数控车床(2).ppt

数控车床和数控车削加工 数控车床和数控车削加工一 数控车床二 数控车床的程序编制三 SINUMERIK802S数控车系统的编程原则四 典型零件加工的编程和操作步骤 数控车床和数控车削加工一 数控车床数控车床是用数控系统来控制车削加工的车床 数控车床的切削原理和普通车床切削是一致的 即用车刀的刀尖对旋转的工件进行材料的切除 生成合格零件的过程 所以在工件装夹 加工余量选择 刀具的选择 切削用量选择 加工应用范 围等诸多方面 遵循的原则也是一致的 所不同的是 在加工控制方面 普通车床整个车削加工过程是由操作人员进行随机控制 而数控车削加工则要求我们把原先在普通车床由操作工决定的操作内容和动作 例如工步的划分与顺序 走刀路线 切削参数 切削补偿等等 按规定的代码编写成程序 并输入到数控系统 电脑 里 加工时 数控系统再调用这些程序去控制数控车床的伺服机构的运动 加工出 我们需要的零件 数控车床和其它数控机床组成一样 主要有如下图所示五大部分 这也是它的工作原理 信息载体 数控系统 伺服系统 机床本体及附件 检测反馈系统 数控车床的加工范围和普通车床的加工范围基本相同 这里不再叙述 但由于数控车床的特点 目前的数控车削加工主要应用于以下两个方面 第一个方面的应用为常规零件加工 其目的在于 提高加工效率 避免人为误差 保证产品质量 这类零件一般形状比较简单 主要在于提高机床高速高精加工的能力 提高加工过程的可靠性与设备的操作性能 缩短产品制造周期 适应市场需求 另一方面的应用是复杂形状零件加工 这类零件的型面复杂 常规加工方法难以实现 它不仅促使了数控加工技术的产生 而且也一直是数控加工技术的主要研究及应用方向 二 数控车床的程序编制1 程序编制 数控加工的重要环节编好数控加工程序 程序编制方法有 手工编程和自动编程二种 目前数控车床一般都采用手工编制加工程序 但采用CAD CAM软件进行自动编程的方法被越来月广泛的应用 可以用来进行数控车削加工自动编程的软件很多 比较流行的软件有 MasterCAMLathe CAXA数控车2000 UGIICAD CAM系统 等等 在以后的实习中 我们还要学习自动编程 还要学会使用CAD CAM软件进行数控车削加工 手工编程 编制程序的全部过程由人工完成 编程人员要根据零件图纸并在工艺分析基础上确定加工路线 算出机床所需要输入的数据 先确定零件轮廓曲线的表达式 再计算出加工轨迹有关基点和节点的坐标值 然后再根据标准及机床的规定代码编写成程序并输入到数控系统 手工编程 要求编程人员不仅具备机械加工 工艺知识和数值计算能力而且还要熟悉各种机床所规定的代码 我国对数控装置的指令代码已有统一的标准 要求新设计的机床一律采用ISO标准代码 2 数控加工程序的组成 数控程序由程序段组成 而程序段又由数控字组成 什么是数控字呢 ISO代码中的数控字 是机床数控的专用术语 它具有一套规定次序 可以作为一个信息单元存储 传递和操作 如X2500就是一个数控字 一般加工程序中的数控字由一个英文字母和若干十进制数字组成 英文字 符为地址符 数字是操作要求 数控字按功能分为7种类型 顺序号字 N 1 6位 说明程序段运行次序 准备 G 功能字 一般由G 数字组成 从GO0至G99可提供100种指令 是建立机床或控制系统工作方式的一种命令 常用的G功能字有 G00快速点定位 G01直线插补 G02顺时针圆弧插补 G03逆时针圆弧插补 G04暂停 G33等螺距螺纹切削 G41刀具右补偿 G42刀具左补偿 G90绝对坐标 G91相对坐标等等 尺寸字 尺寸指令 指示机床工作台或刀具运动到达的坐标位置 进给功能字 F mm min 功能是指令切削的进给速度 主轴转速功能字 S r min 刀具功能字 T指令即时加工用刀具号 辅助功能字 一般由M 数字组成 用来指令数控机床主轴运动方向和程序及辅助装置的接通 断开 M功能字由M和00 99组成 常用的M功能字有 M00程序停止 M02程序结束 M03主轴顺时针方向 M04主轴逆时针方向 M05主轴停止 M06换刀 M08冷却液开 