铣床操作与编程训练.doc

关于数控铣床操作与编程基础 经过数十年的发展，数控机床的控制部分已经从硬件为主的数控装置发展成硬件、软件结合的计算机数控系统。由于数控机床是根据事先编好的程序来实现自动化控制加工的，因此其发展和数控编程密切相关。程序的灵活、精练编制有利于降低加工成本和提高生产效率，具有明显的实用价值。通过一些指令的灵活综合运用来实现程序编制的简单和精练，使数控机床在加工中发挥更大的优势。以此来开拓数控机床更广阔的发展前景。数控铣床主要能铣削平面、沟槽和曲面，还能加工复杂的型腔和凸台。数控铣床主轴安装铣削刀具，在加工程序控制下，安装工件的工作台沿着X、Y、Z三根坐标轴的方向运动，通过不断改变铣削刀具与工件之间的相对位置，加工出符合图纸要求的工件。由于数控铣床配置的数控系统不同，使用的指令在定义和功能上有一定的差异，但其基本功能和编程方法还是相同的。 1.数控铣床的主要功能 1）点位控制功能数控铣床的点位控制主要用于工件的孔加工，如中心钻定位、钻孔、扩孔、锪孔、铰孔和镗孔等各种孔加工操作。 2）连续控制功能通过数控铣床的直线插补、圆弧插补或复杂的曲线插补运动，铣削加工工件的平面和曲面。 3）刀具半径补偿功能 如果直接按工件轮廓线编程，在加工工件内轮廓时，实际轮廓线将大了一个刀具半径值；在加工工件外轮廓时，实际轮廓线又小了一个刀具半径值。使用刀具半径补偿的方法，数控系统自动计算刀具中心轨迹，使刀具中心偏离工件轮廓一个刀具半径值，从而加工出符合图纸要求的轮廓。利用刀具半径补偿的功能，改变刀具半径补偿量，还可以补偿刀具磨损量和加工误差，实现对工件的粗加工和精加工。 4）刀具长度补偿功能改变刀具长度的补偿量，可以补偿刀具换刀后的长度偏差值，还可以改变切削加工的平面位置，控制刀具的轴向定位精度。 5）固定循环加工功能应用固定循环加工指令，可以简化加工程序，减少编程的工作量。 6）子程序功能如果加工工件形状相同或相似部分，把其编写成子程序，由主程序调用，这样简化程序结构。引用子程序的功能使加工程序模块化，按加工过程的工序分成若干个模块，分别编写成子程序，由主程序调用，完成对工件的加工。这种模块式的程序便于加工调试，优化加工工艺。 7）特殊功能在数控铣床上配置仿形软件和仿形装置，用传感器对实物扫描及采集数据，经过数据处理后自动生成NC程序，进而实现对工件的仿形加工，实现反向加工工程。总之，配置一定的软件和硬件之后，能够扩大数控铣床的使用功能。 2.数控铣床加工范围 1）平面加工数控机床铣削平面可以分为对工件的水平面（XY）加工，对工件的正平面（XZ）加工和对工件的侧平面（YZ）加工。只要使用两轴半控制的数控铣床就能完成这样平面的铣削加工。 2）曲面加工如果铣削复杂的曲面则需要使用三轴甚至更多轴联动的数控铣床。 3.数控铣床的装备 1）夹具数控铣床的通用夹具主要有平口钳、磁性吸盘和压板装置。对于加工中、大批量或形状复杂的工件则要设计组合夹具，如果使用气动和液压夹具，通过程序控制夹具，实现对工件的自动装缷，则能进一步提高工作效率和降低劳动强度。 2）刀具常用的铣削刀具有立铣刀、端面铣刀、成形铣刀和孔加工刀具。 数控铣床操作步骤: （l）开机:开机一半是先开机再开系统，有的设计者是互锁的，机床不通电就不能再CRT上显示信息。（2）返回参考点。对于增量控制系统的机床，必须首先执行这一步，以建立机床各坐标系的移动基准。(3）输入数控程序:若是简单程序可直接采用键盘在CNC控制面板上输入，若程序非常简单且只加工一件且程序没有保存的必要时采用MDI方式输入，外部程序通过DNC方式输入数控系统内存。(4)程序编辑:输入的程序若需要修改，则要进行编辑操作。此时将方式选择开关置于编辑位置，利用编辑键进行增加、删除、更改。编辑后的程序必须保存后方能运行。(5)空运行校验:机床锁住，机床后台运行程序。此步骤是对程序进行检查，若有错误，则需重新进行编辑。(6)对刀并设定工件坐标系:采用手动进给移动机床，使刀具中心位于工件坐标系的零点，改点也是程序的起始处，将该点的机械坐标写入G54偏执，确定键完成。(7)自动加工:加工中可以按进给保持按钮，暂停进给运动，观察加工情况或进行手工测量，再按下循环启动按钮即可恢复加工。关机:一般应先关闭数控系统，最后关闭机床电源。 数控铣床操作过程中的注意事项（l）每次开机前要检查一下铣床后面润滑油泵中的润滑油是否充裕，空气压缩机是否打开，切削液所用的机械油是否足够等。