青岛技师学院PPT课件

青岛技师学院,数控仿真教学课件,数控车床篇,数控仿真教研组,教师寄语,学如逆水行舟，不进则退。,心似平原走马，易放难收：,数控编程概述坐标系统数控机床对刀程序代码零件程序的结构,课题三、数控机床编程基础,第一部分,认知目标：掌握编程基础知识及坐标系能力目标：能正确判断坐标系,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。,数控编程概述,手工编程时，整个程序的编制过程是由人工完成的。这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。自动编程是用计算机把人们输入的零件图纸信息改写成数控机床能执行的数控加工程序，就是说数控编程的大部分工作由计算机来实现。,程序编制可分成手工编程和自动编程两类。,1、CAXA制造工程师-北航海尔软件有限公司,我们熟悉的自动编程软件：,2、Mastercam-美国CNCSoftware公司,3、PRO/E-美国PTC公司,1、机床坐标轴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，如图2.2.1所示，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。围绕X、Y、Z轴旋转的圆周进给坐标轴用A、B、C表示，根据右手螺旋定则，以大拇指指向+X，+Y，+Z方向，则食指、中指等的指向是圆周进给运动+A，+B，+C方向。,坐标系统,图2.2.1机床坐标轴,数控机床的进给运动，有的由主轴带动刀具运动来实现，有的由工作台带着工件运动来实现。在编程时，为了编程的方便和统一，总是假定工件是静止的，刀具在坐标系内运动。因此，坐标轴的方向总是指刀具的运动方向。机床坐标轴的方向取决于机床的类型和各组成部分的布局，对车床而言：Z轴与主轴轴线重合，刀具远离工件的方向为Z轴的正方向；X轴垂直于Z轴，对应于转塔刀架的径向移动，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。,对于上位刀架（后置刀架）机床，其坐标系为：X轴向上为正，Z轴向右为正；对于下位刀架（前置刀架）机床，其坐标系为：X轴向下为正，Z轴向右为正。两种刀架方向的机床，其程序及相应设置相同。,规定使刀具与工件距离增大的方向为运动的正方向。,说明：,坐标轴确定的方法及步骤,（1）Z轴一般取产生切削力的主轴轴线为Z轴，刀具远离工件的方向为正向，当机床有几个主轴时，选一个与工件装夹面垂直的主轴为Z轴。当机床无主轴时，选与工件装夹面垂直的方向为Z轴。,立式数控铣床,数控车床坐标系,位于平行工件装夹面的水平面内。对于工件作回转切削运动的机床（如车床、磨床等），在水平面内取垂直工件回转轴（Z轴）的方向为X轴，刀具远离工件的方向为正向，如图3-3所示。对于刀具作回转切削运动的机床（如铣床、镗床等），当Z轴垂直时，人面对主轴，向右为正X方向，如图所示；当Z轴水平时，则向左为正X方向，如图所示。对于无主轴的机床（如刨床），以切削方向为正X方向。,卧式数控铣床,立式数控铣床,（2）X轴,（3）Y轴根据已确定的X、Z轴，按右手笛卡尔坐标系确定。（4）A、B、C轴此三轴为回转进给运动坐标。根据已确定的X、Y、Z轴，用右手螺旋定则确定。,机床坐标系举例,如果CNC机床的运动多于X、Y、Z三个轴，则用U、V、W分别表示平行于X、Y、Z轴的第二直线运动。用A、B、C分别表示绕X、Y、Z轴的旋转运动。,六轴加工中心坐标系,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，它是固定的点，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；数控铣床的机床原点的位置大多数规定在其工作台上表面的中心点上，还有的设在进给行程的终点。,2、机床原点、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。在机床每次通电之后，工作之前，必须进行回机床零点操作，使刀具运动到机床参考点，其位置由机械档块确定。这样，通过机床回零操作，确定了机床零点，从而准确地建立机床坐标系，即相当于数控系统内部建立一个以机床零点为坐标原点的机床坐标系。