数控铣床 PPT课件

数控机床坐标系 1 进给路线 2 1 铣削外轮廓的进给路线 3 2 铣削内轮廓的进给路线 4 3 铣削内槽的进给路线 4 铣削曲面轮廓的进给路线 5 5 孔加工时进给路线的确定 1 确定xy平面内的进给路线 圆周均布孔的最短进给路线设计示例 一 数控机床坐标系的作用 数控机床坐标系是为了确定工件在机床中的位置 机床运动部件特殊位置及运动范围 即描述机床运动 产生数据信息而建立的几何坐标系 通过机床坐标系的建立 可确定机床位置关系 获得所需的相关数据 工件坐标系原点 机床坐标系原点 6 二 数控机床坐标系确定原则 1 刀具相对静止工件而运动的原则 假设 工件固定 刀具相对工件运动 这一原则使编程人员能在不知道是刀具移近工件还是工件移近刀具的情况下 就能根据零件图样确定机床的加工过程 当工件运动时 在坐标轴符号上加 表示 7 工件的运动 对于移动部分是工件而不是刀具的机床 用带 的字母表示工件的正向运动 如 X Y Z 分别表示工件相对于刀具正向运动的指令 它们与 X Y Z表示的运动方向恰好相反 8 2 标准坐标系 机床坐标系 的规定 标准坐标系采用右手直角笛卡儿定则 基本坐标轴x Y z的关系及其正方向用右手直角定则判定 拇指为x轴 食指为Y轴 中指为z轴 围绕x Y z各轴的回转运动及其正方向 A B C分别用右手螺旋定则判定 拇指为x Y z的正向 四指弯曲的方向为对应的A B C的正向 9 拇指为x轴食指为Y轴中指为z轴 1 伸出右手的大拇指 食指和中指 并互为90 则大拇指代表X坐标 食指代表Y坐标 中指代表Z坐标 2 大拇指的指向为X坐标的正方向 食指的指向为Y坐标的正方向 中指的指向为Z坐标的正方向 3 围绕X Y Z坐标旋转的旋转坐标分别用A B C表示 根据右手螺旋定则 大拇指的指向为X Y Z坐标中任意轴的正向 则其余四指的旋转方向即为旋转坐标A B C的正向 10 1 不论机床的具体结构 一律看作是工件相对静止 刀具运动 ISO标准规定 3 增大工件与刀具之间距离的方向为坐标轴正方向 2 机床的直线坐标轴X Y Z的判定顺序是 先Z轴 再X轴 最后按右手定则判定Y轴 11 三 坐标轴运动方向的确定 1 X Y Z坐标轴与正方向的确定 1 Z坐标轴 3 若机床有几个主轴 可选择一个垂直与工件装夹面的主要轴为主轴 并以它确定Z坐标轴 1 Z坐标轴的运动由传递切削力的主轴决定 与主轴平行的标准坐标轴为Z坐标轴 其正方向为增加刀具和工件之间距离的方向 2 若机床没有主轴 刨床 则Z坐标轴垂直与工件装夹面 12 2 X坐标轴 4 对刀具和工件均不旋转的机床 刨床 X坐标平行于主要切削方向 并以该方向为正方向 1 X坐标轴的运动是水平的 它平行于工件装夹面 是刀具或工件定位平面内的运动的主要坐标 2 对于工件旋转的机床 车床 磨床 X坐标的方向在工件的径向上 并且平行与横滑座 刀具离开工件回转中心的方向为X坐标的正方向 3 对于刀具旋转的机床 铣床 若Z坐标轴是水平的 卧式铣床 当由主轴向工件看时 X坐标轴的正方向指向右方 若Z坐标轴是垂直的 立式铣床 当由主轴向立柱看时 X坐标轴的正方向指向右方 对于双立柱的龙门铣床 当由主轴向左侧立柱看时 X坐标轴的正方向指向右方 13 3 Y坐标轴 根据X Z坐标轴 按照右手直角笛卡儿坐标系确定 注 如在X Y Z主要直线运动之外还有第二组平行于它们的运动 可分别将它们坐标定为U V W 14 Z轴垂直 与主轴轴线重合 向上为正方向 面对机床立柱的左右移动方向为X轴 将刀具向右移动 工作台向左移动 定义为正方向 根据右手笛卡尔坐标系的原则 Y轴应同时与Z轴和X轴垂直 且正方向指向床身立柱 立式数控铣床的坐标方向为 15 Z轴水平 且向里为正方向 面对工作台的平行移动方向 工作台的平行向左移动方向为X轴正方向 Y轴垂直向上 卧式升降台铣床的坐标方向为 