《数控机床自动化》ppt课件

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1、,数控加工与传统加工的比较,工艺分析,数控加 工程序,工序卡,传统加工,数控加工,传统加工与数控加工的比较图,第二章 数控加工的程序编制 2.1 概 述,图纸工艺分析 这一步与普通机床加工零件时的工艺分析相同，即在对图纸进行工艺分析的基础上，选定机床、刀具与夹具；确定零件加工的工艺线路、工步顺序及切削用量等工艺参数等。,编程的内容和步骤,2.1.1数控机床程序编制的内容及步骤,计算运动轨迹 根据零件图纸上尺寸及工艺线路的要求，在选定的坐标系内计算零件轮廓和刀具运动轨迹的坐标值，并且按NC机床的规定编程单位（脉冲当量）换算为相应的数字量，以这些坐标值作为编程尺寸。,错误,编制程序及初步校验 根据

2、制定的加工路线、切削用量、刀具号码、刀具补偿、辅助动作及刀具运动轨迹，按照数控系统规定指令代码及程序格式，编写零件加工程序，并进行校核、检查上述两个步骤的错误。,计算运动轨迹,图纸工艺分析,程序编制,制备控制介质,校验和试切,零件图纸,错误,修改,制备控制介质 将程序单上的内容，经转换记录在控制介质上，作为数控系统的输入信息，若程序较简单，也可直接通过键盘输入。,计算运动轨迹,图纸工艺分析,程序编制,制备控制介质,校验和试切,零件图纸,错误,修改,程序的校验和试切 所制备的控制介质，必须经过进一步的校验和试切削，证明是正确无误，才能用于正式加工。如有错误，应分析错误产生的原因，进行相应的修改。

3、,计算运动轨迹,图纸工艺分析,程序编制,制备控制介质,校验和试切,零件图纸,错误,修改,常用的校验和试切方法： 对于平面轮廓零件可在机床上用笔代替刀具、坐标纸代替工件进行空运转空运行绘图。 对于空间曲面零件，可用蜡块、塑料或木料或价格低的材料作工件，进行试切，以此检查程序的正确性。,在具有图形显示功能的机床上，用静态显示（机床不动）或动态显示（模拟工件的加工过程）的方法，则更为方便。 上述方法只能检查运动轨迹的正确性，不能判别工件的加工误差首件试切(在允许的条件下)方法不仅可查出程序单和控制介质是否有错，还可知道加工精度是否符合要求。 当发现错误时，应分析错误的性质，或修改程序单，或调整刀具补

4、偿尺寸，直到符合图纸规定的精度要求为止。,程序编制分为：手工编程和自动编程两种。 1.手动编程：整个编程过程由人工完成。对编程人员的要求高（不仅要熟悉数控代码和编程规则，而且还必须具备机械加工工艺知识和数值计算能力） 2.自动编程：编程人员只要根据零件图纸的要求，按照某个自动编程系统的规定， 将零件的加工信息用较简便的方式送入计算机，由计算机自动进行程序的编制，编程系统能自动打印出程序单和制备控制介质。,2.1.2 数控机床的编程方法,手工编程适用于：几何形状不太复杂的零件。 自动编程适用于： 形状复杂的零件， 虽不复杂但编程工作量很大的零件（如有数千个孔的零件） 虽不复杂但计算工作量大的零件

5、（如轮廓加工时，非圆曲线的计算）,据国外统计： 用手工编程时，一个零件的编程时间与机床实际加工时间之比，平均约为 30：1。 数控机床不能开动的原因中，有2030%是由于加工程序不能及时编制出造成的 编程自动化是当今的趋势！,2.2 数控编程的基础 数控编程的标准,国际上通用的数控编程的标准有2种： ISO国际标准化组织标准 EIA美国电子工业协会标准 我国正式批准的数控标准是JB320883数字控制机床穿孔带程序段格式中的准备功能G和辅助功能M的代码等。,2.2.1 程序结构与格式 看一数控钻孔加工,N001 G91 G00 X50 Y40 M03 S700; N002 Z-33; N003

