数控机床操作ppt课件VIP

数控机床编程,.,2,.,3,一、概论,1、数控机床的产生2、数控技术的基本概念3、数控机床的组成及工作原理4、数控机床的种类5、数控机床加工特点及应用范围,.,4,1、数控机床的产生,在航天航空、造船、军工和计算机等工业中为了解决零件精度高、形状复杂、批量小、经常改动、加工困难、生产效率低、劳动强度大、质量难以保证的情况。1952年3月麻省理工试制成功第一台数控机床。,.,5,2、数控技术的基本概念,数控技术：采用数字化信息实现加工自动化的机床控制技术，用数字化信号对机床的运动及其加工过程进行控制的机床，称作数控机床。,.,6,3、数控机床的组成及工作原理,输入输出设备,计算机数控装置CNC,伺服系统,机床本体,检测系统,.,7,（1）、输入输出设备,输入输出设备主要实现编制程序、输入程序、输入数据以及显示、存储和打印等功能。常用的输入输出设备有：键盘、磁带或磁盘输入机、CRT显示器等，高级的数控机床还配有一套自动编程机或CAD/CAM系统。通讯：串行通讯（RS-232等串口）、自动控制专用接口和规范（DNC，MAP等）网络技术（internet，LAN等）。,.,8,（2）、数控装置（CNC）,数控装置是数控机床的控制核心组成：通常由一台通用或专用计算机构成计算机系统、位置控制板、PLC接口板，通讯接口板、特殊功能模块以及相应的控制软件。作用：接收输入设备输入的加工信息，完成数据的存储、计算、逻辑判断、输入输出控制等，并向机床各驱动机构发出运动指命，指挥机床各部件协调、准确地执行工件加工程序。,.,9,（3）、伺服系统,伺服系统是指数控机床的电气驱动部分它接收入数控装置发出的各种动作命令，并精确地驱动机床进给轴或主轴运动。伺服系统的性能是影响数控机床加工精度和生产效率的主要因素之一。,.,10,（4）、机床本体,机床本体是数控机床的主体，包括：床身、立柱等支承部件；主轴等运动部件；工作台、刀架以及进给运动执行部件、传动部件；此外还有冷却、润滑、转位和夹紧等辅助装置，对加工中心类数控机床，还有存放刀具的刀库、交换刀具的机械手等部件。,.,11,（5）、检测系统,检测装置是对机床的转速及进给实际位置进行检测并反馈给数控系统，进行补偿处理。运动部分通过传感器，装角位移或直线位移转换成电信号输送给出数控系统，与给定位置进行比较，并由数控系统计算，继续向伺服系统发出运动指命，对产生的误差进行补偿，使机床工作台精确地移动到要求的位置。,.,12,4、数控机床的种类,按工艺用途分类按控制运动方式分类按控制方法分类按联动轴数分类,.,13,按工艺用途分类,普通数控机床：在一个工序上实现数字控制的自动化机床如：数控车床、数控铣床、数控钻床加工中心：带刀库和自动换刀装置如：车削加工中心、铣削加工中心。其他：三坐标测量机、机械手（工业机器人）、自动绘图机等,.,14,加工中心及其辅助装备图片,圆盘式刀库,链式刀库,五轴联动加工中心主轴头,换刀臂,带交换工作台的卧式加工中心,带机械手的立式加工中心,.,15,.,16,按控制运动方式分类,点位控制的数控机床直线控制的数控机床轮廓控制的数控机床,.,17,1）点位控制的数控机床,只控制刀具从一点到另一点的位置，而不控制移动轨迹，在定位移动中不进行切削加工。如：数控钻床、数控冲床。,.,18,2）直线控制的数控机床,控制刀具或机床工作台以给定速度，沿平行于某一坐标轴方向，由一个位置到另一个位置的精确移动。也称点直线控制方式（单轴运动）如：数控车床、数控钻床和数控铣床,.,19,3）轮廓控制的数控机床,对两个或两个以上的坐标同时进行控制（多轴联动）。它不仅要控制机床移动部件的起点与终点，而且要控制整个加工过程的每一点的速度、方向和位移量，即要控制轨迹，加工出要求的轮廓。运动轨迹是任意的直线、圆弧、螺旋线等如：数控车床、数控铣床、加工中心等。,.,20,按控制方式分类,开环控制系统半闭环控制系统闭环控制系统,.,21,1）开环控制系统,输入输出设备,计算机数控装置CNC,伺服系统,机床本体,检测系统,特点：结构简单，步进驱动、步进电机，无位置速度反馈,.,22,2）闭环控制系统,输入输出设备,计算机数控装置CNC,伺服系统,机床本体,检测系统,（速度、位置）,特点：精度高，采用交流或直流伺服驱动及伺服电机，有直线位移、速度检测装置，价格贵，调试困难。