M09冷却液停 M10工件夹紧 M11工件松开 M30程序结束并回到起始点等等 这里应该指出在G功能字和M功能字中允许机床设计者可以自己规定一些数控字 所以在程序设计时 必须先熟悉该机床数控系统的编程说明书 下面我们要进行操作实习的数控车床是CK6130 这种数控车床使用的数控系统是德国西门子公司出产的SINUMERIK802S数控系统 用这个数控系统的编程方法 除了遵循上面讲到的普遍的编程规定外 它还有它的特点和独到之处 在这里 我首先给大家讲一讲SINUMERIK802S数控系统的手工编程基本原则 然后结合一个典型零件加工程序的编制 来熟悉编程过程 最后介绍程序输入和零件加 工的步骤 并在数控车床上进行操作演示 希望大家能认真听讲 举一反三 以便在下一阶段自己设计零件 并在数控车床上加工出零件 三 SINUMERIK802S数控车系统的编程原则 1 车床坐标系 车床坐标系是以车床零点为原点的工作坐标系 车床零点是机床生成厂家出厂时设定的一个固定点 在进行数控加工之前必须将机床的工作台 工具 回到机床原点 车床坐标系采用标准坐标系 其中Z轴与车床导轨平行 即主轴中心线 X轴与Z轴垂直 刀具运动的正方向是刀具与卡盘 工件 距离增大的方向 见下图 2 工件坐标系在根据图纸进行数控编程时 要确定一个基准点为坐标原点即工件原点 以工件原点建立的坐标系称为工件坐标系 工件原点是进行数控加工时的基准点 也是我们进行数控加工编程的坐标原点 工件坐标系的X Z值和机床坐标系的X Z值始终保持一个固定的差值 机床坐标和工件坐标 3 SINUMERIK802S系统程序结构 如前所说 程序由各个程序段组成 每一个程序段执行一个加工工序 程序段由若干个数控字组成 数控字是组成程序段的基本元素 由数控字构成控制器的指令 程序名中前两位为字母 第三位为字母或数字或下划线 最多为8个字符 不得使用分隔符 主程序扩展名为 MPF 可以自动输入 而子程序扩展名 SPF必须 与文件名一起输入 子程序中必须有退刀指令 无G00指令 主轴转速 进给速度 结束符为M17 主程序结束符为M02 一个程序段一般含有执行一个工序所需的全部数据 程序段由若干个字和段结束符 LF 组成 在编写程序过程中进行换行时或按输入键时自动产生段结束符 4 SINUMERIK802S数控系统基本指令及格式 G90绝对坐标指令G91增量 相对 坐标指令G90表示在坐标系中目标点的坐标尺寸 G91表示待运行的位移量 G54 G57可设定的零点偏置格式 G54 等 零点偏置工件零点在机床坐标系中的位置 偏移量 通过操作面板输入到系统后 通过G54等指令激活该偏移量 确定工件坐标系 G00 快速线型移动执行该指令 刀具将以车床设定的空运行速度 由原在位置快速移动到给定位置 1 2 工件 卡盘 X Z 0 格式 G00X Z 编程举例 G00X0Z70 G01 直线插补 带进给率 执行该指令 刀具将以设定的进给速度 由原在位置移动到给定位置 X Z 0 卡盘 工件 1 2 格式 G01X Z F 编程举例 G01X30Z 65F80 G02 顺时针圆弧插补 工件 A B G03 逆时针圆弧插补 工件 A B 卡盘 G02 顺时针圆弧插补格式 G2X Z CR F G03 逆时针圆弧插补格式 G3X Z CR F 圆弧插补编程方式有好几种 这里仅介绍终点 半径编程方式 终点和半径尺寸 上页图示的编程举例 N5G90X40Z30N10G02X40Z50CR 12 207F100注 CR的数值为负号 表示圆弧段大于半圆 G33 恒螺距螺纹切削G33可以加工圆柱螺纹 圆锥螺纹 外 内螺纹 单 多重螺纹 多段连续螺纹 格式 G33X Z K I SF 编程举例 G33Z 100K4SF 0 F 进给率格式 F 进给率F是刀具轨迹速度 是所有移动坐标轴速度的矢量和 F在G01 G02 G03 G05插补方式中生效 并一直有效 直到被一个新的F取代 F的单位由G94 mm min 或G95 mm r 确定 编程举例 N10G94F200 N60S200M3N70G95F15 