16 2 旋转运动 旋转运动A B C相应地表示其轴线平行于X Y Z的旋转运动 其正方向按照右旋螺纹旋转的方向 17 4轴联动的数控机床的坐标系 18 5轴联动的加工中心的坐标系 19 四机床坐标系与工件坐标系 1 机床坐标系与机床原点 机床参考点 1 机床坐标系 机床坐标系是机床上固有的坐标系 是用来确定工件坐标系的基本坐标系 是确定刀具 刀架 或工件 工作台 位置的参考系 并建立在机床原点上 20 2 机床原点 现代数控机床都有一个基准位置 称为机床原点 是机床制造商设置在机床上的一个物理位置 其作用是使机床与控制系统同步 建立测量机床运动坐标的起始点 机床坐标系原点是指在机床上设置的一个固定点 即机床原点 它在机床装配 调试时就已确定下来 是数控机床进行加工运动的基准参考点 一般取在机床运动方向的最远点 不能随意改动 通常车床的机床零点多在主轴法兰盘接触面的中心即主轴前端面的中心上 主轴即为Z轴 主轴法兰盘接触面的水平面则为X轴 X轴和 Z轴的方向指向加工空间 21 在数控铣床上 机床原点一般取在X Y Z坐标的正方向极限位置上 见下图 22 3 机床参考点 也是机床上的一个固定点 不同于机床原点 回零操作 回参考点 后表明机床坐标系建立 机床参考点对机床原点的坐标是已知值 既可根据机床参考点在机床坐标系中的坐标值间接确定机床原点的位置 23 2 工件坐标系与工件坐标系原点 1 工件坐标系 编程人员在编程时设定的坐标系 也称为编程坐标系 2 工件坐标系原点 也称为工件原点或编程原点 由编程人员根据编程计算方便性 机床调整方便性 对刀方便性 在毛坯上位置确定的方便性等具体情况定义在工件上的几何基准点 一般为零件图上最重要的设计基准点 工件原点选择 1 与设计基准一致2 尽量选在尺寸精度高 粗糙度低的工件表面3 最好在工件的对称中心上4 要便于测量和检测 工件坐标系坐标轴的确定与机床坐标系坐标轴方向一致 工件坐标系原点 24 工件坐标系原点 机床坐标系原点 机床坐标系与工件坐标系的关系 25 五附加坐标系 对于直线运动 通常建立的附加坐标系有 指定平行于X Y Z的坐标轴可以采用的附加坐标系 第二组U V W坐标 第三组P Q R坐标 如果还有平行或不平行于A B C的第二回转运动 可指定为D E和F 指定不平行于X Y Z的坐标轴也可以采用的附加坐标系 第二组U V W坐标 第三组P Q R坐标 对于回转运动 26 小结 机床坐标系原点是指在机床上设置的一个固定点 是数控机床进行加工运动的基准参考点 机床参考点对机床原点的坐标是已知值 既可根据机床参考点在机床坐标系中的坐标值间接确定机床原点的位置 编程人员在编程时设定的坐标系称工件坐标系 工件坐标系坐标轴的确定与机床坐标系坐标轴方向一致 机床坐标系是机床上固有的坐标系 是用来确定工件坐标系的基本坐标系 是确定刀具 刀架 或工件 工作台 位置的参考系 确定数控机床坐标系时总是假设工件固定 刀具相对工件运动 标准坐标系采用右手直角笛卡儿定则判断 直线坐标轴X Y Z的判定顺序是 先Z轴 再X轴 最后按右手定则判定Y轴 Z坐标轴的运动由传递切削力的主轴决定 与主轴平行的标准坐标轴为Z坐标轴 X坐标轴的运动是水平的 它平行于工件装夹面 Y坐标轴根据X Z坐标轴 按照右手直角笛卡儿坐标系确定 各坐标轴的正方向为增加刀具和工件之间距离的方向 旋转坐标轴A B C相应地表示其轴线平行于X Y Z的旋转运动 其正方向按照右旋螺纹旋转的方向 对于移动部分是工件而不是刀具的机床 用带 的字母表示工件的正向运动 27 28 程序的结构格式 1程序段的一般格式一个零件程序是一组被传送到数控装置中去的指令和数据 由遵循一定结构句法和格式规则的若干个程序段组成 而每个程序段由若干个指令字组成 2 指令字的格式一个指令字是由地址符 指令字符 和带符号 如定义尺寸的字或不带符号 