数控教材PPT课件

.,1,数控技术应用教材,.,2,一、名词解释,NC（NumericalControl）数字控制的缩写,CNC（ComputerNumericalControl）电脑数字控制的缩写,FMS(FlexibleManufacturingSystem)是指可以适应加工工件或制造产品变化的制造系统,PLC（ProgrammableLogicController）可编程逻辑控制器)的缩写,PMC可编程机床控制器,第一部份：数控系统介绍,3,.,二、数控机床的概念及其基本特点,1、数控机床的概念,顾名思义，数控机床即数字控制机床。其核心控制部分全部由数字电路构成。它是由数字电路控制机床加工过程并实现需要的工艺参数的专用设备。数控机床的运动和辅助动作均受控于数控系统发出的指令。,2、数控机床的基本功能,控制加工过程的刀架移动速度和轨迹，实现多象限联动控制或单独控制。关联或独立控制坐标轴的转速和位置。实现对刀架、刀具库的加工控制。外围动作的控制（M、S、T功能）。PLC功能。系统自诊断功能。良好的人机界面（图形用户接口GUI）。,3、数控机床的特点,零件加工可编程、加工工艺参数的柔性调整、可实现良好的加工精度,.,4,三、数控机床的基本构成,重点：数控系统、PLC系统、驱动电路、伺服电机、反馈器件、反馈电路、操作设备、显示器,.,5,四、数控系统介绍,数控系统是数控机床的控制核心，包括CPU、存储器、输入输出接口及其他的一些专用电路，是机床的控制中心。,数控系统的种类非常多,但国内比较常用的数控系统有日本FANUC系统、德国SIEMENS系统、美国GE-FANUC系统等。,GMCC（部）现使用的数控系统,其余类似TOYO内圆磨床、KOYO双端面磨床、精密镗床也具备数控系统，但它并不提供程序编辑功能，其将程序固化成芯片。,.,6,五、数控系统及执行机构,（以FANUC0T系列为例）,1.数控主板：用于核心控制、运算、存储、伺服控制等。新主板集成了PLC功能。2.PMC板：用于外围动作控制。新系统的PMC板已经和数控主板集成到一起。3.I/O板：早期的I/O板用于数控系统和外部的开关信号交换。新型的I/O板主要集成了显示接口、键盘接口、手轮接口、操作面板接口及RS232接口等。4电源单元：电源单元是0系统的基本组成部分，根据输出功率的不同有A、AI、B2三种型号，其中电源单元AI包含了输入单元，是最常用的一种。5.存储卡:存储卡是0系统的基本组成部分，是程序、数据存储的关键部分。另外，存储卡上还有串行主轴接口、模拟主轴接口、主轴位置编码器接口、手摇脉冲发生器接口、CRT/MDI接口、阅读机/穿孔机接口等。6轴控制卡:轴控制卡是0系统的基本组成部分。0系统采用全数字式伺服控制，其控制的核心（位置环、速度环、电流环）都在轴卡上。根据控制轴数的不同，轴卡分2轴卡、3/4轴卡几种。,FANUC系统的典型构成如下：,FANUC系统的执行机构：,1.驱动电路：用于将数控系统的控制指令放大和转化为电动机的激励信号，控制电机的旋转。2.伺服电机：用于数控设备直线轴和旋转轴的驱动。3.由伺服电机驱动的机械机构：如工作台、刀架、主轴及其传动系统等。,.,7,电源板,PMC板,控制轴板,I/O板,储存板,.,8,六、FANUC数控系统的操作及有关功能,FANUC公司为其CNC系统设计了以下几种工作方式，通常在机床的操作面板上用开关切换,.编辑（EDIT）方式：在该方式下编辑零件加工程序。,.手动连续进给(JOG)方式：用手按住机床操作面板上的各轴各方向按钮使所选轴向连续地移动。若按下快速移动按钮，则使其快速移动。,.存储器(自动)运行(AUTO)方式：用存储在CNC内存中的零件程序连续运行机床，加工零件。,.手动数据输入（MDI）方式：该方式可用于自动加工，也可以用于数据（如参数、刀偏量、坐标系等）的输入。,.手摇进给或步进(HANDLE/INC)方式：用手摇轮（手摇脉冲发生器）或单步按键使各进给轴正、反移动。,9,.,数控程序的主要构成部分:1程序块：O引导的一个相对完整的程序。取值1-9999。2程序段：N引导的一个程序行。取值1-9999。