5 S 主轴转速格式 S 主轴转速的单位是 r min 主轴转动的方向由M03或M04确定 编程举例 N10G01X70Z20F300S270M03 N60S450M4 N90G00X100Z180M05 T 选择刀具格式 T 数控车床一般用T指令直接调用刀具 刀具号 1 32000系统中最多存储15把刀具 编程举例 N10T1 N60T450 M 辅助功能格式 M 利用辅助功能M可以设定一些开关操作 大部分M功能有机床生产厂家确定 一个程序段中 最多有5个M功能 本系统常用的M功能 M02 程序停止 M03 主轴正转 M04 主轴反转 M05 主轴停转 循环 循环是指用于特定的加工过程的子程序 如钻削 坯料切削 螺纹切削等 循环在用于某具体加工过程时 只需在程序中对有关参数赋值 常用循环有 LCYC82 钻孔 沉孔加工LCYC83 深孔钻削LCYC85 镗孔LCYC93 切槽切削LCYC94 退刀槽切削LCYC95 毛坯切削LCYC97 螺纹切削 LCYC97螺纹切削循环编程举例 括号内文字不写入程序 R100 16R101 8 螺纹起始点直径 16 Z轴螺纹起始点 8 R102 16R103 19 螺纹终点直径 16 Z轴螺纹终点 19 R104 2R105 1 螺纹导程值 2 加工类型 1 R106 0 02R109 2 精加工余量 0 02 空刀导入量 2 R110 1R111 1 34 空刀退出量 1 螺纹深度 1 34 R112 0R113 10 起始点偏移 0 粗切削次数 10 R114 1 螺纹头数 1 LCYC97 车螺纹循环操作指令 开始车螺纹 四 典型零件 密封轴 加工的编程和操作步骤1 图纸及工艺分析 本零件材料为铝合金 零件可以在数控车床上一次装夹 经粗加工 半精加工和精加工三道工序加工完成 零件加工轨迹分别为R6半球 2mm长 12圆柱 M16螺纹 12 3退刀槽 高3mm圆锥 R6 R4 R3 5和R1 5组成相切的圆弧 23 5圆柱 零件图 2 确定工件坐标 计算轨迹各节点X Z坐标值 3 确定加工用刀具的刀具号 4 手工编制该零件的加工程序 见程序清单 5 装夹毛坯 6 安装刀具 对刀 7 输入加工程序 检查 调试程序 8 调用程序进行自动加工 谢谢大家 密封轴零件图 返回 密封轴加工轨迹图 返回 1 19 25 2 20 16 30 88 3 19 94 33 82 4 20 36 04 5 23 37 54 密封轴加工程序清单 N xiaozhou MPF PATH N MPF DIRG54G94G90M03S500T1F30G00X27Z0G01X0F30G00X21Z2G01Z 25G01X24 G01Z 47G00Z2G00X19 5G01Z 25G00Z2G00X16 5G01Z 22G01X19 5Z 25G00Z2 G00X12 5G01Z 8G00Z2G00X0G01X15Z 4G00X50Z50M06T3G00X21Z 25G01X19 5 G03X21Z 30 88CR 6 5G02X20 5Z 33 82CR 3 5G03X21Z 36 04CR 4G01X25G00Z2M03S600G00X0Z0G03X12Z 6CR 6F20G01Z 8 G01X14G01X15 9Z 9G01Z 22G01X16G01X19Z 25G03X20 16Z 30 88CR 6G02X19 94Z 33 82CR 4G03X20Z 36 04CR 3 5G02X23Z 37 54CR 1 5 G01X23 5G01Z 47G00X25G00X50Z50M06T2M03S300G00X18Z 22G01X12F10G00X18 G00X50Z50M06T4M03S200G00X16Z 8R100 16R101 8R102 16R103 19R104 2R105 1R106 0 02R109 2R110 1R111 1 34 R112 0R113 13R114 1LCYC97G01X18G00X50Z50M06T2M03S300G00X24 5Z 47