数控车床编程GSK980TA、980TD教学课件.ppt

1 广东工业大学实验教学部 数控车床编程 GSK980TA 980TD 2 第一节数控技术与数控机床简介 1 数控技术基本概念 数控技术 NumericalControl NC 用数字化信号对机床运动及其加工过程中进行控制的一种方法 数控机床采用数控技术对加工过程进行控制的机床 数控系统 NumericalControlSystem 实现数字化控制的软件和硬件的整体称为数控系统 它由程序输入 输出设备 数控装置 伺服装置 反馈装置 辅助驱动装置组成 3 4 3 数控车床的介绍 数控车床分类简易数控车床 经济型数控车床 是低档次数控车床 一般是用单板机或单片机进行控制 机械部分是在普通车床的基础上改进设计的 多功能数控车床 也称全功能型数控车床 由专门的数控系统控制 具备数控车床的各种结构特点 数控车削中心 在数控车床的基础上增加其他的附加坐标轴 按结构和用途数控车床主要可分为数控卧式车床 数控立式车床和数控专用车床 如数控凸轮车床 数控曲轴车床 数控丝杠车床等 5 2 数控车的特点 1 加工生产效率高 2 减轻劳动强度 改善劳动条件 3 对零件加工的适应性强 灵活性好 4 加工精度高 质量稳定 5 有利于生产管理 6 数控机床与普通机床的区别 数控机床与普通机床比较 数控机床在普通机床基础上增加了对机床运动和动作自动控制的功能部件 使数控机床能够自动完成对零件加工的全过程 7 加工工件的方法不同 8 1 成型法 普通车床的加工方法 9 2 仿型法 10 3 手动法 11 数控车床的加工方法 12 第二节程序编制的基本概念 一 数控编程概述编程就是将加工零件的加工顺序 刀具运动轨迹的尺寸数据 工艺参数 主运动和进给运动速度 切削深度 以及辅助操作 换刀 主轴正反转 冷却液开关 刀具夹紧 松开等 加工信息 用规定的文字 数字 符号组成的代码 按一定格式编写成加工程序 数控机床程序编制过程主要包括 分析零件图纸 工艺处理 数学处理 编写零件程序 程序校验 13 二 编程方法分类程序编制可分成手工编程和自动编程两类 1 手工编程 整个程序的编制过程是由人工完成的 要求编程人员不仅要熟悉数控代码及编程规则 而且还必须具备机械加工工艺知识和数值计算能力 对于点位加工或几何形状不太复杂的零件 数控编程计算较简单 程序段不多 手工编程即可实现 14 2 自动编程 指在编程过程中 除了分析零件图样和制定工艺方案由人工进行外 其余工作均由计算机辅助完成 根据输入方式的不同 可将自动编程分为图形数控自动编程 语言数控自动编程 APT 和语音数控自动编程 视觉系统编程等 目前 图形数控自动编程是使用最为广泛的自动编程方式 15 图形数控自动编程软件 CAXA制造工程师 北航海尔软件有限公司 16 Mastercam 美国CNCSoftware公司 图形数控自动编程软件 17 PRO E 美国PTC公司 图形数控自动编程软件 18 其它 Solidworks软件Catia软件广州红地公司推出的金银花系统UG软件 19 为了简化编程和保证程序的通用性 对数控机床的坐标轴和方向命名制定了统一的标准 规定直线进给坐标轴用X Y Z表示 常称基本坐标轴 X Y Z坐标轴的相互关系用右手定则决定 图中大拇指指向X轴的正方向 食指指向Y轴的正方向 中指指向为Z轴的正方向 第三节程序的编制 一 坐标系 右手笛卡尔坐标系 20 1 机床原点 机床坐标系a 机床原点机床原点也称为机床零点 它的位置通常由机床制造厂确定 在机床经过设计 制造和调整之后 这个原点便被确定下来 它是固的点 数控车床的机床原点的位置大多数规定在其主轴旋转中心与卡盘后端面的交点上 b 机床坐标系以机床原点作为坐标系原点建立的坐标系就是机床坐标系 它是制造和调整机床的基础 一般不允许随意变动 21 机床坐标系方向确定 对车床而言 Z轴 与主轴轴线重合 即操作者的左右方向 刀具远离工件的方向为Z轴的正方向 X轴 水平面内垂直于Z轴 即操作者的前后方向 刀具远离工件的方向为X轴的正方向 Y轴 通常是虚设的 与X轴和Z轴一起构成遵循右手定则的坐标系统 前置刀架的坐标系 后置刀架的坐标系 22 图2 5车床坐标系 23 2 机械原点数控装置上电时并不知道机床原点 为了正确地在机床工作时建立机床坐标系 通常在每个坐标轴的移动范围内设置一个机床参考点 机械原点 机床起动时 通常要进行机动或手动回参考点 以建立机床坐标系 通过参数指定机械原点到机床原点的距离 以机械原点为原点 坐标方向与机床坐标方向相同建立的坐标系叫做机械坐标系 