数控铣床实习课件

2020/1/18昆明理工大学工程实践培训中心1数控铣床实习2020/1/18昆明理工大学工程实践培训中心2一、概述数控铣床是采用数字控制技术对机床的加工过程进行自动控制的一种现代化机床。实现数字控制的装置称为数控系统，数控系统的核心是计算机控制系统即CNC系统（ComputerNumericalControl）。世界上第一台数控铣床产生于1952年，是由美国麻省理工学院研制成功的，自第一台数控机床问世以来，随着计算机应用技术及机电一体化技术的发展，得到了飞速的发展和普及。数控铣床主要用于各类较复杂的平面，曲面和壳体类零件的加工，如各类模具，样板，叶片，凸轮，连杆和箱体等，特别适合复杂曲面模具零件的加工。如下图：2020/1/18昆明理工大学工程实践培训中心3二、特点同普通机床相比，数控铣床具有以下特点：1、高精度数控装置的脉冲当量（计算机每发出一个电子脉冲后，工作台或刀具的移动量）一般小于0.001mm，绝对可以保证零件的加工精度。另外，由于避免了操作者的人为因素，保证了同一批产品尺寸的同一性，从而大大提高了产品质量。2、高柔性所谓“柔性”即灵活，通用，万能等意思。数控铣床可以进行钻、镗、铰、铣等到多种加工，可以适应加工各种不同形状的工件，并能将普通加工需要多道工序才能完成的工作合并为一道工序完成。3、高效率数控铣床的高效率主要由它的高柔性所带来，因为它可以将多道工序合并为一道完成，因此缩短了生产周期，提高了生产效率并减少了装夹误差。另外，由于数控铣床的主轴转速和进给速度可以无极变速，有利于选择最佳切削用量，同时它还具有快进，快退和快速定位算功能，可以减少机动时间，从而提高了工作效率。4、低劳动强度数控机床对零件的加工是按事先编制的程序自动完成的，操作者除了操作键盘，装卸工作各关键尺寸的测量，以及观察机床的运行外，不需进行其它繁重的手工操作。2020/1/18昆明理工大学工程实践培训中心4三、数控铣床的分类根据机床主轴与工作台的位置关系可将数控铣床其分为三类：立式数控铣床——主轴垂直于工作台；（实习所用机床）卧式数控铣床——主轴平行于工作台；万能数控铣床——也称立卧两用铣床；2020/1/18昆明理工大学工程实践培训中心5四、数控铣床的一般结构及工作原理数控铣床主要由控制部分和机床本体组成：1、控制部分（CNC装置），是数控铣床的核心装置。一般包括：1）操作面板（输入输出），是人机对话的装置。2）数控单元，是整个数控系统的中枢，包括CPU、存储器、总线、逻辑电路、专用模块等。它可将输入的信息进行计算和处理，然后以电子脉冲的方式输出控制命令到相应的执行部件，控制机床的动作和运行。3）伺服单元和驱动装置，是数控系统的执行部分。将接收到的电子脉冲转变为机械运动并对它的定位精度和速度加以控制，从而带动机械部分进行工作。2、机床本体，是实现制造加工的执行部件。它包括主运动部件（主轴），进给运动部件（工作台，拖板以及相应的传动机构），支承件（立柱，床身等）。它的设计要求比普通机床更严格，制造要求更精密。2020/1/18昆明理工大学工程实践培训中心6五、坐标系为了简化编制程序的方法和保证程序的通用性，对数控机床的坐标和命名制定了统一的标准，规定直线进给运动的坐标轴用X、Y、Z表示，称为基本坐标轴。X、Y、Z坐标轴的关系用右手定则决定（右手坐标系）。其中，Z轴与机床主轴重合，X轴、Y轴与工作台的横向、纵向丝杆重合。又规定，刀具相对于零件所作运动的方向为坐标系的方向，其正方向用X、Y、Z表示，而按照相对运动的关系，工件运动的正方向与刀具相反，用X’、Y’、Z’表示。如图：2020/1/18昆明理工大学工程实践培训中心71、机床坐标系------由厂家设定，是机床运行的基准。机床坐标系的零点通常设在工作台的右上角。因此，工作台处于机床坐标系的第三象限，如图：由上图可看出，机床坐标系没有正坐标，这一特点在设置自动坐标系G54时要特别注意。同时，由于操作者不能随意改动机床坐标系，因此，用机床坐标系进行编程很不方便。