,.,23,3）半闭环控制系统,这类机床与闭环控制机床的区别在于检测反馈信号不是来自安装在工作台上的直线位移测量元件，而是来自安装在电机轴或丝杆轴上的角位移测量元件。通过测量电机转角或丝杆转角推算出工作台的位移量，并将此值与指令值进行比较，用差值来进行控制。,特点：精度较高，采用交流或直流伺服驱动及伺服电机，有角位移、角速度检测装置，结构紧凑,.,24,按联动轴数分类,两轴联动：如：普通数控车床及部分数控铣床、多用于加工二维轮廓。二轴半：X、Y、Z三轴的任意两个轴联动，第三轴作周期性等距运动。三轴联动：如数控铣床及加工中心，可加工三维曲面。多轴联动：指四轴或四轴以上轴数联动，可加工复杂的三维曲面，如叶片、涡轮等。,.,25,5、数控机床加工特点及应用范围,加工特点：加工精度高具有高度柔性加工质量稳定、可靠生产率高改善劳动条件利于生产管理现代化（无纸化，远程作业）,.,26,数控机床应用范围,多品种，小批量轮廓要求高、结构复杂试制品关键零件周期短多工序零件,.,27,实习数控车床简介,CK6140主轴转速：100-2000r/min快速移动速度：X：6m/min，Z：8m/min控制轴数：2轴联动CNC控制：FANUC-0i嵌入式数控系统,车床,数字控制,卧式车床组,最大回转直径的1/10,.,28,二、数控编程,手工编程自动编程,.,29,手工编程的方法,分析工件的零件图及技术要求,确定工艺路线,计算刀具轨迹坐标,编写数控程序,程序输入数控系统,程序检验,.,30,（一）数控车床加工（FANUC）1、坐标系确定,1)机床坐标系,Z轴：平行于机床主轴（远离工件的方向为+）。X轴：为水平方，且垂直于Z轴并平行于工件装夹面（远离工件的方向为+）。,.,31,2)工件坐标系,工件坐标系的原点可由编程人员根据具体情况确定，但坐标轴的方向应与机床坐标系一致确定刀具和程序的起点，并且与之有确定的尺寸关系。不同的工件建立的坐标系也可有所不同,1、坐标系确定,.,32,2.机床零点和机床参考点,机床原（零）点：又称机械原点，由机床厂家在设计时确定的。机床参考点：机床参考点的位置是由机床制造厂家在每个进给轴上用限位开关精确调整好的，坐标值已输入数控系统中。因此参考点对机床原点的坐标是一个已知数。机床参考点意义：建立机床坐标系。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。通常在数控铣床上机床原点和机床参考点是重合的；而在数控车床上机床参考点是离机床原点最远的极限点。图所示为数控车床的参考点与机床原点,.,33,3、程序结构与格式,程序的组成一个完整的数控加工程序由程序名、程序体和程序结束三部分组成。程序段：由顺序号、若干代码字和结束符号组成；每个代码字，由字母和数字组成N30G91G01X50.Y60.F100S600M03；,程序段号,准备功能G指令,目的点坐标值,主轴转速指令,进给速度指令,辅助功能M代码,程序段结束符号,.,34,4、直径编程（车）,编程时按直径，既X轴为工件的直径机床默认为直径编程如：A、B点坐标A（40，60）B（30，80）,.,35,5、常用指令（FANUC）,准备功能字G代码辅助功能字M代码其他功能S、F、T,.,36,1）G准备功能(车床),.,37,G54原点,（1）、工件坐标系选择G54G59,格式：G54G59为避免尺寸换算，需多次把工件坐标系平移。将工件坐标(编程坐标)原点平移至工件基准处，称为编程原点的偏置。皆以机床原点为参考点，分别以各自与机床原点的偏移量表示。,.,38,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，一般情况下以坐标式尺寸标注的零件，编程原点应选在尺寸标注的基准点；对称零件或以同心圆为主的零件，编程原点应选在对称中心线或圆心上；Z轴的程序原点通常选在工件的端表面。