,数控车床零点与参考点的设定,课堂练习：,1、判断数控车、数控铣床（加工中心）的坐标系2、思考题：行程极限、软极限、硬极限,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，计算方便，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。,3、工件坐标系、程序原点,切削工件零点选择,铣削工件零点选择,工件零件选择实例,4.编程坐标系,1)又称工件坐标系，是编程时用来定义工件形状和刀具相对工件运动的坐标系。2)为保证编程与机床加工的一致性，工件坐标系也应是右手笛卡尔坐标系。3)工件装夹到机床上时，应使工件坐标系与机床坐标系的坐标轴方向保持一致。4)编程坐标系的原点，也称编程原点或工件原点，其位置由编程者确定,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（测量起点），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。通过参数指定机床参考点到机床原点的距离。以参考点为原点，坐标方向与机床坐标方向相同建立的坐标系叫做参考坐标系，在实际使用中通常以参考坐标系计算坐标值。机床参考点是用于对机床工作台（或滑板）与刀具相对运动的测量系统进行定标和控制的点。参考点的位置是在每个进给轴上用挡铁和限位开关精确地预先设定好。因此，参考点对机床零点的坐标是一个已知数，一个固定值。,5、参考点、参考坐标系,数控铣床零点与参考点的设定,机床参考点通常在加工空间的边缘上，参考点的功用可以和公路上的里程牌相似。当你旅行开始时并不知道目的地距离有多远，途中你看见一个路标（参考点）上面标有目的地的准确距离，这是你将里程表置零。从现在开始，你就可以知道经过的地点离你的目标地有多远了。,装有绝对测量系统的机床，由于其具有加工轴的精确坐标值并能随时读出，故不需要回参考点。绝大多数数控机床采用增量式数控系统因此需要返回参考点,说明：,课堂练习,1、比较机床坐标系和工件坐标系的异同点2、比较机床坐标系原点和参考点的点,认知目标：掌握数控车对刀的方法能力目标：能在数控系统中正确进行对刀操作,第二部分,数控机床对刀,对刀点对刀点是零件程序的起始点，对刀的目的是确定程序原点在机床坐标系中的位置，对刀点可与程序原点重合，也可在任何便于对刀之处，但该点与程序原点之间必须有确定的坐标联系。可以通过CNC将相对于程序原点的任意点的坐标转换为相对于机床零点的坐标。加工开始时要设置工件坐标系，用G92指令可建立工件坐标系；用G54G59及T指令（刀具指令）可选择工件坐标系。,数控机床对刀,1、进入“刀具偏置表”；2、试切长度（试切工件端面），+X方向退刀，不得有Z轴位移，输入此时刀具在将设立的工件坐标系下的Z轴坐标值；3、用同一把刀试切直径（试切工件外圆），+Z方向退刀，不得有X轴位移，输入试切后工件的直径值；4、退出换刀后，用下一把刀重复第23的步骤。,对刀操作,课堂练习,数控车床对刀的练习（外圆车刀、螺纹刀、切槽刀）,认知目标：掌握数控常用功能代码能力目标：能正确使用代码编写数控程序,第三部分,程序代码和程序结构,程序代码,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。O：零件程序号N：程序段号G：准备功能F：进给速度S：主轴机能T：刀具机能M：辅助机能D：补偿号,指令字的格式,零件程序的结构,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。如图2.1所示。程序号%1000N01G00U50W60N10G01U100W500F150S300M03N程序段N200M30指令字图2.1程序的结构,1、程序的组成,一个完整的数控加工程序，由程序号、程序内容、程序结束指令3部分组成程序号位于程序主体之前，是程序的开始部分，一般独占一行，为了区别数控系统的存储器中所存的程序，每个程序必须有程序号。程序号一般有规定的字母0(EIA代码)或符号“：”（ISO代码）打头，后面紧跟若干位数字组成。,程序主体部分是程序的核心，它由若干程序段组成。在书写和打印时，一个程序段一般占一行。