（2）开机时，首先打开总电源，然后按下CNC电源中的开启按钮，把急停按钮顺时针旋转，等铣床检测完所有功能后（下操作面板上的一排红色指示灯熄掉），按下机床按钮，使铣床复位，处于待命状态。(3）在手动操作时，必须时刻注意，在进行X、Y方向移动前，必须使Z轴处于抬刀位置。移动过程中，不能只看CRT屏幕中坐标位置的变化，而要观察刀具的移动，等刀具移动到位后，再看CRT屏幕进行微调。(4)在编程过程中，对于初学者来说，尽量少用G00指令，特别在X, Y,Z三轴联动中，更应注意。在走空刀时，应把Z轴的移动与X、Y轴的移动分开进行，即多抬刀、少斜插。有时由于斜插时，刀具会碰到工件而发生刀具的破坏。(5)在使用电脑进行串口通信时，要做到：先开铣床、后开电脑；先关电脑、后关铣床。避免铣床在开关的过程中，由于电流的瞬间变化而冲击电脑。(6)在利用DNC(电脑与铣床之间相互进行程序的输送）功能时，要注意铣床的内存容量，一般从电脑向铣床传输的程序总字节数应小于23kB。如果程序比较长，则必须采用由电脑边传输边加工的方法，但程序段号，不得超过N9999。如果程序段超过1万个，可以借助MASTERCAM中的程序编辑功能，把程序段号取消。 数铣编程首先要知道机床的坐标系。数控机床采用国际标准的笛卡尔右手直角坐标系。即:三个坐标系轴X、Y、Z互相垂直，各坐标系轴的方向符合右手法则。大拇指的方向为X轴正方向，食指为Y轴正方向，中指为Z轴正方向。数控机床永远假定工件静止而刀具运动，同时规定坐标轴的正方向总是指向增大工件与刀具之间距离的方向。Z轴:为主轴方向，向上远离工作台方向为正方向。数控铣床Z轴可首先确定。X轴:平行工件装甲平面，并平行主切削方向。数控铣床X轴水平向右为正方向。Y轴:Y轴及正方向由笛卡尔法则判定。数控铣床的编程要了解的几个基本指令:有关坐标和坐标系的指令 （1）绝对值编程G90与增量值编程G91格式: G90 G X_ Y_ Z_ G91 G X_ Y_ Z_ （2）、工件坐标系设定G92格式：G92 X_ Y_ Z_ X、Y、Z、为当前刀位点在工件坐标系中的坐标。G92指令通过设定刀具起点相对于要建立的工件坐标原点的位置建立坐标系。此坐标系一旦建立起来，后序的绝对值指令坐标位置都是此工件坐标系中的坐标值。快速定位指令G00格式：G00 X_Y_Z_用G00指定定位点，命令刀具以点位控制方式，从刀具所在点以最快的速度，移动到下一个目标点。 其中，X、Y、Z、为快速定位终点，在G90时为终点在工件坐标系中的坐标；在G91时为终点相对于起点的位移量。说明:G00指令刀具相对于工件从当前位置以各轴预先设定的快移进给速度移动到程序段所指定的下一个定位点。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。快移速度可由面板上的快速修调旋钮修正。G00一般用于加工前快速定位或加工后快速退刀。G00为模态功能，可由G01、G02、G03或G33功能注销。当Z轴指令远离工作台时，先Z轴移动，再X、Y轴运动。当Z轴指令接近工作台时，先X、Y轴运动，再Z轴运动。 直 线 插 补 指 令G01:用G01指令直线插补，其作用是指令两个坐标（或三个坐标）以联动的方式，按指令的进给速度F，插补加工出任意斜率的平面（或空间）直线。直线进给指令G01 格式： G01 X _Y_ Z_ F_其中，X、Y、Z为终点，在G90时为终点在工件坐标系中的坐标；在G91时为终点相对于起点的位移量。数控圆弧插补指令G02、G03: 1.圆弧顺逆的判断 圆弧插补指令分为顺时针圆弧插补指令G02和逆时针圆弧插补指令G03。圆弧插补的顺逆可按图2-1给出的方向判断：沿圆弧所在平面(如XZ平面)的垂直坐标轴的负方向(Y)看去，顺时针方向为G02，逆时针方向为G03。数控车床是两坐标的机床，只有X轴和Z轴，按右手定则的方法将Y轴也加上去来考虑。观察者让Y轴的正向指向自己(即沿Y轴的负方向看去)，站在这样的位置上就可正确判断X-Z平面上圆弧的顺逆时针了。2.说明：采用绝对值编程时，圆弧终点坐标为圆弧终点在工件坐标系中的坐标值，用X、Z表示。当采用增量值编程时；圆弧终点坐标为圆弧终点相对于圆弧起点的增量值，用U、W表示。圆心坐标I、K为圆弧起点到圆弧中心所作矢量分别在X、Z坐标轴方向上的分矢量(矢量方向指向圆心)。本系统I、K为增量值，并带有“”号，当分矢量的方向与坐标轴的方向不一致时取“”号。当用半径只指定圆心位置时，由于在同一半径只的情况下，从圆弧的起点到终点有两个圆弧的可能性，为区别二者，规定圆心角180时，用“R”表示。