2020/1/18昆明理工大学工程实践培训中心82、工件坐标系由编程人员根据所加工零件自己设定，用于计算工件上各关键点的编程值。工件坐标系的建立和选择可用G54┄G59指令来完成。yoxx=-300y=-150z=-602020/1/18昆明理工大学工程实践培训中心9六、程序结构文件名格式以字母O开头，后面跟字母或数字。不要起同名文件。1、顺序结构程序从头到尾按顺序执行。以%开头，以M30结束。2、循环结构在给定的条件下，重复执行某操作，直到条件不满足为止。循环结构使用调用子程序循环的方法来实现。%100N5G54..N100M302020/1/18昆明理工大学工程实践培训中心10七、程序格式及常用代码%……程序号（1-9999）一条程序由一个程序号和多个程序段组成，程序段由多个指令字组成，指令字包含一个地址和代码数或数值。如：G01S8002020/1/18昆明理工大学工程实践培训中心11八、几组常用的G代码及辅助功能1、进给控制指令G00、G01、G02、G03。G00——快速定位；在刀具与工件不发生任何碰撞时，将坐标快速移动到指定点。速度不受代码F控制。G01——直线插补；加工直线。G02——顺圆插补；按顺时针方向加工圆弧。G03——逆圆插补；按逆时针方向加工圆弧。如：G02X10Y-10R10G02X10Y0R10G02X20Y10R10G02X10Y0R102020/1/18昆明理工大学工程实践培训中心122、平面选择代码G17G18G19G17G17——XOY平面，Z为垂直轴。G18G18——XOZ平面，Y为垂直轴。G19G19——YOZ平面，X为垂直轴。2020/1/18昆明理工大学工程实践培训中心133、绝对尺寸G90与增量尺寸G91G90：绝对尺寸，编程值的参照点都是坐标原点。该值等于对应点的坐标值。G91：增量尺寸，每一个编程值都是相对于前一位置而言的，该值等于沿轴移动的距离。绝对值编程G90G01X30Y25增量值编程G91G01X20Y15选择合适的编程方式可使编程简化。当图纸尺寸由一个固定基准给定时，采用绝对方式编程较为方便。当图纸尺寸是以轮廓顶点之间的间距给出时，则采用增量方式编程较为方便。2020/1/18昆明理工大学工程实践培训中心14%100N5G54..N100M30假设G54的坐标值为：X-250Y–150Z-65那么当程序执行时，将把程序中的所有工件坐标加上上面的坐标值转变为机床坐标，从而控制机床加工。G54~G59可预定6个工件坐标系，根据需要任意选用。这6个预定工件坐标系的原点在机床坐标系中的值，在设置里预先输入在“坐标系”功能表中，系统自动记忆。当程序中执行G54~G59中某一个指令,后续程序段中绝对值编程时的指令值均为相对此工件坐标系原点的值。如：4、工件坐标系选择G54、G55、G56、G57、G58、G592020/1/18昆明理工大学工程实践培训中心155、刀具偏移G40、G41、G42G40、取消偏刀在图形加工完以后取消前面的偏刀G41、左偏刀在以顺时针加工整个图形时,刀具必须往工件左边偏移才能让开刀具的半径G42、右偏刀在以逆时针加工整个图形时,刀具必须往工件右边偏移才能让开刀具的半径2020/1/18昆明理工大学工程实践培训中心166、辅助功能M代码辅助功能由地址字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。以下是几个常用的M代码：M03——主轴正转。M03S800S-主轴转速。M04——主轴反转。M04S800M05——主轴停转。M07——开冷却（切削液）。M09——关冷却。M30——结束程序并让系统返回程序第一行。M98——调用子程序。M98P__M99——子程序结束2020/1/18昆明理工大学工程实践培训中心17九、编程步骤数控铣床使用的程序是加工程序，因此，程序必须按严格加工工序来编写:1、分析零件图纸；掌握待加工零件的形状、尺寸、加工精度等。