程序结束指令位于程序主体的后面，可用M02(程序结束）或M30(程序结束光标返回程序头），M02与M30允许与其他程序合用一个程序段，但最好还是将其单独列一段.,程序段格式：,N4G1X(U)5.3Z(W)5.3F4.3M8S4T2,N4：代表N字最多能用不含小数点的4位数（19999）表示，不允许为“0”；X(U)5.3：坐标可以用正负小数表示，小数点以前最多用5位数，小数点以后3位数；,F4.3：进给速度可以用小数表示，小数点以前最多可用4位数，小数点以后3位数；,说明：,课后练习,预习常用G功能代码和M功能代码,3、程序段的构成,NGX(U)Z(W)FMST；,N：程序段顺序号；G：准备功能指令；X(U)：x轴移动指令；（尺寸字）Z(W)：z轴移动；（尺寸字）F：进给功能；M：辅助功能；S：主轴功能；T：刀具功能。,说明：,程序段号是用以识别程序段的编号，用地址N和后面的四位数字来表示的，通常是按顺序在每个程序段前加上编号（顺序号），但也可以只在需要的地方编号。顺序号的大小与数控程序的加工顺序无关，它只是程序段的代号。,1).N功能,2)、准备功能（G功能字）,准备功能G由其后一（G1、G2)或二位(G00、G02)数值组成，它用来规定刀具和工件的相对运动轨迹（G00、G01、G02、G03)、机床坐标系(G54-G59)、坐标平面(G17-G19)、刀具补偿(G40-G44、G49)、坐标偏置(G53SIEMENS)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。模态代码一旦执行就保持有效,直到同组另一代码出现非模态代码只有在其它所在的程序段内有效,1）F指令表示工件被加工时刀具相对于工件的合成进给速度，其后的数值表示刀具进给速度，单位由G99、G98决定。2）G98F_进给速度单位是每分钟进给量(mm/min)，范围115000(mm/min)；3）G99F_进给速度单位是每转进给量(mm/r），范围0.0001500.0000(mm/r)，系统默认；,3).进给功能指令（F功能）,4）借助于机床控制面板上的进给倍率按键，F可在一定范围内进行修调，当执行螺纹切削循环G76、G92及螺纹切削G32时，倍率开关失效，进给倍率固定在100%.5）F为续效指令，直到被新的F值所取代，而工作在G00方式下，快速定位的速度是各轴的最高速度，与所编F无关。注：G32/G76/G92F_指定螺纹的螺距，范围0.0001500.0000(mm/r)。,例3：N5G98F10；,例4：N5G99F0.2；,(车削进给速度为10mm/min),(车削进给速度0.2mm/r),例5：N5G32F5；,(螺纹螺距为5mm),刀具功能是表示换刀功能，根据加工需要在某些程序段指令进行选刀和换刀。刀具功能是用字母T和其后的四位数字表示。其中前两位为刀具号，后两位为刀具补偿号。每次刀具加工结束后必须取消其刀具补偿。,4).刀具功能指令（T功能）,输入格式：T，（前两位）刀具序号（后两位）刀具补偿号注：1）刀具的序号与刀盘上的刀位号相对应；2）刀具补偿包括几何形状补偿和磨损补偿；,3）刀具序号和刀具补偿序号不必相同(T0102、T0203），但为了方便尽量一致（T0101、T0202)；4）取消刀具补偿：T00。（T0100、T0200)5）当一个程序段同时包含T代码与刀具移动指令时，先执行T代码指令，而后执行刀具移动指令(例：T0202G00X50.Z1.先执行换刀在移动机床),辅助功能由地址字M和其后的一或两位数字组成,主要用于控制零件程序的走向，以及机床各种辅助功能的开关动作。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。,5)、辅助功能(M代码),M代码及功能表,M00、M02、M30、M98、M99用于控制零件程序的走向，它们是CNC内定的辅助功能，不由机床制造商设计决定，也就是说，与PLC程序无关；其余M代码用于机床各种辅助功能的开关动作，其功能不由CNC内定，而是由PLC程序指定，所以有可能因机床制造商不同而有差异（使用时须参考机床使用说明书）。,（1）M00：程序停止执行完M00指令的程序段之后，自动运行停止。模态信息被保存。按下循环起动按钮，自动运转重新开始。（如用于工件检测）（2）M01：选择停止与M00一样，执行完M01指令后，自动运行停止，但是只有当机床操作面板上的“选择停止开关”有效时，CNC才执行该功能。,（3）M02，M30：程序结束表示主程序结束，自动运转停止，而M30变为复位状态，光标返回到程序的开头。（4）M03：