如准备功能字G代码 的数字数据组成的 程序段中不同的指令字符及其后续数值确定了每个指令字的含义 地址符 数字 29 3 程序段的格式 程序段中功能字的排列顺序无严格要求 30 每一个程序段的内容 31 数控铣床常用编程指令G指令 准备功能 32 33 说明 表格中带符号 的代码为默认代码 00 组的G代码为非模态代码 同组的G代码出现在一个程序段中 则最后一个有效 09 组代码遇到 01 组代码固定循环被自动取消 34 M指令 辅助功能 35 单位设置指令G20与G21 这3个G代码必须在程序的开头坐标系设定之前用单独的程序段指令 G20 G21 G22不能在程序的中途切换 36 坐标平面选择指令G17 G18 G19在数控铣床或加工中心上加工圆弧时 可能在不同的坐标平面上加工 这就需要在加工圆弧前指出圆弧所的坐标平面 G17选择XY平面 G18选择ZX平面 G19选择YZ平面 模态指令 可相互注销 数控铣床默认G17XY平面 37 G17 XY平面 G18 ZX平面 G19 YZ平面 坐标平面选择指令是用来选择圆弧插补的平面和刀具补偿平面的 G17 G18 G19为模态功能 可相互注销 G17为缺省值 38 绝对 相对坐标编程指令 G90 G91 G90为绝对值编程指令 表示程序段中给出的刀具运动坐标尺寸为绝对坐标值 即给出的坐标值相对于坐标原点 G91为相对值编程指令 表示程序段中给出的刀具运动坐标尺寸为增量坐标值 即相对于前一位置的增量值 如图所示 若刀具从A点沿直线运动到B点 则 用绝对值方式编程时 程序段如下 G90G01X10 0Y20 0 用增量值方式编程时 程序段如下 G91G01X 20 0Y15 0 G90 G91为模态功能 可相互注销 G90为缺省值 39 1 快速定位指令G00格式 G00X Y Z 说明 1 G00一般用于加工前快速定位或加工后快速退刀 2 为避免干涉 通常的做法是 不轻易三轴联动 一般先移动一个轴 再在其它两轴构成的面内联动 如 进刀时 先在安全高度Z上 移动 联动 X Y轴 再下移Z轴到工件附近 退刀时 先抬Z轴 再移动X Y轴 数控铣床移动指令 40 G00快速定位功能 以数控系统设定的速度快速到达目标点 减少空行程 提高加工效率 该过程不能进行任何切削加工 格式 G00X Y Z 其中X为目标点X轴方向坐标Y为目标点Y轴方向坐标Z为目标点Z轴方向坐标图例 G00X25 Y31 Z 3 mm G00X1Y1 2Z0 1 inch 41 G90G01X60Y30F200 2 直线进给指令G01格式 G01X Y Z F 42 G01直线插补功能 以程序中F指定的速度 按照直线插补原理进行切削运动至目标点格式 G01X Y Z F F 以每分钟进给距离的方式指定进给速度单位 mm min inch min图例 G01X25 Y 25 F100 mm G01X1Y 1F4 inch 43 G00 G01比较示例从点 25 25 0 到点 25 25 25 G00过程如图示 G00X 25 Y 25 Z 25 G01过程如图示 G01X 25 Y 25 Z 25 注 G00只进行定位 不能进行任何切削 它的速度由机床出厂时设置 G01是进行切削运动的 所以速度一般比G00慢 它的速度是由F在程序中指定 红色为G01路线兰色为G00路线 44 1 从圆弧所在平面的垂直坐标轴的正方向看去 顺时针方向为G02 逆时针方向为G03 2 F规定了沿圆弧切向的进给速度 3 G90下X Y Z为圆弧终点坐标值 G91下X Y Z为圆弧终点相对于圆弧起点的增量坐标值 4 I J K表示圆心相对于圆弧起点的增量坐标 与G91和G90无关 3 圆弧插补指令 G02 G03 指令格式 45 5 R是圆弧半径 当圆弧所对应的圆心角为0 180 时 R取正值 圆心角为180 360 时 R取负值 6 I J