,.,39,（2）、快速点定位G00,格式:G00X_Z_；X_Z_：终点坐标值刀具以点定位控制方式快速移动到指定位置用于刀具的空行程运动。进给速度F对G00程序段无效。图中刀具从A快速运动到B，编程方式为：G00X154.Z60.,.,40,（3）、直线插补指令G01,格式：G01XZF；XZ：直线终点坐标值F：速度指令如：A到B点G01X154.Z60.F0.2；*程序中首次出现的插补指令（G01、G02、G03）一定要有F指令，否则出错！后续程序中如速度相同可省。如速度改变不可省。,X,Z,.,41,（4）、圆弧插补指令G02、G03,格式：G02X_Z_R_F_；顺圆插补G03X_Z_R_F_；逆圆插补X、Z：圆弧终点坐标值R：圆弧半径圆弧小于或等于180度，R为正值F：圆弧插补的进给速度如：G02X240.Z10.R50.F0.2；,Z,.,42,（5）、外径粗车循环G71,格式：G71UdReG71PnsQnfUuWwFfSsTtd：X方向切深，无正负，半径值e：退刀量ns：精加工第一个程序段的序号nf：精加工最后一个程序段的序号u：X方向留的精加工余量w：Z方向留的精加工余量f：粗加工的进给量(精加工程序段中的F代码失效)s：粗加工转数(精加工程序段中的S代码失效)t：粗加工所用刀具号(精加工程序段中的FT代码失效),.,43,（6）、外径粗车循环G72,格式：G72UdReG72PnsQnfUuWwFfSsTtd：X方向切深，无正负，半径值e：退刀量ns：精加工第一个程序段的序号nf：精加工最后一个程序段的序号u：X方向留的精加工余量w：Z方向留的精加工余量f：粗加工的进给量s：粗加工转数t：粗加工所用刀具号,.,44,（7）、外径粗车循环G73,格式：G73UiWkRdG73PnsQnfUuWwFfSsTti:X方向总退刀量（X方向的总切削量）k：Z方向总退刀量（Z方向的总切削量）d：加工次数ns：精加工第一个程序段的序号nf：精加工最后一个程序段的序号u：X方向留的精加工余量w：Z方向留的精加工余量f：粗加工的进给量s：粗加工转数T：刀具号,.,45,（8）、外径精车循环G70,格式：G70PnsQnfFfSsTt；ns：精加工第一个程序段的序号nf：精加工最后一个程序段的序号f：精加工的进给量s：精加工转数t：精加工所用刀具号作用：去除G71、G72、G73粗车工件后留下的余量。在G70状态下，从(NS)至(NF)程序中指定F、S、T有效。当(NS)至(NF)程序中不指定F、S、T时，原在粗车循环前指定的F、S、T仍有效。,.,46,（9）、螺纹切削循环G92,格式：G92X(U)_Z(W)_R_F_；X、Z绝对值编程时，螺纹终点在工件坐标系下的坐标值U、W增量值编程时，螺纹终点相对于起点的距离R为螺纹起点与终点的半径差，其符号为差的符号（无论是绝对值编程还是增量值编程）。F螺纹导程,.,47,（9）、螺纹切削循环G92,.,48,（9）、螺纹切削循环G92,1、螺纹牙型高度hh=0.6495PP螺距2、螺纹起点与终点轴向尺寸空刀导入量12导程空刀导出量2（11.5）导程3、分层切削深度1P4次1.55次2P6次,.,49,2）辅助功能M代码,.,50,3）辅助功能M代码,.,51,3）其他功能,.,52,6、切削参数选择,主轴转速S：粗加工：800rpm精加工：1200rpm进给速度F粗加工：F0.2精加工：F0.08切削深度粗加工：1.5mm（半径）精加工：0.050.25mm（半径）,.,53,7、FANUC系统编程注意事项,1、程序号Oxxxx如：O2；2、整数值后需加小数点如：Y150.3、每行语句中可有多个G代码例如：G01G41X_Y_D1;4、程序执行与顺序号无关,.,54,8、数控车床编程综合实例,5-208,.,55,数控车床编程综合实例,O3208;T0101;M03S1200;M8G0X42.Z0.;G01X0F0.15;G0X41.Z1.;G73U8.W0.R8;G73P10Q20U0.5W0.F0.15;N10G01X29.;Z0.;X30.Z-0.5;Z-20.5;X36