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1、教学单元4 SINUMERIK 数控铣镗床基础编程,4-0 任务引入与相关任务 4-1 数控铣镗床的作用与规格 4-2 程序编制的内容及过程 4-3 SINUMERUK 编程尺寸系统指令 4-4 坐标运动指令,返回,下一页,教学单元4 SINUMERIK 数控铣镗床基础编程,4-5 刀具半径补偿指令G40 G44, G49 4-6 铣镗固定循环指令(CYCLE81 CYCLE89) 4-7 任务实施: 铣镗床加工程序 思考与练习,上一页,返回,4-0 任务引入与相关任务,应用SINUMERIK 格式编写图4-0-1 所示的鱼形零件加工编程, 并能够在SINUMERIK 数控系统的铣镗床进行实施
2、(模拟或加工)鱼形零件的外形像一条鱼, 厚度为20 mm, 加工中要考虑工件的装夹、刀具补偿, 进刀与出刀的方式等内容, 并且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 数控铣削的基础编程。,返回,4-1 数控铣镗床的作用与规格,(1) 铣镗床概述 数控铣床可以用来加工许多普通铣床难以加工甚至无法加工的零件, 如图4-1-1 和图4-1-2 所示, 数控镗床可对工件进行钻孔、镗孔、扩孔、铰孔、锪平面、铣平面、切槽、螺纹等切削加工, 如图4-1-3 和图4-1-4 所示, 它们是具有较高自动化程度的万能性机床, 是加工箱体类零件的关键设备。 数控
3、铣床在数控机床中所占的比重较大, 应用也非常广泛, 在航空航天、汽车制造等, 镗床一般用于尺寸和质量都比较大的工件上大直径的加工, 而且这些孔分布在工件的不同表面上。它们不仅有较高的尺寸和形状精度, 而且相互之间有着要求比较严格的相互位置精度, 如同轴度、平行度、垂直度等。,下一页,返回,4-1 数控铣镗床的作用与规格,LZ-XK 系列数控龙门铣床如图4-1-1 所示, 主要规格参数见表4-1-1, TKJ6920 数控落地镗主要性能参数见表4-1-2。 (2) 曲面类零件 加工面为空间曲面的零件称为曲面类零件。加工面为空间曲面, 如模具、叶片、螺旋桨等。 曲面类零件的特点: 一是加工面不能展
4、开为平面; 二是加工面与铣刀始终为点接触。这类零件在数控铣床的加工中也较为常见, 如图4-1-5 所示。这类件一般采用三坐标数控铣床配球头铣刀加工, 曲面复杂或需刀具摆动时, 要用四坐标或五坐标铣床加工。 (3) 变斜角类零件,上一页,下一页,返回,4-1 数控铣镗床的作用与规格,即加工面与水平面的夹角呈变化的件。如飞机上的整体梁、框、缘条与肋,检验夹具与装配型架等。其特点是加工面不能展开为平面, 但与铣刀圆周接触的瞬间为一直线。 加工变斜角类零件, 如图4-1-6 所示, 最好采用四坐标或五坐标数控铣床摆角加工, 也可用三坐标数控铣床进行2 .5 轴近似加工。,上一页,返回,4-2 程序编制
5、的内容及过程,1 .程序编制的内容 程序编制的内容包括从零件图纸分析开始、计算刀具轨迹的坐标值、编写加工程序直到用程序加工的全部工作内容。 编制数控加工程序是使用数控机床的一项重要技术工作, 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。,下一页,返回,4-2 程序编制的内容及过程,2 .程序编制的过程 (1) 零件图纸分析 要分析零件的材料、形状、尺寸、精度及毛坯形状和热处理要求等,并对零件进行结构工艺性分析, 如图4-2-1 所示。 1)尺寸标注应符合数控加工的特点。 在数控编程中, 所
