教学材料《SINUMERIK 数控系统编程》-1

1-0任务引入与相关知识数控机床是一种高效的自动化加工设备,它严格按照加工程序,自动对工件进行加工。不同的数控系统其编程方法、基本指令大体相同,本章介绍SINU鄄MERIK数控编程的基本概念、编程方法,并对常见数控编程指令、编程格式等内容进行重点介绍。学习SINUMERIK的编程格式,编写的程序格式要符合SINUMERIK格式,这是最重要的一点,下面讲解SINUMERIK数控系统编程基础。下一页返回1-1课程的性质和作用1.数控加工的特点、性质①自动化程度高、劳动强度低。②加工精度高、生产效率高、质量稳定。③加工适应性强、准备周期短。④易于提高市场反应速度。⑤一般适宜中小批生产,不太适合大批大量生产。本课程是数控技术应用专业的专业课程,按《数控加工岗位职业标准》和《数控技术应用专业人才培养质量标准》而制定。下一页返回1-1课程的性质和作用当前,在很多工厂企业,广泛采用SINUMERIK数控系统,特别是R参数更是SINUMERIK数控系统的一大亮点。本课程遵循学生职业能力培养的基本规律,基于典型工作任务及其工作过程集结知识内容、设计了多个学习任务,来完成“SINUMERIK840D编程冶课程的学习。以给定零件的数控加工程序为载体,先建立有关编程的基本概念,如编程指令、坐标系、R参数、程序段及程序的概念,进一步才是编程方法与编程技巧的学习,并以轴、套类零件、异形结构类零件为载体完成车削加工的编程方法与技巧的学习;以平面类零件、曲面类零件为载体的铣削加工的编程方法与技巧的学习;以箱体类零件为载体完成镗、铣削加工编程方法与技巧的学习。每个任务将教、学、做有机融合,把理论学习和实践训练贯穿始终。上一页下一页返回1-1课程的性质和作用2本课程的基本要求①能阅读和理解采用SINUMERIK840D系统编程指令和格式编制的零件数控加工程序,并能利用一定的数控加工仿真软件,在SINUMERIK840D系统环境中,编辑、调试零件数控加工程序。②能根据零件图样要求,设计零件数控加工工艺过程,按规范形成工艺文件资料,并采用SINUMERIK840D系统编程指令与格式编制数控加工程序,形成程序清单。③熟练操作配有SINUMERIK840D系统的数控机床,并能根据工艺方案和程序清单实现零件的数控加工,完成零件的几何检测与质量分析,填写检测报告。上一页返回1-2

课程的主要内容以及与前后课程的衔接1.先用图解方式说明数控技术的原理数控技术是计算机按程序要求对设备进行控制加工零件,它是机械技术和计算机控制技术结合的产物,如图1-2-1

所示。图1-2-1所示为零件图经过数控系统由机床变成产品的过程,即数控技术包括机床、工艺、程序与操作。2.数控机床加工一个零件的过程SINUMERIK数控编程是指从零件图纸到获得数控加工程序的全部工作过程,编制数控加工程序是使用数控机床的一项重要技术工作,首先要熟悉零件的过程,其次要熟悉机床设备、刀具、加工工艺等,理想的数控程序不仅应该保证加工出符合零件图样要求的合格零件。下一页返回1-2

课程的主要内容以及与前后课程的衔接还应该使数控机床的功能得到合理的应用与充分的发挥,使数控机床能安全、可靠、高效地工作。2.数控机床加工一个零件的过程SINUMERIK数控编程是指从零件图纸到获得数控加工程序的全部工作过程,编制数控加工程序是使用数控机床的一项重要技术工作,首先要熟悉零件的过程,其次要熟悉机床设备、刀具、加工工艺等,理想的数控程序不仅应该保证加工出符合零件图样要求的合格零件,还应该使数控机床的功能得到合理的应用与充分的发挥,使数控机床能安全、可靠、高效地工作。图1-2-2显示了零件加工的基本过程,即零件图经过数控系统由机床变成产品的过程,也就是数控技术包括机床、工艺、程序与操作。上一页下一页返回1-2