.75;Z-30.;,G03X31.148Z-34.643R18.;G02X32.25Z-61.187R24.;G1X42.;N20G0X42.Z1.;M05;M00;T0101;M03S1500;M8G0X42.Z0.;G70P10Q20F0.08;G0X50.Z100.;M9;M5;M30;%,.,56,数控车床编程综合实例,O1208;T0101;M03S1200;G0X45.Z1.M08;G01Z0.F0.2;G01X-1.;Z1.;X42.;G73U8.W0.R6;G73P10Q20U0.5W0.F0.15;N10G01X21.;Z0.;X23.85Z-1.5;Z-11.;X24.;Z-15.;X25.5;,X28.W-2.7;W-5.3;X32.25;W-7.;X41.;N20G0Z1.;M05;M00;T0101;M03S1500;G0X45.Z2.M8;G70P10Q20F0.08;G0X50.Z100.;M5;M9;M30;%,.,57,数控车床编程综合实例,O2208;T0202;M03S500;M8G0X25.;Z4.;G92X23.3Z-11.F1.5;X22.9;X22.5;X22.2;X22.05;G0X25.Z100.;M9;M5;M30;%,.,58,数控车床加工操作,机床回零程序输入工件坐标系建立,.,59,数控车床加工操作,1.机床回零（大连机床除外）,三、注意事项,回零时必须先回X轴，再回Z轴，否则刀架可能与尾座发生碰撞。,一、开机,二、机床原点复位（回零）,.,60,数控车床加工操作,2.程序输入EDIT-（小键盘）输入程序号-INSET-EOB；-INSET,.,61,数控车床加工操作,3.工件坐标系建立对刀可以确定程序原点在机床坐标系中的位置，对刀点可以设在零件上、夹具上或机床上，对刀时应使对刀点与刀位点重合。数控车床常用的对刀方法有三种：试切对刀、机械对刀仪对刀（接触式）、光学对刀仪对刀（非接触式）。,.,62,数控车床加工操作,4.模拟轨迹图示EDIT-PRO（小键盘）-RESETHAN-100%（）-手轮移动刀价至中间MEM-面板DRN开-,.,63,加工注意事项,遇到紧急不明情况，按红色紧停按钮加工时，机床不停，人不得走开装夹工件时，一要夹紧，二要将钥匙随时拿下图形模拟轨迹后记得一定要将“DRN”开关闭合（灯不亮）加工开始时，先将陪率开关调到较小的位置，执行“单段”指令（），首先目测坐标位置正确与否，然后再执行几段指令，无误后将“单段”开关关（灯不亮）按动各个功能键时，一定要看清楚，不要误按发生事故（尤其是“空行程”）,.,64,手动操纵机床，使刀架停在中间适当位置，先按下操作面板上的紧急停止按钮，再依次关掉操作面板电源床总电源、外部电源。,关机,.,65,（二）数控铣床加工（）实习数控铣床简介,数控铣床主轴转速：30-6000r/min主轴功率3.7KW工作行程：X400mmY300mmZ400mm主轴锥孔：BT40快速移动：10m/minCNC：FANUC-0i嵌入式数控系统,生产厂商名称（上海富安）,台面宽度的1/10(320X650mm),代表铣床(Mill),.,66,1、坐标系确定,（1)机床坐标系,Z轴：平行于机床主轴（远离工件的方向为+）。X轴：为水平方，且垂直于Z轴并平行于工件装夹面（远离工件的方向为+）。Y轴：在确定了X、Y轴后，可按右手直角笛卡尔坐标系确定Y轴的正方向符合右手螺旋定则,.,67,工件坐标系的原点可由编程人员根据具体情况确定，但坐标轴的方向应与机床坐标系一致确定刀具和程序的起点，并且与之有确定的尺寸关系。不同的工件建立的坐标系也可有所不同,（2)工件坐标系,.,68,（2)工件坐标系,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，一般情况下以坐标式尺寸标注的零件，编程原点应选在尺寸标注的基准点；对称零件或以同心圆为主的零件，编程原点应选在对称中心线或圆心上；Z轴的程序原点通常选在工件的上表面。