6、 G01 Z-46 F100;加工A孔 N004 G00 Z46;刀具返回到距工件2mm的位置 N005 X50 Y30;刀具到达B孔上方2mm的位置 N006 G01 Z-22;加工B孔 N007 G04 F2;延时2sec N008 G00 Z57;返回到距工件35mm处 N009 X-100 Y-70;刀具回到零点 N010 M02;程序结束,从上例可看出程序包括三部分,1）程序标号字（N字） 即程序的段号，以识别和区分程序段的标号。 可以有标号也可无标号，但程序均按排列的先后次序执行的。 2）程序段结束符号（；） 有的系统用“*”或“LF”作结束符号。任何一个程序段必须有结束符号，否则

7、计算机不执行。 3）程序的主体部分 即规定了一段完整的加工过程，包括各种控制信息及数据，有一个以上功能字组成。,2.2.2 功能字 1）准备功能字（G功能字、G指令、G代码） 用来规定刀具和工件的相对运动轨迹（即指令插补功能）、机床坐标系、坐标平面、刀补等。G00G99 JB3208-83标准规定：G指令由字母G(地址符）及后面两位数字组成 1.基本移动指令： G00、G01、G02/G03 2.与坐标系有关指令：G90、G91、G53G59及G92、G17/G18/G19 3.刀具补偿指令： G40/G41/G42、G43/G44、 4.螺纹切削指令： G33、G34、G35 5.进给速度设

8、置指令：G94、G95 6.其他：G04、G81G89、G96、G97 G指令有模态（续效）和非模态（非续效）之分。 模态代码：一经在一个程序段中指定，其功能一直保持到被取消或被同组其它G代码所代替。 非模态代码：功能仅在所出现的程序段内有效 同组的两个代码不能出现在一个程序段中 不同组的G代码根据需要可以在一个程序段中出现 指令字在程序段中的顺序没有严格的规定，即可以任意顺序的书写 ； 不需要的指令字或者与上段相同的续效代码可以省略不写； 因此，这种格式具有程序简单、可读性强，易于检查等优点。,2) 坐标字（尺寸字） 用来设定机床各坐标之位移量。 一般用X、Y、Z表示直线位移； U、V、W表

9、示为平行于X、Y、Z的第二轴； A、B、C为绕X、Y、Z 的转动；P、Q、R 表示平行于X、Y、Z的第三轴。 跟“+”或“-”继一串数字，“+”可以省略；该数字可以脉冲当量或mm为单位。 3) 进给功能字（F字） 用来指定刀具相对于工件的速度。 其单位以一般为：mm/min。也有用mm/r、in/min、r/min、in/r等表示 F是指各坐标方向速度的矢量和 G95 F500 ； 0.5mm/r、 G94 F200 ； 200mm/min 4)主轴转速功能字（S字） 用来指定主轴速度，单位：r/min,以地址符S后跟一串数字。 5）刀具功能字（T字） 在系统具有换刀功能时，T字用以选择刀具。

10、 T后跟两位数字，代表刀具的编号。 6）辅助功能字（M字） M后跟两位数字分别代表不同辅助功能。M00M99，也有模态和非模态之分。 例如：M00；程序停止M02；程序结束M06；换刀。,2.3 坐标系 2.3.1坐标轴 统一规定数控机床坐标轴及其运动的方向，可使编程方便，并 使编出的程序对同类型机床有通用性。同时也给 维修和使用带来极大的方便。ISO和我国都拟定了命名的标准。 数控机床坐标系统标准：右手笛卡儿坐标系统,Z 轴,在数控机床坐标系中，主轴的轴线一般是Z轴。 Z轴垂直于工件装卡面。 主轴带动刀具旋转：铣、钻。,X 轴,在X、Y轴中，主要进给方向是X轴。 X轴是定位面的主轴，与工件装

11、卡面平行，主要作水平运动。,X 轴,为了确定X轴，将机床分成 有工作轴 刀具旋转的机床（钻、铣、镗、攻丝机） 工件旋转的机床（车、磨） 无工作轴（刨、线切割机）,刀具旋转的机床,当从主轴看工件时，如果Z轴是水平的，则正X轴向右移动。 图显示的是在卧式升降台铣床的X轴的正向情况。,刀具旋转的机床,在单立柱机床，如果Z轴是立式的，当从主轴向立柱看时，正X轴向右移动。 图显示的是一台立式升降台铣床。,刀具旋转的机床,对于双立柱机床，如果Z轴是立式的，当从主轴向左立柱看时，正X轴向右移动。 图举例说明对于双立柱机床如何确定X轴的正向。,工件旋转的机床,对于车床或磨床，X轴径向于工件轴，并且平行于横向导