其常规顺序是：段号G代码位置坐标M代码S代码T代码F代码;,七、数控编程（0-TC),1、程序的结构,G代码G代码又叫“准备机能”指令。它一般规定刀具的走刀方式，是数控系统中最基本和最广泛的指令。,M代码辅助机能是数控系统实施外部操作的重要功能。如控制主轴起停、冷却开关、夹具松夹、防护门开关等等。,S代码主轴机能.,T代码刀具机能与刀具的管理，刀具机能是数控系统实施刀具管理操作的重要功能。它可以控制换刀操作、刀具补偿等。,F代码速度指令，它的任务是给出走刀速度，一般放在程序段的最后。其单位在参数中规定，MM/MIN及MM/REV两种单位。,10,.,2、G代码,2、00组为非模态G代码,1、模态G代码是指G指令的作用除非有专门指令来解除，否则将一直有效。,3、程序段中出现同组G代码，只执行最后的G代码,11,.,代码解释,G00定位,格式G00X_Z_U_W_这个命令把刀具从当前位置移动到命令指定的位置(在绝对坐标方式下)，或者移动到某个距离处(在增量坐标方式下)。速度20000MM/MIN24000MM/MIN，参数518、519设定。,G01直线插补,格式G01X(U)_Z(W)_F_直线插补以直线方式和命令给定的移动速率从当前位置移动到命令位置。,X,Z:要求移动到的位置的绝对坐标值。U,W:要求移动到的位置的增量坐标值。,(G02,G03)圆弧插补,G02(G03)X(U)_Z(W)_I_K_F_;G02(G03)X(U)_Z(W)_R_F_;G02顺时钟(CW)G03逆时钟(CCW)X,Z在坐标系里的终点U,W起点与终点之间的距离I,K从起点到中心点的矢量(半径值)R圆弧范围(最大180度)。R值在被编辑圆弧夹角小于等于180度时取正，大于180度时取负。,12,.,G30第二原点返回,坐标系能够用第二原点功能来设置。用参数(a,b)设置刀具起点的坐标值。点“a”和“b”是机床原点与起刀点之间的距离。具体位置由参数708、709控制,G04暂停,G04X_(t)G04U_(t)G04P_(t)(t)单位为秒,G40、G41、G42刀尖偏置补偿,在刀具刃是尖利时，切削进程按照程序指定的形状执行不会发生问题。不过，真实的刀具刃是由圆弧构成的(刀尖半径)就像图所示，在圆弧插补和攻螺纹的情况下刀尖半径会带来误差。,13,.,G96、G97主轴转速控制,G96恒线速度控制单位：M/MIN主轴实际转速与X轴直径有关，保持恒定的线速度关系,G97恒转速控制单位：RPM,G98、G99进给速度控制,G98每分钟进给单位：MM/MIN与主轴转速无关，通常在加工中心中使用,G99每转进给单位：MM/REV与主轴转速有关，通常在车床使用,G10刀具补正量变更,利用程序对工件座标、刀具座标、刀具磨耗进行补正或设定G10P_X_Z_U_W_P0代表工件座标PXX代表刀具磨耗补正P10000+XX代表刀具座标,14,.,3、M代码,15,.,第二部份：编程介绍,G01直线插补,格式G01X(U)_Z(W)_F_直线插补以直线方式和命令给定的移动速率从当前位置移动到命令位置。,X,Z:要求移动到的位置的绝对坐标值。U,W:要求移动到的位置的增量坐标值。,绝对坐标程序G01X50.Z75.F0.2;X100.;增量坐标程序G01U0.0W-75.F0.2;U50.,16,.,圆弧插补(G02,G03),G02顺时钟(CW)G03逆时钟(CCW)X,Z在坐标系里的终点U,W起点与终点之间的距离I,K从起点到中心点的矢量(半径值)R圆弧范围(最大180度)。,G02(G03)X(U)_Z(W)_I_K_F_;G02(G03)X(U)_Z(W)_R_F_;,绝对坐标系程序G02X100.Z90.I50.K0.F0.2或G02X100.Z90.R50.F02;增量坐标系程序G02U20.W-30.I50.K0.F0.2;或G02U20.W-30.R50.F0.2;,17,.,G40、G41、G42刀尖偏置补偿,于CNC作业中，刀具与工件所构成的关系如下：,刀尖半径R自动补正机能一般NC车床的应用上，G41程序指令使用于内径及端面车削，G42使用于外径车削，路径方向与刀具位置的关系如下图所示：,18,.,自动刀尖补正机能除了依刀具移动路径与工件位置不同，分别使用G41偏左补正与G42偏右补正制作程序外，在刀尖半径指定的方式中，需要再加上刀尖位置的指令，才可使NC控制器发生功效。