机械制造基础-第14章-数控加工ppt课件

.,上海大学机自学院,SHANGHAIUNIVERSITY,一、数控机床与普通机床的异同点：普通机床是通过工人的大脑发出指令、用手来操作各种按钮和手柄来控制机床运动的；数控机床是通过计算机发出指令直接控制机床运转的。两者的机床主体结构、运动方式、工件及刀具安装等基本一致，因此车床与数控车床、铣床与数控铣床、，功能及加工范围基本相似。,第14章数控加工,.,上海大学机自学院,SHANGHAIUNIVERSITY,通常，数控指令以数字和符号编码方式记录在控制介质（如软盘、硬盘、U盘等）上，数控装置从介质上获得信息后，经过计算和处理，将结果以脉冲形式送往机床的有关机构（如主轴、丝杠、刀架等），对机床各种动作顺序、位移量以及速度等实现自动控制。改变加工内容时，只需相应改变加工指令。,二、数控机床的基本组成：数控机床一般由控制介质、数控装置、伺服机构和机床本体四部分组成。,.,上海大学机自学院,SHANGHAIUNIVERSITY,.,上海大学机自学院,SHANGHAIUNIVERSITY,三、数控机床的分类,1、按加工工艺方法分类（1）金属切削类数控机床：数控车床、数控铣床、数控磨床等加工中心：车削中心、镗铣类加工中心等（2）金属成形类数控冲床、数控折弯机、数控弯管机、数控旋压机等。（3)特种加工类数控电火花线切割机、数控电火花成形机、数控火焰切割机、数控激光加工机等。（4）测量、绘图类三坐标测量仪、对刀仪、绘图仪等。,.,上海大学机自学院,SHANGHAIUNIVERSITY,2、按控制系统功能特点分类,（1）点位控制数控机床只对机床移动部件的起点和终点准确定位，中间的移动轨迹可以任意，移动和定位过程中不进行任何加工。,一般，从起点位置开始先以最快速度移动，到即将接近终点位置时再降速，使之慢速趋近定位点，以保证精度。数控钻床、数控镗床、数控冲床等都属于点位控制的数控机床。,.,上海大学机自学院,SHANGHAIUNIVERSITY,（2）点位直线控制数控机床,不仅对机床移动部件的起点、终点精确定位，而且能实现平行坐标轴方向的直线切削加工运动。,简易的数控车床、数控铣镗床等属于点位直线控制的数控机床。,.,上海大学机自学院,（3）轮廓控制数控机床,不仅能控制机床移动部件的起点与终点坐标，而且要控制整个加工过程中每一点的速度和位移，即要控制刀具的移动轨迹从而将工件加工成一定的轮廓形状。,生产中常用的数控车床、数控铣床、数控磨床都是典型的轮廓数控机床。它们能够对两个或两个以上坐标轴同时进行切削加工控制，可代替所有类型的仿形加工，提高加工精度和生产率，缩短生产准备时间。,.,上海大学机自学院,SHANGHAIUNIVERSITY,3、按伺服控制方式分类,（1）开环控制数控机床不带反馈装置，使用步进电动机为伺服执行机构。（2）半闭环控制数控机床在丝杠上装有角位移测量装置，通过检测丝杠转角间接检测移动部件的位移，然后反馈到数控装置中去。（3）闭环控制数控机床在机床移动部件上直接装有位置检测装置，将测量到的实际位移值进行比较，用差值对机床进行控制，使移动部件按照实际的要求运动，最终实现精确定位。,.,上海大学机自学院,SHANGHAIUNIVERSITY,四、数控机床的加工特点1、加工精度高、质量稳定2、加工生产效率高3、减轻劳动强度，改善劳动条件4、加工的适应性强、灵活性好5、有利于生产管理五、常用数控系统的种类目前我国的数控机床其控制系统基本是引进国外的。比较常用的有FANUC、OKUMA、SIEMENS、MITSUBISHI、SINSINATTI等，其功能代码基本相近，但各系统也有不同之处，具体编程时需要查阅相应的编程手册。,.,上海大学机自学院,SHANGHAIUNIVERSITY,六、数控编程时的机床坐标系和工作坐标系,数控机床的坐标系按右手直角笛卡尔坐标系确定。,一般假设：工件静止，通过刀具相对工件的移动来确定机床各移动轴的方向。,.,上海大学机自学院,SHANGHAIUNIVERSITY,1、机床坐标系,机床坐标系是机床固有的坐标系，其方位是参考机床上的一些固定基准（如主轴中心线，工作台面、主轴端面、工作台侧面、导轨面等）确定的。国家标准规定：Z轴为平行于机床主轴的坐标轴，取刀具远离工件的方向为正方向。X轴为水平方向，且垂直于Z轴并平行于工件装夹面。刀具远离工件的方向为正方向。,.,上海大学机自学院,SHANGHAIUNIVERSITY,.,上海大学机自学院,SHANGHAIUNIVERSITY,.,上海大学机自学院,SHANGHAIUNIVERSITY,机床原点(机械原点)是机床坐标系的原点，在机床装配、调试时就已确定下来了，是数控机床进行加工运动的基准参考点，一般它的位置取在各坐标轴的正向最大极限处。