在实际使用中通常以参考坐标系计算坐标值 24 数控车床的机床坐标系机床原点O与机械原点O 的关系 25 3 工件坐标系 程序原点工件坐标系是编程人员在编程时使用的 编程人员选择工件上的某一已知点为原点 也称程序原点 建立一个新的坐标系 称为工件坐标系 工件坐标系一旦建立便一直有效 直到被新的工件坐标系所取代 工件坐标系的原点选择要尽量满足编程简单 尺寸换算少 引起的加工误差小等条件 一般情况下 程序原点应选在尺寸标注的基准或定位基准上 对车床编程而言 工件坐标系原点一般选在工件轴线与工件的前端面 后端面 卡爪前端面的交点上 工件原点的设置一般遵循以下原则 与设计基准或装备基准重合 以利于编程 尽量选在尺寸精度高 表面粗糙度值小的工件表面 最好选在工件的对称中心上 要便于测量和检测 26 27 4 绝对编程与相对编程 指令轴移动的距离可以采用两种方法 绝对值坐标编程和相对值 增量 坐标编程 绝对值编程是利用轴移动的终点位置的坐标值编程 相对值编程是指轴移动的终点坐标相对于起点坐标的矢量值编程 X Z表示绝对值编程 U W表示相对值编程 从A点到B点的绝对值编程和相对值编程如下 绝对值编程 X30Z25 相对值编程 U20W15 28 二 程序结构加工程序由程序名和若干个程序段组成 程序段由一个或若干个指令字组成 字是数控程序的最小单位 每个指令字由地址符和数字组成 字 地址结构 代表机床的一个位置或一个动作 地址符由字母组成 每个字母 数字 符号 正负号 称为字符 程序的起始符 程序结束符 M30 每一行程序以分号结尾 注释符 括号 内或分号 后的内容为注释文字 注 一个零件程序是按程序段的输入顺序执行的 而不是按程序段号的大小顺序执行的 但书写或输入程序时 建议按升序 29 一个零件程序是由遵循一定结构 句法和格式规则的若干个程序段组成的 而每个程序段是由若干个指令字组成的 程序O1000N01G00X50Z100 N10G01U100W500F150S300M03 N 程序段N200M30 指令字 30 1 程序的文件名 程序名 格式 O 说明 1 O 文件名首字母 后面必须有四位数字2 例如 O0001 O1001 O1100 O9999 2 顺序号 标识作用 格式 N 说明 1 范围 N1 N99992 例如 N1 N01 N001 N0001等价 31 3 进给功能字 F由进给地址符和数字组成 单位一般为 mm min 或 mm r F指令表示刀具中心运动时的进给速度 由F和其后的若干数字组成 数字的单位取决于每个系统所采用的进给速度的指定方法 具体内容见所用机床的编程说明书 注意事项如下 1 当编写程序时 第一次遇到直线 G01 或圆弧 G02 G03 插补指令时 必须编写进给率F 如果没有编写F功能 CNC采用F0 当工作在快速定位 G00 方式时 机床将以通过机床轴参数设定的快速进给率移动 与编写的F指令无关 2 F指令为模态指令 实际进给率可以通过CNC操作面板上的进给倍率旋钮 在0 120 之间调整 32 4 主轴转速功能字 S由主轴地址符和数字组成 单位为 r min S指令表示机床主轴的转速 由S和其后的若干数字组成 其表示方法有以下三种 转速S表示主轴转速 单位为r min 如S1000表示主轴转速为1000r min 线速在恒线速状态下 S表示切削点的线速度 单位m min如G96S60表示切削点的线速度恒定为60m min 代码用代码表示主轴速度时 S后面的数字不直接表示转速或线速的数值 而只是主轴速度的代号 如GSC980TA机床S1或S2表示 S1表示主轴转速的高速档 S2表示主轴转速的低速档 33 5 刀具功能字 T由刀具地址符和数字组成 数字表示刀具库中刀具号 刀具和刀具参数的选择是数控编程的重要内容 其编程格式因数控系统不同而异 主要格式有 由T和数字组成 有T 和T 两种格式 数字的位数由所用数控系统决定 T后面的数字用来指定刀具号和刀具补偿号 例如 T04表示选择4号刀 T0404表示选择4号刀 4号偏置值 T0400表示选择第4号刀 刀具偏置取消 34 6 辅助功能字 M由辅助操作地址符和两位数字组成 M功能的代码已标准化 M指令是控制数控机床 开 关 功能的指令 主要用于完成加工操作时的辅助动作 M功能有非模态M功能和模态M功能二种形式 非模态M功能 当段有效代码 只在书写了该代码的程序段中有效 模态M功能 续效代码 一组可相互注销的M功能 这些功能在被同一组的另一个功能注销前一直有效 如 M02或M30 M03 