2、工艺处理；选择刀具，切削用量，行刀路线等。3、数学处理；计算刀具的运动轨迹等。4、编写程序单；用规定的格式将上述数据写入程序。5、程序效验；用机床的校验功能检验程序。2020/1/18昆明理工大学工程实践培训中心18十、编程举例经过分析图纸和材料后选用以下工艺参数：主轴转速1000转/min（S1000）进给速度200mm/min（F200）从O点开始，按顺时针方向加工使用绝对尺寸（G90)编程。1、加工下图的心形槽（不考虑刀具尺寸）。材料：蜡模；加工深度：2mm。N60G02X0Y-40R60%123选择工件坐标系N10G54X0Y0Z5选择平面和尺寸N20G17G90主轴以1000转/分的速度正转N30M03S1000以200mm/min的速度下刀N40G01Z-2F200按顺时针方向加工圆弧aN50G02X40Y0R20按顺时针方向加工圆弧b程序如下：按顺时针方向加工圆弧cN70G02X-40Y0R60按顺时针方向加工圆弧dN80G02X0Y0R20把刀提离工件主轴停转结束加工程序结束N90G01Z10N100M05N110M30程序号2020/1/18昆明理工大学工程实践培训中心19建立工件坐标如图，从A点进刀按顺时针方向加工，从B点退刀，进刀点及退刀点均离工件10mm。%123N10G54X0Y0Z5N20M03S800N30G17G90G00X-30Y-50N40G41D01G01X-30Y-40F200N50G01Z-2N60G01X-15Y-5N70G01X-25Y-5N80G02X-25Y5R5N90G01X-15Y5N100G02X15Y5R15N110G01X25Y5N120G02X25Y-5R5N130G01X15Y-5N140G01X30Y-40N150G01X0Y-20N160G01X-30Y-40N170G01Z5N190M05N180G40G01X-40Y-40N200M302、加工下图的风筝。材料：蜡模加工深度：2mm。2020/1/18昆明理工大学工程实践培训中心20十一、简化编程的G代码及子程序的调用1、镜像G24、G25G24－镜像开；指定对称轴并建立镜像。G25－镜像关；取消指定轴的镜像。格式：G24X_Y_M98P_G25X_Y_2020/1/18昆明理工大学工程实践培训中心21%0001主程序名N10G54X0Y0Z10建立坐标系N20G17G90M03S800选择平面和编程方法N30M98P0002加工①N40G24X0Y轴镜像，镜像位置为X=0N50M98P0002加工②N60G24Y0X、Y轴镜像，镜像位置为（0，0）N70M98P0002加工③N80G25X0X轴镜像继续有效，取消Y轴镜像N90M98P0002加工④N100G25Y0取消镜像N110M05关闭主轴N120M30程序结束％0002子程序名（①的加工程序）N10G41D01G01X20Y20F200左偏刀并移动到B点N20G01Z-2主轴下刀N30G01X20Y60加工到C点N40G01X40Y60加工到D点N50G03X60Y40R20加工到E点N60G01X60Y20加工到F点N70G01X10Y20加工到G点N80G01Z10主轴提升起来离开工件表面N90G40G01XOY0取消偏刀并移回原点N100M99子程序结束2、利用镜像功能进行程序编辑（G24、G25）2020/1/18昆明理工大学工程实践培训中心22G68－坐标旋转G69－取消旋转格式：G68X_Y_P_M98P_G693、旋转功能2020/1/18昆明理工大学工程实践培训中心23%100主程序名N10G54X0Y0Z10建立坐标系N20G17G90M03S800选择平面和编程方法N30M98P200加工①N40G68X0Y0P45旋转45度N50M98P200加工②N60G68X0Y0P90旋转90度N70M98P200加工③N80G69X0Y0关闭旋转N90M05关闭主轴N10