,.,上海大学机自学院,SHANGHAIUNIVERSITY,2、工作坐标系,工作坐标系是编程人员在编程和加工工件时建立的坐标系。工作坐标系的原点简称工件原点，也称工件零点或编程零点，其位置由编程者自行设定，一般设在工件的设计、工艺基准处。,机床原点,工件原点,.,上海大学机自学院,SHANGHAIUNIVERSITY,七、数控编程的常用指令代码,编程代码主要有准备功能G指令、进给功能F指令、主轴功能S指令、刀具功能T指令、辅助功能M指令。每种数控系统的代码指令与程序格式可能略有不同，因此具体使用时必须严格按机床说明书规定格式进行。但目前来说，常用的G和M功能基本都与国际ISO标准一致。程序的通用格式：,.,上海大学机自学院,SHANGHAIUNIVERSITY,1、准备功能G指令的应用实例,绝对坐标G90、相对坐标G91G90：程序中的位移量用刀具终点的绝对坐标表示。G91：程序中的位移量用刀具运动的增量表示。,快速定位G00、直线插补G01G00：刀具以机床固有的速度从当前位置快速移动到指定位置。（一般在非加工状态使用）格式:G00XYZG01：刀具以给定的速度从当前位置沿直线移动到规定的位置。（一般在切削状态下使用）格式：G01XYZF,.,上海大学机自学院,SHANGHAIUNIVERSITY,例：刀具首先快速移动到（20，20）点，直线切削到（40，20）点的程序编制。,G90G00X20Y20G91G01X20Y0F10（或G01X40Y20F10）,（20，20）,.,上海大学机自学院,SHANGHAIUNIVERSITY,顺弧插补G02、逆弧插补G03G02（G03）XYRFG02（G03）XYIJKF,顺时针、逆时针与加工平面有关，规定：沿圆弧所在平面（如XY平面）的另一坐标轴的负方向(-Z)看去，顺时针方向为G02，逆时针方向为G03。,X、Y为圆弧终点坐标，R为圆弧半径，I、J、K分别是X、Y、Z方向上圆弧起点至圆心的增量尺寸。,加工平面选择指令G17、G18、G19G17XY平面；G18ZX平面；G19YZ平面；,.,上海大学机自学院,SHANGHAIUNIVERSITY,XY平面,YZ平面,ZX平面,.,上海大学机自学院,SHANGHAIUNIVERSITY,刀具补偿与偏置指令G40、G41、G42,利用刀具半径补偿功能，编程时可假设工件轮廓即为刀具中心的运动规迹，而实际上的刀具轨迹要与工件轮廓有一个偏移量。,G41刀具左补偿（沿着刀具前进的方向观察，刀具偏在工件轮廓的左边）；G42刀具右补偿（沿着刀具前进的方向观察，刀具偏在工件轮廓的右边）；,G40刀具补偿取消；,.,上海大学机自学院,SHANGHAIUNIVERSITY,动画18刀具的补偿方向,例：G90G01G41X100.0Y150.0D01；其中：D01为补偿值，需提前输入机床内部。,G41,G42,.,上海大学机自学院,SHANGHAIUNIVERSITY,外圆粗加工复合循环指令G71G71U_R_(U为每次的切深,R为每次切完45方向退刀量)G71P_Q_U_W_F_(P为循环开始的程序号,Q为循环结束的程序号,U为X直径方向留给精加工的余留量,W为Z长度方向留给精加工的余留量,F为切削时刀具的进给速度)外圆精加工复合循环指令G70G70P_Q_(P为循环开始的程序号,Q为循环结束的程序号),.,上海大学机自学院,SHANGHAIUNIVERSITY,2、辅助功能M指令的应用实例,主轴正转M03从+Z方向看（从主轴头向工作台方向看），主轴顺时针旋转是正转。主轴反转M04从+Z方向看（从主轴头向工作台方向看），主轴逆时针旋转是反转。主轴停转M05冷却液开M07、M082号、1号冷却液开冷却液关M09程序结束M30,.,上海大学机自学院,SHANGHAIUNIVERSITY,3、F、T、S功能F进给功能指令：指定加工时的进给量大小执行G94后的F为每分钟的进给量（mm/min)，执行G95后的F为每转进给量（mm/r）*G00后的第一句G01、或G02、或G03必须指定FT刀具功能指令：根据加工工艺选刀或换刀如：加工前选刀T0102（1号刀具，2号刀补）加工结束后取消刀补T0100S主轴功能指令：指定机床主轴的转速或速度执行G96后S为主运动的线速度（m/min）,执行G97后为主轴的转速（r/min）,.,上海大学机自学院,SHANGHAIUNIVERSITY,4、数控车床编程举例,例：加工如图所示零件。