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1、,1,第12章 数控加工,【实训目的与要求】 1）了解数控加工原理和数控加工特点。 2）了解数控机床的基本结构、分类和加工范围。 3）掌握数控机床手工编程基础和编程方法，熟练运用数 控机床常用代码编程。 4）独立编写程序并在数控机床上加工出合格零件。,2,3,12.1 数控加工概述 4,12.2 数控机床编程基础 10,12.3 数控车削加工 18,12.4 数控铣削加工 27,章节目录,12.1 数控加工概述,数控机床（NC、CNC机床）是用数字化代码作指令，由数字控制系统进行处理，而实现自动化控制的机床。,图12-1 数控机床原理结构图,4,12.1.1 数控加工技术原理,1）加工适应性强
2、 2）加工精度高，具稳定的加工质量 3）生产效率高 4）自动化程度高，减轻劳动强度,12.1.2 数控机床加工特点,5,1.按主轴的配置形式分类 (1）卧式数控机床 (2）立式数控机床,图12-2 卧式数控车床 图12-3 立式数控铣床,12.1.3 数控的机床分类,6,2.按运动方式分 (1）点位控制 控制刀具从起始点快速移动到目标点的准确位置，对两点间的运动轨迹不加控制。 (2）直线控制 控制刀具从起始点以给定的速度沿指定的直线轨迹精确定位到目标点。 (3）轮廓控制 控制刀具从起始点以给定的速度沿指定的轨迹精确定位到目标点。,7,12.1.3 数控的机床分类,3.按控制方式分 开环控制系统
3、 闭环控制系统 半闭环控制系统,图124 开环控制,图125 闭环控制,图126 半闭环控制,8,12.1.3 数控的机床分类,图127 数控机床的组成,9,12.1.2 数控机床的组成,12.2 数控机床编程基础,1.手工编程 图12-8 手工编程过程 2.自动编程 自动编程是指程序的大部分或全部程序编制工作由计算机来完成。,10,12.2.1 数控机床编程的方法,为了方便编程，不必考虑数控机床具体的运动形式，即是刀具运动还是工件运动，一律假定刀具相对于静止的工件运动，编程时只需根据零件图样编程。标准中规定机床坐标系采用右手直角笛卡尔坐标系，如图12-9所示。图中大拇指的方向为X轴的正方向，
4、食指为Y轴的正方向，中指为Z轴的正方向。A、B、C表示绕X、Y、Z轴回转的回转轴线，A、B、C的正方向用右手法则确定。,图12-9 右手直角笛卡尔坐标系,11,12.2.2 坐标系,图1210 卧式数控车床各轴的方向,12,12.2.2 坐标系,图1211 立式数控铣床各轴的方向,13,12.2.2 坐标系,1.机床坐标系和机床原点 机床坐标系是机床上的一个固定的坐标系，其位置是由机床制造厂商确定的，一般不允许用户改变。 机床坐标系的零点称为机床原点，机床原点通常设在机床主轴端面中心点或主轴中心线与工作台面的交点上。机床坐标系是用来确定工件位置和机床运动部件位置的基本坐标系。 2.工件坐标系和
5、编程原点 工件坐标系是用于定义刀具相对工件运动关系的坐标系，又称编程坐标系。工件坐标系的原点称为程序原点或工件原点，程序原点在工件上的位置可以任意选择。 3.机床参考点 机床参考点一般设置在机床各轴靠近正向极限的位置，通过行程开关粗定位，由零位点脉冲精确定位。数控机床接通电源后，一般需要做回参考点（回零）操作。,14,1.绝对坐标编程（G90） 指刀具（机床）的运动位置坐标值是相对固定的坐标原点（工 件坐标系原点）计算的,即绝对坐标系的原点是固定不变的。 2.相对坐标编程（G91） 指刀具（或机床）的运动位置坐标值是相对前一运动位置计算 的,即相对坐标系的原点总是在平行移动的。 3.混合坐编程