6、有点、线、面的尺寸和位置都是以编程原点为基的。因此, 零件图上最好直接给出坐标尺寸, 或尽量以同一基引注尺寸。 2)图样的几何要素间相互关系明确, 条件充分。,上一页,下一页,返回,4-2 程序编制的内容及过程,如图4-2-2 所示, 常常出现参数不全或不清楚的现象, 如圆弧与直线、圆弧与圆弧是相切还是相交或相离。所以在审查与分析图纸时, 一定要仔细。 3)尺寸标注统一。 尽量统一凹圆弧半径的尺寸, 即使不能完全统一, 也应力求局部统一以减少换刀次数。如图4-2-2 所示。 4)精度及技术要求是否齐全、是否合理。 检查精度能否达到图样要求, 有位置精度要求的表面应在一次安装下完成;表面粗糙度要
7、求较高的表面, 应确定用恒线速切削。只有在分析零件尺寸精度和表面粗糙度的基础上, 才能对加工方法、装夹方式、刀具及切削用量进行正确而合理的选择。,上一页,下一页,返回,4-2 程序编制的内容及过程,(2) 确定工艺过程及工艺路线 在数控程序的编制中, 工艺分析是十分重要的, 由于它在整个加工过程是自动进行的, 不需要人的参与, 在普通机床中不必考虑的问题在数控加工中就必须予以规定。比如工序中工步安排、走刀路线、刀具的外形和切削用量以及开停车、冷却液的开停等, 只有正确编写出加工工艺、正确计算坐标点、正确运用数控指令, 程序才可能正确, 才能在最高效率情况下将零件加工出来。 1)确定该零件是否适
8、宜在数控机床上加工, 或适宜在哪类数控机床上加工。 2)确定在某台数控机床上加工该零件的哪些工序或哪几个表面。,上一页,下一页,返回,4-2 程序编制的内容及过程,3)确定零件的加工方法(如采用的夹具、装夹定位方法等) 和加工路线 (如对刀点、走刀路线)。 4)并确定加工用量等工艺参数。 工艺参数包括切削进给速度、主轴转速、切削宽度和深度等, 按照一般的工艺原则确定加工方法, 划分加工阶段, 选择机床、刀具、切削量等工艺参数, 以及定位夹紧方法; 还要根据数控车床加工特点, 做到工序集中、空行程路线短、减少换刀次数等。 (3) 计算刀具轨迹的坐标值,上一页,下一页,返回,4-2 程序编制的内容
9、及过程,根据零件图纸和确定的加工路线, 算出数控机床所需输入数据, 如零件轮廓相邻几何元素的交点和切点, 计算出零件的轮廓线上各几何元素的起点、终点、圆弧的圆心的坐标。若数控系统无刀补功能, 则应计算刀心轨迹、用直线或圆弧逼近零件轮廓时相邻几何元素的交点和切点等的计算。 (4) 编写加工程序 手工编程适合于零件形状比较简单、加工工序较短、坐标计算较简单的场合, 对于形状复杂、工序很长、计算烦琐的零件, 可采用计算机辅助编程。 (5) 程序输入数控系统与程序检验,上一页,下一页,返回,4-2 程序编制的内容及过程,可通过键盘直接将程序输入数控系统, 也可先制作控制介质(穿孔带等), 再将控制介质
10、上的程序输入数控系统。对有图形显示功能的数控机床, 可进行图形模拟加工, 检验刀具轨迹是否正确。对无此功能的数控车床可进行空运转检验。 (6) 首件加工与正式加工 数控铣加工更加复杂, 以上工作只能检验刀具轨迹的正确性, 检验不出对刀误差和某些计算误差引起的加工误差以及加工精度。所以, 在加工首件时要试切, 试切后若发现工件不符合要求, 要进行误差分析, 直至加工零件合格后, 再成批生产。,上一页,返回,4-3 SINUMERUK 编程尺寸系统指令,1 .坐标系的设定 SINUMERIK 系统中设定工件坐标指令一般分为: 可设定零点偏置和可编程零点偏置。可设定零点偏置采用G54 G57 指令,
11、 通过操作面板输入到的数据区; 可编程零点偏置采用G58 G59 指令, 在程序中设定。 (1) 工件坐标系与工件零点 工件坐标系又称编程坐标系, 是编程和加工时用来定义工件形状和刀具相对工件运动的坐标系。编程时, 首先要建立工件坐标系, 其目的是: 淤确定工件安装在机床什么位置。于便于编程时计算坐标尺寸。,下一页,返回,4-3 SINUMERUK 编程尺寸系统指令,工件坐标系实际上是不带撇号“ 忆冶的机床坐标系的平移, 平移的过程和结果称零点偏置, 平移的距离和方向称零点偏置值。此值在实际操作时通过对刀获得, 并从机床面板输入到零点偏置存储器保存, 断电不会丢失, 编程时用选择工件坐标系G