M04 M05等 35 1 程序停止指令 M00功能 执行完包含M00的程序段后 机床停止自动运行 此时所有存在的模态信息保持不变 用循环启动使自动运行重新开始 对于Fanuc系统 M00为程序无条件暂停指令 程序执行到此进给停止 主轴停转 重新启动程序 必须先回到JOG状态下 按下CW 主轴正转 启动主轴 接着返回AUTO状态下 按下START键才能启动程序 2 程序计划停止指令 M01功能 与M00类似 执行完包含M01的程序段后 机床停止自动运行 只是当机床操作面板上的任选停机的开关置1时 这个代码才有效 M00和M01常常用于加工中途工件尺寸的检验或排屑 36 3 主轴正转 反转 停止指令 M03 M04 M05功能 M03 M04指令可使主轴正 反转 与同段程序其它指令一起开始执行 M05指令可使主轴在该程序段其它指令执行完成后停转 格式 M03S600M04S600M05说明 对于车床 沿着 Z方向看 从主轴向尾座看 顺时针方向旋转为正转 逆时针方向旋转为反转 37 4 程序结束指令 M02或M30功能 1 M02为主程序结束指令 执行到此指令 进给停止 主轴停止 冷却液关闭 但程序光标停在程序末尾 2 M30为主程序结束指令 功能同M02 不同之处是 光标返回程序头位置 不管M30后是否还有其他程序段 说明 该指令必须编在最后一个程序段中 38 M代码及功能表 39 3 准备功能 简称G功能 准备功能G指令由G后一或二位数值组成 它用来规定刀具和工件的相对运动轨迹 机床坐标系 坐标平面 刀具补偿 坐标偏置等多种加工操作 G功能根据功能的不同分成若干组 其中00组的G功能 G04 G28 G70 G76 称非模态G功能 其余组的称模态G功能 40 工件坐标系设定指令 G50 工件坐标系设定指令以程序原点为工件坐标系的中心 原点 指定刀具出发点的坐标值 输入格式 G50XZ 其中XZ为刀具出发点的坐标 例如 G50X200Z150 41 直径编程 A X20 Z0 B X30 Z 15 C X30 Z 23 D X38 Z 29 E X38 Z 34 42 快速定位指令G00 格式 G00X U Z W 说明 1 X Z 为绝对编程时 快速定位终点在工件坐标系中的坐标 X向为直径编程 因为测量和图纸上的零件尺寸均以直径值表示 所以用直径值编程 为提高工件的径向尺寸精度 X向的脉冲当量可取Z向的一半 43 2 U W 为增量编程时 快速定位终点相对于起点的位移量 U向为直径编程 3 G00指令刀具相对于工件以各轴预先设定的速度 从当前位置快速移动到程序段指令的定位目标点 不能用F 规定 快移速度可由面板上的 快速修调 修正 4 同一程序行中X U Z W可以混合编程 44 例 命令刀具从点A快速移动到点B 编程如下 N20G00X25 Z30 或N20G00U15 W20 或N20G00X25 W20 或N20G00U15 Z30 快速移动方式图 45 刀具的移动方式有三种 1 各轴以其最快的速度同时移动 通常情况下因速度和移动距离的不同先后到达目标点 刀具移动路线为任意的 2 各轴按设定的速度以联动的方式移动到位 刀具移动路线为一条直线 3 各轴按输入的坐标字顺序分别快速移动到位 刀具的移动路线为阶梯形 46 直线插补指令G01 格式 G01X Z F 模态 说明 1 执行该指令时 刀具以坐标轴联动的方式 从当前位置插补加工至目标点 移动路线为一直线 2 该指令为模态指令 其它说明与 G00 相同 47 编程举例 命令刀具从点A直线插补至点C 1 绝对编程N20G01Z 30 F0 5 刀具由点A直线插补至点BN30X60 Z 48 刀具由点B直线插补至点C2 相对编程N20G01W 30 F0 5 刀具由点A直线插补至点BN30U20 W 18 刀具由点B直线插补至点C 48 G02顺圆插补 G03逆圆插补格式 G02 G03X Z R F 说明 1 G02为顺圆插补 G03为逆圆插补 用以在指定平面内按设定的进给速度沿圆弧轨迹切削 2 圆弧顺时针 或逆时针 旋转的判别方式为 利用右手定则为工作坐标系加上Y轴 沿Y轴正向往负向看去 顺时针方向用G02 反之用G03 如下图 图2G02 G03插补方向 49 外圆粗车循环指令G71 格式 G71U d R e G71P ns Q nf U u W w F S T 说明 d 每一次的背吃刀量 切削深度 1 0 8 e 每一次的退刀量 0 5 ns 精加工形状程序段中的开始程序段号 nf 精加工形状程序段中的结束程序段号 u X轴方