K的值为零时可以省略 7 在同一程序段中 如果I J K与R同时出现则R有效 XY插补平面 XZ插补平面 YZ插补平面 46 G02 G03判断 G02为顺时针方向圆弧插补 G03为逆时针方向圆弧插补 顺时针或逆时针是从垂直于圆弧加工平面的第三轴的正方向看到的回转方向 平面圆弧插补 47 I J K分别表示X Y Z轴圆心的坐标减去圆弧起点的坐标 如下图所示 某项为零时可以省略 48 常用程序指令分析 两种规定圆弧的中心的方法 1 用I J或K规定圆弧中心相对于圆弧起点的距离 注意正负号区分 2 用R来规定圆弧半径 圆弧小于180度 R为正 反之 R为负 注 切削一个完整360度的圆周 采用I J或K是唯一的方法 G02代码用于规定在两个线性轴形成的平面内的顺时针圆弧运动 线性轴可以是X Y和Z三轴中的任意两个 49 例1 如图所示小圆弧I和大圆弧II 圆弧起点A 终点B 半径均为R25 写出分别写出程序段 I II 绝对 R方式编程 增量 R方式编程 绝对 R方式编程 增量 R方式编程 圆弧I 圆弧II 绝对 IJ方式编程 G90G17 G03X0 Y25 R25 F100 G90G17 G03X0 Y25 R 25 F100 G91G17 G03X 25 Y25 R25 F100 G91G17 G03X 25 Y25 R 25 F100 G90G17 G03X0 Y25 I 25 F100 G90G17 G03X0 Y25 J25 F100 绝对 IJ方式编程 50 例2 如图所示 起刀点在坐标原点O 从O点快速移动至A点 分别以顺时针 逆时针加工整圆 使用绝对坐标编程 逆时针编程顺时针编程 G90G00X30 Y0 G03I 30 F100 G90G00X30 Y0 G02I 30 F100 51 例 对如图的圆弧编程 52 如图所示整圆 程序段为 1 从A点顺时针一周时 绝对坐标编程 G90G02X30 0Y0I 30 0F80 增量坐标编程 G91G02X0Y0I 30 0F80 2 从B点逆时针一周时 绝对坐标编程 G90G03X0Y 30 0J30F80 增量坐标编程 G91G03X0Y0J30 0F80 53 举例 刀具轨迹A B C D G90F200 G3X15Y0R15 G2X55Y0R20 G3X80Y 25R 25 说明 1 小数点2 段尾 54 螺旋线进给指令G02 G03 式中 G02 G03为螺旋线的旋向 其定义同圆弧 X Y Z为螺旋线的终点坐标 I J为圆弧圆心在X Y平面上X Y轴上相对于螺旋线起点的增量坐标 R为螺旋线在X Y平面上的投影半径 K为螺旋线的导程 55 螺旋线编程举例 如果 螺旋线的轴不是X Y Z中的一个 应进行坐标及平面变换等手段 56 螺旋线螺旋线示例 57 例4 2 铣削如图所示螺旋线 共有10圈 其程序为 58 G04暂停指令功能 用于在程序中产生一次暂停 使刀具短时间无进给光整表面 含有G04的程序段将延迟P代码规定的时间 如果P中没有小数部分 则延迟以毫秒计算 否则以秒计算 格式 G04X 或G04P 其中 X P均为暂停时间 X后跟的数字单位分别为秒 P后跟的数字为毫秒 图例 G04P5 0一般用于镗平面 锪孔等场合 但暂停时间一般保证刀具在孔底保持回转一转以上 59 程序暂停 G04 暂停指令应用于下列情况 1 用于主轴有高速 低速挡切换时 于M05指令后 用G04指令暂停几秒 使主轴停稳后 再行换挡 以避免损伤主轴电动机 2 用于孔底加工时暂停几秒 使孔的深度正确及减小孔底面的粗糙度 3 用于铣削大直径螺纹时 用M03指定主轴正转后 暂停几秒使转速稳定 再加工螺纹 使螺距正确 60 坐标系设定指令 格式为 G92X Y Z 使用中应放在程序的第一句 G92确定出刀具起点在工件坐标系中的位置 G92X30Y30Z20 61 坐标系设定指令 G54