6、 混合坐标编程就是在一个程序中既可以用绝对坐标编程，也可以用相对坐标编程标。,12.2.3 编程方式,12.2.4 程序结构,图12-12 数控程序结构,15,一个完整的数控加工程序由若干个程序段组成，程序段由若干个字代码组成（包括程序段号），字代码由字地址符和数字组成。程序以程序号开始，以M02或M30结束，如图12-12所示。,1.程序号 程序号是程序的标识,以区别其它程序。程序号由地址符及19999范围内的任意整数组成。 2. 程序段格式和组成 程序段格式是指一个程序段中的文字、数字和符号的书写规则。可变程序段格式由程序段号、指令字和程序段结束符组成。各指令字由字地址符和数字组成，字的排
7、列顺序要求不严格，不需要的字或与上一程序段相同的续效字可以省略不写。 程序中常用字地址符英文字母的含义见表121。,16,12.2.4 程序结构,表121 FANUC 0i系统地址符的英文字母含义,17,表121 FANUC 0i系统地址符的英文字母含义,12.2.4 程序结构,12.3 数控车削加工,(1)数控装置 (2)主轴 (3)拖板 (4)电动刀架 (5)尾座 (6)床身/导轨,图1213 数控车床外形图,18,数控车床具有普通车床的所有加工功能，如加工内外圆柱面、圆锥面、端面、切槽、螺纹等，还能加工内外圆弧面、非圆曲线回转面等。以CK6136为例，数控车床主要有以下功能部件:,12.
8、3.1 数控车床主要结构,数控车床分前置刀架和后置刀架，前置刀架车床坐标系和后置刀架车床坐标系分别如图12-14、图12-15所示。X轴正方向指向刀架所在一侧，机床原点设在车床主轴端面中心点，机床参考点设置在X轴和Z轴正向极限位置。,19,12.3.2 数控车床坐标系,图12-14 前置刀架车床坐标系,图12-15 后置刀架车床坐标系,12.3.3 数控车床对刀,1.对刀的基本概念 使刀位点与工件原点重合的操作并且找到工件原点在机床坐标系里的坐标，称之为“对刀”。刀位点是刀具的基准点，一般为刀具上的某一特定的点，如车刀的刀位点是假想的刀尖点或刀尖圆弧的中心点；立铣刀的刀位点为铣刀端面与轴心线的
9、交点等。在数控机床加工过程中，数控系统控制的是刀位点的运动轨迹。,20,12.3.3 数控车床对刀,2.数控车床试切法对刀步骤 1）将“方式选择旋钮”置于“MDI”状态，输入转速； 2）摇动手轮移动Z轴，使刀具切入工件的右边端面23mm，产生新的端面； 3）在机床面板上找到当前刀具相对应的刀补号，在刀具补偿界面输入Z向当前刀位点的坐标值； 4）摇动手轮移动X轴和Z轴，使刀具切入工件23mm，车削出长510 mm的圆柱面，Z向退出，测量工件； 5）停主轴，刀具沿Z向退出，X向不动； 6）在机床数控面板上输入当前X向的刀具偏置值。,21,1.G00 快速定位 指令格式：G00 X Z； 绝对坐标编
10、程 G00 U W；增量坐标编程 2.G01 直线插补 指令格式：G01 X Z F； 绝对坐标编程 G01 U W F； 增量坐标编程,22,12.3.4 数控车床手工编程,3.G02、G03 圆弧插补 1) 用I、K指定圆心位置 指令格式：G02 X（U） Z(W) I K F； G03 X（U） Z(W) I K F； 2) 用圆弧半径R指定圆心位置 指令格式：G02 X（U） Z(W) R F； G03 X（U） Z(W) R F；,23,12.3.4 数控车床手工编程,4.G90 外圆或内孔加工固定循环 指令格式：G90 X（U） Z(W) F ； 式中X（U）、Z（W）为终点的坐标