12、轨。正X轴由工件轴向主刀架移动。,无工作轴的机床,X轴平行于加工方向。 X轴的正向是主加工方向。,2.3.2 坐标系 在坐标系中坐标轴方向确定以后，要确定坐标原点的位置，只有这样坐标系统才能确定。 1）机床坐标系 是机床上固有的坐标系，设有固定的坐标原点M（零点）。,零点M：是机床坐标系统的坐标原点。 （1）该点被机床的制造者预先设定并且不能更改。在机床零点的基础上测量整个机床。 （2）是其他坐标系和参考点如工件坐标系、编程坐标系、机床参考点的基准点。 （3）一旦建立，不受控制程序及新坐标系的影响。,机床零点 M,2）工件坐标系,工件坐标系是为了确定工件几何图形上各几何要素（点、直线、圆弧）的

13、位置而建立的坐标系。 工件零点W是工件坐标系统的原点。 能被编程者选定并且能在NC程序中被修改。,工件零点W 选用原则,（1）. 选在工件图样的尺寸基准上。是可以直接用图纸标注的尺寸，作为编程点的坐标值，减少计算工作量。,工件零点 选用原则,（2）.能使工件方便地装卡、测量和检验。 （3）.尽量选在尺寸精度、光洁度比较高的工件表面上。这样可提高工件的加工精度和同一批零件的一致性。 如铣床，工件零点被设置在参照表面的交点处。,工件零点 选用原则,（4）.对于有对称的几何形状的零件，工件零点最好选在对称中心点上。,编程零点,编程零点也是程序零点。一般对于简单零件，工件零点就是编程零点。 形状复杂零

14、件需编制几个程序或子程序。为了编程方便和减少许多坐标值的计算，编程零点就不一定设在工件零点上，而设在便于程序编制的位置上。,零点的转移,坐标系统原点位于机床零点M。 由于工件零点与机床零点很少相同，所有工件的坐标通常要转换成原点位于机床零点的坐标系统值。 编程者可使用命令G53G59使坐标系统原点从机床零点M转换到工件零点。 在加工操作前，移动到零点的不同轴向的距离必须确定，同时必须输入到CNC系统的零点转移寄存器中。,零点的转移,对于铣床，机床零点通常位于工作台的上边。,零点的转移,对于车床，机床零点在主轴的端部，安有卡盘。这里，通常只是Z方向的零点转换。,例：图2-9中，刀具在基准点（-6

15、，0），使刀具在两个坐标系中运动， 刀位顺序为：基准点A B C D 0 ,N1 G00 G90 G54 X10 Y10; 刀具快速移动到G54坐标下的A(10,10) N2 G01X30 F100; N3 X10 Y20; 在G54坐标系下A B C N4 G00 G53 X10 Y20; G53注销直线偏移，移动到机床坐标系D N5 X0 Y0; 移动到G54下的工件原点（G54续效， G53非续效) N6 G28 X0 Y0; G28自动返回到基准点,3）设定工件坐标系 例：下图用G92移动G54、G55工件坐标系,N3 G55 X5 Y10； 刀具移到G55坐标系下（5,10） N4

16、G54 X5 Y10; 刀具移到G54坐标系下（5,10） N5 G92 X-5 Y-5; 使G54、G55坐标同时移动相同量 X10,Y15后，到新G54下的（-5,-5） N6 X0 Y15; 新G54下的（0,15） N7 G55 X5 Y10; 新G55下的（5,10）,2.4 常用编程指令,相对坐标系：运动轨迹的终点坐标是相对于起点计量 的坐标系。 绝对坐标系：所有坐标点的坐标值均从某一固定坐标 原点计量的坐标系。 最小设定单位：即数控系统能实现的最小位移量（最小指令 增量、脉冲当量），一般为0.00010.01mm 是具体数控系统而定。所有编程时都应转换 成最小设定单位。 数控机床中常用G指令、M指令、T指令、S指令来控制机床的各种