课程的主要内容以及与前后课程的衔接3.SINUMERIK课程的主要内容以及与前后课程的衔接从表1-2-1中可以看出,学习数控编程技术,首先要掌握一定的预备知识和技能,其中包括:①基本的几何知识(高中以上即可)和机械制图基础。②基础英语(高中以上即可)。③机械加工常识、计算机数控系统。④基本的三维造型技能。上一页下一页返回1-2

课程的主要内容以及与前后课程的衔接1)学好SINUMERIK数控编程技术需要具备的基本条件1)具有基本的学习资质,即学员具备一定的学习能力和预备知识。2)有条件接受良好的培训,包括选择好的培训机构和培训教材。3)在实践中积累经验。SINUMERIK数控编程的学习内容和学习过程基本可以归纳为以下3个阶段。①基础知识学习阶段:基础知识的学习,包括数控加工原理、数控加工工艺等方面的基础知识的学习。②编程技术学习阶段:上一页下一页返回1-2

课程的主要内容以及与前后课程的衔接在初步了解手工编程的基础上,重点学习SINUMERIK数控程序技术。③产品的数控加工阶段:数控编程与加工练习包括实际产品的数控编程练习和实际加工练习。1)数控坐标系是以刀具相对静止工件运动为原则。数控机床坐标系采用的是右手笛卡尔直角坐标系,其基本坐标轴为X、Y、Z直角坐标,如图1-3-1所示,规定了X、Y、Z三个直角坐标轴的方向,这个坐标系的各个坐标轴与机床的主要导轨相平行。根据右手螺旋法则,可以确定出A、B、C三个旋转坐标的方向,如图1-3-2

所示的数控加工中心的C轴。2)Z轴坐标的确定:①与主轴轴线平行的标准坐标轴即为Z坐标轴。上一页下一页返回1-2

课程的主要内容以及与前后课程的衔接②若无主轴,则Z坐标垂直于工件装夹面。③若有几个主轴,可选一个垂直于装夹面的轴作为主轴并确定为Z坐标。Z轴的正方向为增加刀具和工件之间距离的方向。3)X轴坐标的确定:1)在没有回转刀具或工件的机床上,X轴平行于主要切削方向且以该方向为正方向。2)在有回转工件的机床上,X方向是径向的且平行于横向滑座,正方向为刀具离开工件回转中心的方向。上一页下一页返回1-2

课程的主要内容以及与前后课程的衔接3)在有回转刀具的机床上,若Z坐标水平,沿刀具主轴向工件方向看(即视角方向:刀具轴的负方向),X坐标正方向指向右方;若Z坐标垂直,由刀具主轴向立柱看,X坐标正向指向右方。Y轴坐标方向由右手笛卡尔坐标确定。3.机床坐标系原点M机床原点为机床上的一个固定点,也称机床零点或机床零位。机床原点是机床制造厂家设置在机床上的一个物理位置,其作用是使机床与系统同步,建立测量机床运动坐标的起始点,并用M表示。该点是确定机床参考点的基准。4.机床参考点R上一页下一页返回1-2

课程的主要内容以及与前后课程的衔接机床参考点R是机床制造厂在机床上用行程开关设置的一个物理位置,与机床原点的相对位置是固定的,机床出厂前由机床厂精密测量确定的,一般情况下,不允许用户随意变动。机床坐标系原点或机床零点是通过机床参考点间接确定的,机床参考点是机床上的一个固定点,其与机床零点间有一确定的相对位置,一般设置在刀具运动的X、Z正向最大极限位置。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,其位置由机械挡块确定,并用R表示。通过机床回零操作从而准确地建立机床坐标系。5.熟悉数控编程与操作的一般步骤(1)首先编制工件的加工程序上一页下一页返回1-2

课程的主要内容以及与前后课程的衔接如果工件的加工程序较长且比较复杂,最好不要在机床上编程,而采用编程机或电脑编程,这样可以避免占用机时,对于短程序也应写在程序单上。(2)开机顺序开机一般是先开机床再开系统,有的设计二者是互锁的,机床不通电就不能在CRT上显示信息。(3)回参考点对于增量控制系统(使用增量式位置检测元件)的机床,必须首先执行回参考点这一步,以建立机床各坐标的移动基准。(4)程序输入上一页下一页返回1-2