依各种不同的状况，刀尖位置给予编号，假想刀尖的方向以下图标中有八种可选择使用，而0号与9号位置则是假想程序位置点与刀尖R半径中心重叠。,CNMGl20408,刀尖R角为0.8,19,.,T机能,TT指令后四位数字代表选用的刀具及补正号码，前两位数字代表刀具的号码，后两位数字是车刀刀尖点正确位置的补正号码，每个补正号码代表一组补正数值。T(刀具选择)（刀具补正号码）例：T0202;选择No.2刀具和No.2的补正值T0616;选择No.6刀具和No.16的补正值(1)补正值包含刀具系统几何补正(GEOMETRY)、刀具磨耗补正(WEAR)与刀尖半径补正。NC车床刀具系统一般可装置812把刀具，通常以外径精车刀为基准刀具，将其它每一把刀具与基准刀具作比较，将每一把刀具X轴与Z轴的异值输入每一把刀具的几何补正(GEOMETRY)字段上。当NC系统读入T指令时，除转换正确刀具号外，并将补正字段上的数值通知伺服机构作坐标点的偏移补正。,形状画面,磨耗画面,(2)NC程序于工具机上产生量产后，刀具可能磨耗，必然影响工件制作精度，为了使每个工件精加工后，尺寸精度能维持于标准公差范围内，必须随时检测工件精度，将每一把刀具及每一个工程的尺寸精度记录，并将误差值随时输入刀具磨耗补正字段上，使NC伺服机构作坐标点的偏移补正，确保工件符合精度公差范围。,20,.,F机能,F机能是进给率机能，G98表示每分钟进给量，F99表示每转进给量，CNC车床通常使用每转进给量。,S机能,S机能是主轴转速机能，通常有两种表示方式(1)G97转速一定指令（转分）主轴转速在加工过程中皆保持每分钟1200转。(2)G96周速一定指令（米分）所谓周速就是切削速率V,D：工件直径(mm)N：主转转速(R.P.M)G50S2500G96S160M03主轴周速为每分钟米，其转速随工件直径之变小而增大，但最高转速不超过每分钟2500转。,21,.,座标系统,机械座标,程序座标,相对座标,22,.,1、机器参考点（原点）机器参考（零）点又可称之为机器参考终点(HOME点)或机器终点，此点为机器坐标系统的原点，它主要作机器切始坐标系统的设定，机器零点常作以下三种用途：1-1.机器初始坐标系统设定：许多的CNC系统需先使机器各轴回到此一参考点，才能执行程序。1-2.作为其它坐标系统的参考点：工件零点、程序零点与回归参考点的坐标订定及量测皆以机器参考点为基准。1-3.作为刀具交换点：大部份CNC系统在执行换刀之前，必需先让主轴回到X轴的机械零点上才可换刀。机器零点为一固定点，而且是由装在各轴预先选定位置上的位置侦测装置（如极限开关）来设定，此位置一般是在各轴行程的终点。大部份CNC工具机工作台及主轴需先使其回到的机械零点上才能执行程序。如前面所述，大部份CNC控制器在行刀之前，必需先让主轴回到Z轴的机械零点上才可换刀，这时便需用程序模式来执行，在许多现代CNC控制器（如发那科，三菱），使用G28这个指令来达成此项工作，在工件程序中，G28应与其它坐标指令结合使用，以执行回归机械零点的动作。此外，工件程序的结尾应将工作台及主轴回归机械零点，使得程序可回到起始位置并准备加工新的工件。,23,.,2、程序参考点程序设计者，设计加工程序前，须先决定适当的程序参考点（程序原点）以便简化刀具点移动时每一点之坐标值之计算。当程序原点选定在基圆的中心，则对工件在床台的设定及孔中心坐标的计算较为方便。,2-1绝对值坐标系统刀具相对于工件作移动时，其刀具点每一移动点的坐标值，均以程序原点为基准点而表示之，绝对坐标系统的优点是动作中断后重新开始时，操作不必再回至其开始点，可节省时间，提高效率。,2-2增量值坐标系统刀具相对于工件作移动时，其刀具点每一移动点的坐标值，均以其前一点为基准点而表示之。此种系统有一显著缺点，万一发生故障时，操作员必须停止机器，并回到开始点或预定之停留位置，否则不能继续操作。绝对值与增量值，并没有一定的使用时机，一般均从蓝图上以加工要求来取决。