12、代码调用。工件坐标系符合右手笛卡尔直角坐标系规则, 也就是说,编程时永远假定工件不动, 刀具围绕工件运动。工件坐标系的原点也称编程原点或工件零点, 建立在工件的合适位置上, 如图4-3-1 (a) 所示。在零件图上标记, 编程中用到的坐标尺寸, 均是指工件坐标系中的坐标尺寸。这样, 编程人员在不知道机床具体结构的情况下, 就可以依据零件图样, 确定机床的加工过程, 而机床将工件坐标尺寸与零点偏置值代数和之后作为运动目标位置, 工件坐标系就是这样简化计算编程尺寸的。,上一页,下一页,返回,4-3 SINUMERUK 编程尺寸系统指令,(2) 工件坐标系的建立 编程时必须首先确定工件零点。工件零点
13、通常设定在工件或夹具的合适位置上, 便于对刀测量、坐标计算, 若能与定位基重合, 则可以减少装夹误差。工件零点偏置值, 由对刀测得。如图4-3-1 (b) 所示, 设工件零点在工件顶面中点O, 工件零点偏置值设定在G54 中, 对刀测得(G54 工件零点O, 的偏置值X=-400, Y =-200, Z =-300 (机床坐标系原点在O 点)。这些数据通过机床操作面板输入到工件零点偏置存储器G54 中, 编程时用G54 调用这组数据, 便建立了工件坐标系G54。 (3) 可设定工件坐标系G54 G57,上一页,下一页,返回,4-3 SINUMERUK 编程尺寸系统指令,可设定工件坐标系C54
14、G57 最多可以同时设定6 个互不影响的工件坐标系,相当于存储零点偏置值存储器的代码, 在程序中由它们来调用相应的工件零点偏置值。 由于偏置值可通过机床面板输入设定, 故名“可设定冶。 程序中G54 G59 后的坐标值就是某一坐标点在该工件坐标系中的坐标值, 它们是同组模态G 代码。如图4-3-2 (a) 所示, 第一工件坐标系G54 的原点在机床坐标系中的坐标为(X20, Y20), 第二工件坐标系G55 的原点在机床坐标系中的坐标为(X70, Y40), 这两组坐标值都是零点偏置值, 而不是编程尺寸值。,上一页,下一页,返回,4-3 SINUMERUK 编程尺寸系统指令,如果需要设置多个有
15、效的零点偏置, 如图4-3-2 (b) 所示, 图中设置4 个 工件坐标系, 分别调用G54、G55、G56、G57 指令, 每个工件的子程序为L10,其程序指令如下。 程序指令如下。 N100 G54 ; 调用第一可设定零点偏置 N110 L10 ; 加工工件1 N120 G55 ; 调用第二可设定零点偏置 N130 L10 ; 加工工件2 N140 G56 ; 调用第三可设定零点偏置 N150 L10 ; 加工工件3 N160 G57 ; 调用第四可设定零点偏置,上一页,下一页,返回,4-3 SINUMERUK 编程尺寸系统指令,N170 L47 ; 加工工件4 N180 G500 G0
16、X_ Y_ ; 取消可设定零点偏置 N190 M30 ; (4) 可编程零点偏置 编程格式: G58/ G59 X_ Y_ Z_ A_ 功能说明: 如图4-3-3 (a) 所示, XYZ 是以G54 G59 设定的工件坐标系为基, 移动后的工件坐标系。所对应轴的偏移值A 是工件坐标系在加工平面的旋转角度,如图4-3-3 (b) 所示, A=25。工件在G54 位置为原始状态, 程序也是在原始状态下编写的, 用L10 来表示。,上一页,下一页,返回,4-3 SINUMERUK 编程尺寸系统指令,图4-3-3 (a) 是不带旋转坐标系的可编程零点偏置(坐标平移), 程序 如下。 N10 G54 ;建立工件坐标系(原始状态) N20 G58 X29 Y28 ; (当前位置) 工件坐标系平移到G58 设定的位置 N30 L10 ; 调用工件(原始状态) 的子程序 N40 G58 X0 Y0 ; 回到(原始状态) G54 设定工件坐标系 图4-3-3 (b) 是带旋转坐标系的可编程零点偏置, 程序如下。 ,上一页,下一页,返回,4-3 S