,.,69,2、G准备功能(铣床),.,70,G准备功能(铣床)（续）,.,71,G54原点,（1）、工件坐标系选择G54G59,格式：G54G59为避免尺寸换算，需多次把工件坐标系平移。将工件坐标(编程坐标)原点平移至工件基准处，称为编程原点的偏置。皆以机床原点为参考点，分别以各自与机床原点的偏移量表示。,.,72,（2）、绝对坐标编程与增量坐标编程G90、G91,G90：绝对坐标编程指令。刀具运动过程中所有的位置坐标均以固定的坐标原点为基准来给出。右图中，A点坐标为XA=20，YA=32，B点坐标为XB=60，YB=77。G91：增量坐标编程指令，又叫相对坐标编程指令。刀具运动的位置坐标是以刀具前一点的位置坐标与当前位置坐标之间的增量给出的，终点相对于起点的方向与坐标轴相同取正、相反取负。右图中，加工路线为AB，则B点相对于A点的增量坐标为UB=40，VB=45。,.,73,（3）、快速点定位G00,格式:G00X_Y_Z_；X_Y_Z_：终点坐标值刀具以点定位控制方式快速移动到指定位置用于刀具的空行程运动。进给速度F对G00程序段无效。图中刀具从A快速运动到B，编程方式为：绝对方式：G90G00X60Y77增量方式：G91G00X40Y45,.,74,（4）、直线插补指令G01,格式：G01XYZF；XYZ：直线终点坐标值F：速度指令可为绝对坐标值或相对坐标值如：A到B点G90G01X60Y77F100；G91G01X40Y45F100；*程序中首次出现的插补指令（G01、G02、G03）一定要有F指令，否则出错！后续程序中如速度相同可省。如速度改变不可省。,.,75,（5）、圆弧插补指令G02、G03,格式：G02X_Y_R_F_；顺圆插补G03X_Y_R_F_；逆圆插补X、Y：圆弧终点坐标值R：圆弧半径圆弧小于或等于180度，R为正值圆弧大于180度，则R值为负。F：圆弧插补的进给速度如：G02X10Y120R50；,Y,X,.,76,（5）、圆弧插补指令G02、G03,.,77,（6）、整圆弧插补指令G02、G03,格式：G02X_Y_I_J_；顺整圆插补G03X_Y_I_J_；逆整圆插补X、Y：圆弧终点坐标值I、J：圆心相对于圆弧起点的增量值，即圆心坐标起点坐标。X（圆）-x（起点）=IY（圆）-y（起点）=J如：G03X45Y25I-20J0；,.,78,（7）、刀具半径补偿G40、G41、G42,格式：G41X_Y_Dn左偏置G42X_Y_Dn右偏置G40X_Y_取消偏置X、Y：终点坐标值n：刀具半径值寄存器代号D要提前输入机床如：G41X10Y20D1在编制轮廓切削加工程序时，一般以工件的轮尺寸为刀具轨迹编程，即假设刀具中心运动轨迹是沿工件轮廓运动的，而实际的刀具运动轨迹要与工件轮廓有一个偏移量（即刀具半径）,.,79,（7）、刀具半径补偿G40、G41、G42,刀具半径补偿的意义,未建立刀具半径补偿时,建立刀具半径补偿后,.,80,（7）、刀具半径补偿G40、G41、G42,刀具半径补偿G40、G41的建立刀具半径补偿G40、G41的撤消,.,81,（7）、刀具半径补偿G40、G41、G42,注意：使用（或）当刀具接近工件轮廓时，数控装置认为是从刀具中心坐标转变为刀具外圆与轮廓相切点的坐标值，而使用刀具退出时则相反。如图所示，在刀具接近工件和退出工件时要充分注意上述特点，防止刀具与工件干涉而过切或碰撞。,.,82,（3）、G98/G99G81/G82,G98固定循环中，返回初始点G99固定循环中，返回R点G81钻孔指令G81X_Y_Z_R_G82钻孔指令与G81一样但增加孔底暂停时间G82X_Y_Z_R_,.,83,3、辅助功能M代码,.,84,4、其他功能,.,85,5、切削参数选择,主轴转速S：粗加工：800rpm精加工：1000rpm进给速度F粗加工：F100精加工：F80切削深度粗加工：4mm精加工：0.10.2mm,.,86,6、FANUC系统编程注意事项,1、程序号Oxxxx如：O2；2、整数值后需加小数点如：Y150.3、每行语句中可有多个G代码例如：G01G41X_Y_D1;4、程序执行与顺序号无关,.,87,7、下刀点抬刀点注意事项,下刀点：1）与圆弧相切（