课程的主要内容以及与前后课程的衔接加工程序根据程序的存储介质(纸带或磁带、磁盘),可以用纸带阅读机、盒式磁带机、编程机或串口通信输入,若是简单程序可直接采用键盘在CNC控制面板上输入,若程序非常简单且只加工一件,程序没有保存的必要。可采用MDI方式逐段输入、逐段加工。另外,程序中用到的工件原点、刀具参数、偏置量、各种补偿量在加工前也必须输入。(5)程序调试将方式选择开关置于编辑位置,利用编辑键进行增加、删除、更改。(6)机床锁住运行程序此步骤是对程序进行检查,若有错误,则需重新进行编辑。(7)安装工件上一页下一页返回1-2

课程的主要内容以及与前后课程的衔接安装工件、找正对刀采用手动增量移动,连续移动或采用手摇轮移动机床。将起刀点对到程序的起始处,并对好刀具的基准。(8)试加工试加工是为了更进一步检查程序的错误,试加工中的进给速度可采用进给倍率开关调节,也可以按进给保持按钮或暂停进给运动,来观察加工情况或进行手工测量。再按下循环启动按钮,即可恢复加工。为确保程序正确无误,加工前应再复查一遍。(9)监视加工操作显示利用CRT的各个画面显示工作台或刀具的位置、程序和机床的状态,以使操作工人监视加工情况。(10)结束加工上一页下一页返回1-2

课程的主要内容以及与前后课程的衔接程序输出加工结束后,若程序有保存必要,可以留在CNC的内存中,若程序太长,可以把内存中的程序输出给外部设备(例如穿孔机),在穿孔纸带(或磁带、磁盘等)上加以保存。(11)关机一般应先关机床再关系统。6.数控铣床操作过程中的注意事项1)每次开机前要检查一下铣床后面润滑油泵中的润滑油是否充裕,空气压缩机是否打开,切削液所用的机械油是否足够等。2)开机时,首先打开总电源,然后按下CNC电源中的开启按钮,把急停按钮顺时针旋转,等铣床检测完所有功能后(下操作面板上的一排红色指示灯熄掉),按下机床按钮,使铣床复位,处于待命状态。上一页下一页返回1-2

课程的主要内容以及与前后课程的衔接3)在手动操作时,必须时刻注意,在进行X、Y方向移动前,必须使Z轴处于抬刀位置。移动过程中,不能只看CRT屏幕中坐标位置的变化,而要观察刀具的移动,等刀具移动到位后,再看CRT屏幕进行微调。4)在编程过程中,对于初学者来说,尽量少用G00指令,特别在X、Y、Z三轴联动中,更应注意。在走空刀时,应把Z轴的移动与X、Y轴的移动分开进行,即多抬刀、少斜插。有时在斜插时,刀具会碰到工件而发生刀具的破坏。5)在使用电脑进行串口通信时,要做到:先开铣床、后开电脑;先关电脑、后关铣床,避免铣床在开关的过程中,由于电流的瞬间变化而冲击电脑。上一页下一页返回1-2

课程的主要内容以及与前后课程的衔接愚在利用DNC(电脑与铣床之间相互进行程序的输送)功能时,要注意铣床的内存容量,一般从电脑向铣床传输的程序总字节数应小于23KB。如果程序比较长,则必须采用由电脑边传输边加工的方法。舆铣床出现报警时,要根据报警号查找原因,及时解除报警,不可关机了事,否则开机后仍处于报警状态。7.学习方法与技巧同其他知识和技能的学习一样,掌握正确的学习方法对提高数控编程技术的学习效率和质量起着十分重要的作用。下面是几点建议:1)集中精力打“歼灭冶战,在一个较短的时间内集中完成一个学习目标,并及时加以应用,避免进行马拉松式的学习。上一页下一页返回1-2

课程的主要内容以及与前后课程的衔接②对程序指令功能进行合理的分类,这样不仅可提高记忆效率,而且有助于从整体上把握软件功能的应用。3)从一开始就注重培养程序格式的规范、操作的规范习惯,培养严谨、细致的工作作风,这一点往往比单纯学习技术更为重要。4)将平时所遇到的问题、失误和学习要点记录下来,这种积累的过程就是水平不断提高的过程。上一页返回思考与练习1.试述数控与数控机床的概念。2.数控机床与普通机床相比有何特点?3.数控机床适合用于什么场合?4.数控机床主要有哪几部分组成?各部分的作用是什么?5.试述数控机床的基本工作原理。