精车余量为1mm，从右端至左端轴向走刀切削，工件程序原点就是动画中的O点所示。,Z,X,O,.,上海大学机自学院,SHANGHAIUNIVERSITY,程序说明O0320程序名(CNC-320)程序注释：注明机床所用的设备(FORMELDASM50L)程序注释：注明机床所用的数控系统N10G90G95;采用绝对坐标编程，设置每转进给量,N15G00X150Y200;刀具快进至换刀点N20M03M41;主轴正转，低速N25T0101;选用1号刀具,1号刀补N30G00X0Z1;快速移动至X0、Z1处N35G01Z0F0.1;进刀至Z0，进给量为0.1mm/rN40X20,C1;切削端面，C1表示倒角145N45Z-20;切削20外圆，长度方向Z为-20N50X30,C1;切削端面，倒角145N55Z-50;切削30外圆，长度方向Z为-50,.,上海大学机自学院,SHANGHAIUNIVERSITY,N60G01X40,C1;切削端面,倒角145N65Z-80切削40外圆，长度方向Z为-80N70G00X45Z10快速退刀至X45、Z10处N75T0000取消刀补N80G00X150Z200刀具退至换刀点N85M05主轴停止N90M30程序结束,程序说明,5、数控铣床编程举例,例：在一块100mm50mm的长方形钢板上,用直径为6毫米的铣刀铣削图示二个字母凹槽，槽的深度为3毫米。某同学编制的数控加工程序如下，请指出并纠正其中的错误。,.,上海大学机自学院,SHANGHAIUNIVERSITY,G90G18G42G15H1G00Z20G00X0Y0M05G01X20Y20F0.01G01Z-1G02X40Y20R10G01Y30G03X30Y30R10G01Y20G00Z5G00X60Y10,A,B,C,D,E,F,H,G,A（20，20）B（40，20）C（40，30）D（20，30）；E（60，10）F（60，40）G（80，10）H（80，40）,X,Y,O,刻字轨迹：,G17G40,M03,G03,X20,F100,.,上海大学机自学院,SHANGHAIUNIVERSITY,G01Z-3F100G01Y30G01X80Y10G01Y40G00Z20G41G00X100Y100M03M30,Y40,G40,M05,.,上海大学机自学院,SHANGHAIUNIVERSITY,练习1:编制一个精车外圆、圆弧面及切断的数控车程序，图形尺寸如图1、图2所示，精加工余量为0.5mm。,图1,Z,X,.,上海大学机自学院,SHANGHAIUNIVERSITY,图2,Z,X,A,B,C,D,E,E(36,17),D(36,33.4),C(20,65.6),B(20,82),A(0,92),F,G,F(50,10),G(50,0),.,上海大学机自学院,SHANGHAIUNIVERSITY,G90G95；采用绝对坐标编程，设置每转进给量T0101；选用1号刀具,1号刀补M03M41；主轴正转，低速G00X100Z200；刀具快进至换刀点X100、Z200G00X53Z92；刀具快速移动至X53、Z92处G01X0F0.1；切削右侧端面,进给量为0.1mm/rG00X53Z94；快速退刀至X53、Z94处G71U1R1；外圆粗加工循环,切深为1,45退刀量为1G71P100Q200U1W0.5F0.1；从N100N200循环粗加工,X方向留精加工余量为1，Z方向留精加工余量为0.5，进给量为0.1mm/r,（程序未完，下页继续）,.,上海大学机自学院,SHANGHAIUNIVERSITY,N100G01X0Z92；刀具直线移动至X0、Z92处G03X20Z82R10；逆时针切削圆弧R10至X20、Z82处G01Z65.6；切削20外圆至X20、Z65.6处G03X36Z33.4R22；逆时针切削圆弧R22至X36、Z33.4处G01Z17；切削36外圆至X36、Z17处G02X50Z10R7；顺时针切削圆弧R7至X50、Z10处G01Z0；切削50外圆至X50、Z0处N200G00X53；快速退刀至X53、Z0处G70P100Q200；从N100N200循环精加工G00X100Z200；刀具快进至换刀点X100、Z200,（程序未完，下页继续）,.,上海大学机自学院,SHANGHAIUNIVERSITY,T0202；换用2号刀具（切断刀）,2号刀补G00X53Z-3；刀具快速移动至X53、Z-3处G01X0F0.1；刀具以0.1m