如加工之各点均与原点有相对关系者，则用绝对值，反之，若加工之各点均是相对于前一点而设定者，宜用增量值，位置若有误差，绝对值坐标不会累积，但增量值坐标则会累积。,24,.,O0001;（程序号）:N010G28X0.Z0.；(回机械原点)N020G10P00X300.Z300.M62；(建工件坐标系,关门)N030T0100；(换T01号刀)N040G96S150M03；(主轴转动,恒线速)N050G00Z-1.T0101；(调T01刀补)N060G00X60.Z32.M08；(快速进给,自动出水)N070G42G01Z10.F0.2；（使用刀补切削）N080X67.；（退刀）N090G40G00X150.Z150.T0100M09；(退刀去刀补、自动关水)N100G28X0.Z0.；(回机械原点)N110M05；(主轴停止)N120M61；(开门)N130M02；(程序停止),程序设计,程序例子,25,.,程序原点设定直接用刀具试切对刀(1)用外园车刀先试车一外园，测量外园直径后，在offset界面的几何形状输入“MX外园直径值”，按“input”键，即输入到几何形状里。(2)用外园车刀先试车一外园端面，在offset界面的几何形状输入“MZ当前Z坐标值”，按“input”键，即输入到几何形状里。,测量值输入,26,.,刀补的概念,并非使用中的每把刀具距离程序原点的位置都一致，但程序座标系只有一个，其余刀具的座标只能按基准刀具的相差值设定,X1,Z1,27,.,位置画面,程序画面,补偿画面,参数画面,报警画面,28,.,循环指令,切螺纹(G32),格式G32X(U)_Z(W)_F(E)_;,在编制切螺纹程序时应当带主轴转速RPM均匀控制的功能(G97)，并且要考虑螺纹部分的某些特性。在螺纹切削方式下移动速率控制和主轴速率控制功能将被忽略。而且在送进保持按钮起作用时，其移动进程在完成一个切削循环后就停止了。,G00X29.4;(1循环切削)G32Z-23.F2.;G00X32.;Z4.;X29.;(2循环切削)G32Z-23.F2.;G00X32.;Z4.,29,.,外园粗车固定循环(G71),格式G71U(d)R(e)G71P(ns)Q(nf)U(u)W(w)F(f)S(s)T(t)N(ns).F_从序号ns至nf的程序段,指定A及B间的移动指令。.S_.T_N(nf)d:切削深度(半径指定)不指定正负符号。切削方向依照AA的方向决定，在另一个值指定前不会改变。e:退刀行程,30,.,精加工循环(G70),格式G70P(ns)Q(nf)ns:精加工形状程序的第一个段号。nf:精加工形状程序的最后一个段号功能用G71、G72或G73粗车削后，G70精车削。,端面车削固定循环(G72),格式G72W（d）R(e)G72P(ns)Q(nf)U(u)W(w)F(f)S(s)T(t)t,e,ns,nf,u,w，f,s及t的含义与G71相同。功能如下图所示，除了是平行于X轴外，本循环与G71相同。,31,.,成型加工复式循环(G73),格式G73U(i)W(k)R(d)G73P(ns)Q(nf)U(u)W(w)F(f)S(s)T(t)N(ns)沿AAB的程序段号N(nf)i:X轴方向退刀距离(半径指定)k:Z轴方向退刀距离(半径指定)d:分割次数ns:精加工形状程序的第一个段号。nf:精加工形状程序的最后一个段号。u：X方向精加工预留量的距离及方向。（直径/半径）w:Z方向精加工预留量的距离及方向。功能本功能用于重复切削一个逐渐变换的固定形式,用本循环,可有效的切削一个用粗加工段造或铸造等方式已经加工成型的工件。,32,.,端面啄式钻孔循环(G74),格式G74R(e);G74X(u)Z(w)P(i)Q(k)R(d)F(f)e:后退量x:B点的X坐标u:从a至b增量z:c点的Z坐标w:从A至C增量i:X方向的移动量k:Z方向的移动量d:在切削底部的刀具退刀量。d的符号一定是（+）。但是，如果X（U）及I省略，可用所要的正负符号指定刀具退刀量。f:进给率：功能如下图所示在本循环可处理断削，如果省略X（U）及P，结果只在Z轴操作，用于钻孔。,33,.,内外直径的切