11、值。 5.G92 螺纹加工固定循环 指令格式：G92 X（U） Z（W） F ； 式中X（U）、Z（W）为终点的坐标值，U、W 后面的数值的符号取决于起点和终点的相对位置， F为螺纹螺距。,24,12.3.4 数控车床手工编程,举例 编制图示的螺纹加工程序,螺纹尺寸M451.5。 O1000 S400 M03； T0101； G00 X55.0 Z7.0； G92 X44.5 Z-15.0 F1.5； X44.0； X43.7； X43.5； X43.35； G00 X150.0 Z100.0； M30；,图1222 螺纹加工固定循环,25,12.3.4 数控车床手工编程,编制图12-23所示
12、零件的加工程序,毛坯为45钢,3060mm，选用主偏角90外圆车刀。先安排两个矩形循环进行粗车,然后精车。 O0001； S400 M03； T0101； G00 X35.0 Z2.0； G90 X23 Z-24.0 F0.2；矩形循环 X18.0 Z-15； G00 X0.0 G01 Z0.0 F0.2； O G03 X15.0 Z-7.5 R7.5； A G01 Z-15.0； B X20.0 Z-17.5； C Z-26.0； D G02 X28.0 Z-30.0 R4.0；E G01 Z-40.0； F G00 X100.0； Z100.0； T0100；撤消1号刀具补偿 M30；,2
13、6,12.3.5 数控车床编程实例,图12-23 数控车床编程综合实例,12.4 数控铣削加工,以XK5025为例，数控铣床主要有以下功能部件: (1）数控装置 数控机床的核心部件。 (2）主轴 铣床主运动的执行部件。 (3）工作台 铣床进给运 动执行部件。 (4）床身立柱/导轨 支撑运动部件， 并起导向作用。,27,12.4.1 数控铣床主要结构,图1224 数控铣床外形图 1数控装置 2主轴 3工作台 4床身立柱 5导轨,1.数控铣床的对刀方法 （1）试切法 刀具试切工件表面来确定工件原点 （2）辅助工具法 借助于专用工具，如塞尺、对刀块、寻边器、Z轴设定器等。 2.数控铣床试切法对刀步骤
14、 1）在“MDI”状态输入程序使刀具旋转，例如：S300 M03； 2）用手轮控制刀具靠近工件X向一侧，并与工件相切,把相对坐标系中X值清零； 3）抬起刀具，用手轮控制刀具移动至X向另一侧，并与工件相切，记下此时相对坐标系X值； 4）抬起刀具，用手轮控制刀具移动至X值1/2处，即得到X轴工件坐标原点位置； 5）同样方法确定Y轴工件坐标原点位置； 6）用手轮控制刀具移动，让刀具端面与工件上表面相切,即得Z轴工件坐标原点位置； 7）用G54设定当前坐标系的原点位置。,12.4.2 数控铣床对刀,28,1.编程指令 G00、G01、G02、G03指令与数控车床相同。 2.G54G59坐标系设定指令
15、指令G54G59是采用工件原点在机床坐标系内的坐标值来设定工件坐标系的位置。 3.G41、G42、G40刀具半径补偿指令 G41左补偿 G42右补偿 G40撤消刀补,12.4.3 数控铣削手工编程,29,G41、G42、G40指令格式 G00 G41 X_Y_D_F_ （建立刀补） G01 G42 G00 G40 X_Y_Z_F_ （撤消刀补） G01,30,12.4.3 数控铣削手工编程,举例 编制图示零件的程序，刀具直径 6。,图1226 铣削平面型腔,31,12.4.3 数控铣削手工编程,程序 备注 O0001； 主程序名 S500 M03； 主轴正转，转速为500r/min G90 G54 G00 Z50； 选择G54坐标系 X0 Y0； 选择下刀点 G01 Z-2 F100； Z方向进给 D01 M98 P2； 调用子程序(D01=13) D02 M98 P2； 调用子程序(D02=8) D03 M98 P2； 调用子程序(D03=3) G0 Z50； 退刀 M30； 程序结束,32,12.4.3 数控铣削手工编程,O0002； 子程序 G41 G01 X0 Y15 F300； 建刀补 X-13 Y15； G03
