一般L與刀具直徑d成正比，與切削深度成反比。經濟型數控機床的加工過程中，一般L的取值範圍為：L=（0.60.9）d。(3) 切削速度v。提高v也是提高生產率的一個措施，但v與刀具耐用度的關係比較密切。隨著v的增大，刀具耐用度急劇下降，故v的選擇主要取決於刀具耐用度。另外，切削速度與加工材料也有很大關係，例如用立銑刀銑削合金剛時，v可採用8m/min左右；而用同樣的立銑刀銑削鋁合金時，v可選200m/min以上。(4) 主軸轉速n(r/min)。主軸轉速一般根據切削速度v來選定。計算公式為：v=nd/1000。數控機床的控制台上一般備有主軸轉速修調（倍率）開關，可在加工過程中對主軸轉速進行整倍數調整。(5) 進給速度vF。vF應根據零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和工件材料來選擇。vF的增加也可以提高生產效率。加工表面粗糙度要求低時，vF可選擇得大些。在加工過程中，vF也可通過機床控制台上的修調開關進行人工調整，但是最大進給速度要受到設備剛度和進給系統性能等的限制。加工圖使用刀具：T01 8mm端銑刀粗銑T02 8mm端銑刀精銑T03 3mm中心鑽頭T04 7.8mm鑽頭T05 8H7鉸刀T06 6mm鑽頭2. 材料設定與刀具設定2.1 選擇機器種類開啟新檔，選擇機器設定檔。2.2設定材料工作圖胚料為976015。切換至【材料】頁籤，勾選【使用材料設定】，並輸入設定值。設定材料 長度=97，寬度=60，高度=15，+X=0，+Y=60，+Z=0。 2.3 選擇刀具T01 8mm端銑刀粗銑T02 8mm端銑刀精銑T03 3mm中心鑽頭T04 7.8mm鑽頭T05 8H7鉸刀T06 6mm鑽頭切換至【刀具】頁簽，進行刀具選擇。滑鼠左鍵雙擊機台刀庫1空白磚選擇 銑削刀具EndMillENDMILL-D8的刀具，按【確定】完成設定。雙擊機台刀庫2空白磚選擇 銑削刀具EndMillENDMILL-D8的刀具，按【確定】完成設定。雙擊機台刀庫3空白磚選擇 銑削刀具鑽頭DrillDrill-D3的刀具，按【確定】完成設定。雙擊機台刀庫4空白磚選擇 銑削刀具鑽頭DrillDrill-D7.8的刀具，按【確定】完成設定。雙擊機台刀庫5空白磚選擇 銑削刀具鑽頭DrillDrill-D8的刀具，按【確定】完成設定。雙擊機台刀庫6空白磚選擇 銑削刀具鑽頭DrillDrill-D6的刀具，按【確定】完成設定。3. 程式編輯3.1銑削的刀具路徑3.2程式起頭在【指令集】頁簽可以快速選取插入常用程式碼範例進行快速編輯。程式內容程式說明O4141G28 G91 Z0G28 X0 Y0M06 T01G54 G90 G00 X-15. Y-10. S800 M03G43 Z-4.5 H01 M08主程式O碼復歸到原點執行換刀動作3.3粗銑部份程式內容程式說明G41 G01 X-10. Y0 D11 F50 M98 P4242 G28 G91 Z0 啟動左補正銑削到A點，11號補正號碼內數值為4.1，預留0.1mm為精銑預留量執行副程式O4242進行粗銑3.4精銑部份程式內容程式說明M06 T02 G90 G00 X-15. Y-10. S1000 M03G43 Z-4.5 H02 G41 G01 X-10. Y0 D12 F40M98 P4242 G28 G91 Z0換精銑刀，準備精銑啟動左補正，銑削到A點，12號補正號碼內數值為4.0。執行副程式O4242進行精銑3.5副程式部份程式內容程式說明O4242 G90 G01 Y65. X-22.035 Y-10. Z-2.5 G42 X-26. Y0 X-32.5 Y65. X-22. G40 Y45. G00 Z10. X-64. Y30. G01 Z-4.03 F30 G41 X-69. Y22. G91 Y-6. G03 X5. Y-5. R5. G01 X9. G03 X8. Y8. R8. G01 Y20.08 G03 X-10. Y10. R10. G01 X-19.08 G03 X-6. Y-6. R6. G01 Y-15. G03 X6. Y-6. R6. G01 X17.5 Y-4. G40 Y24. X-7.5 Y-13. X-7. Y13. G00 Z50. M99副程式銑削到B點銑削到D點銑削到E點銑削到F點銑削到C點並取削刀徑補正銑削到G點快速定位到H點啟動左補正，銑削到I點改增量值描述座標點，開始銑削環凹槽銑削到J點銑削到K點銑削到L點銑削到M點銑削到N點銑削到O點銑削到P點3.6鑽孔部份按下【銑床鑽孔攻牙專家】按鈕。選擇【02圓周孔鑽攻】選擇【0203】輸入6(-76,28)孔與8H7(-57,39)孔的座標資料，點選【確定】選擇【G81鑽孔循環】輸入3mm中心鑽的資料，點選【確定】輸入其它的切削參數後點選【確定】畫面會顯示自動產生的程式內容，點選【確定】點選【回到編輯】後會自動將程式插入目前編輯的位置。程式內容程式說明G28 X0 Y0 M06 T03 M03 S1200 G54 G90 G00 X-76. Y28. G43 Z5. H03 M08 G81 R-1. Z-10. F100 X-57. Y39. G80 G28 G91 Z0 M09 M06 T04 G43 G90 G00 Z5. H04 M08 S800 G81 R-1. Z-20. F80 G80 G28 G91 Z0 M09 M06 T05 G43 G9