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1、第七章 数控加工,工程训练（非机械类）数控加工,第七章 数控加工,目的和要求 安全技术 第一节 数控机床及其加工特点 第二节 数控机床编程基础 第三节 数控车削加工 第四节 数控铣削加工 复习思考题,目的和要求,1了解数控机床的工作原理。 2了解数控机床的加工特点和应用。 3了解数控机床的运动控制方式。 4掌握数控机床的编程方法，独立完成简单零 件的数控加工程序的编制。 5掌握数控机床的操作方法，能完成简单零件的数控加工。,1严格按机床说明书要求进行操作。 2工作前必须试运行，试运行正常后方可进行工作。 3加工过程中出现紧急情况时，立即执行紧 急停止功能，使电源切断，主轴停转，机 床各部件停止
2、移动。消除故障后，解除急 停状态。,安全技术,第一节 数控机床及其加工特点,一、数控机床加工概述 数控机床：应用数字程序控制技术实现机床工作过程自动化的机床。 数控加工：根据被加工零件图样和工艺要求，编制成以数码表示的程序，输入到机床的数控装置或控制计算机中，以控制工件和刀具的相对运动，使之加工出合格零件的加工方法。 数控机床：通过数控系统和伺服系统控制切削运动。,二、数控机床的组成,由数控系统、伺服系统和机械系统三大部分组成,第一节 数控机床及其加工特点,三、数控机床分类,1按加工工艺用途分类：普通数控机床、数控加工中心 2按运动控制方式分类：点位控制、直线控制、轮廓控制 3按伺服系统的控制
3、方式分类：开环控制、闭环控制 、半闭环控制,四、数控机床加工特点 1适应性强 2生产率高 3加工精度高，质量稳定 4 劳动强度低 5初次投资大，技术含量高，维修困难,用于：单件小批生产多品种形状复杂的零件、价格昂贵不允许报废的零件、单件生产需要频繁改型和修改的复杂型面的零件,第二节 数控机床编程基础,一、数控机床坐标 数控机床坐标系采用右手笛卡儿坐标系 右手： 大拇指方向为X轴的正方向 食指为Y轴的正方向 中指为Z轴的正方向,图7-2 右手笛卡尔坐标系,第二节 数控机床编程基础,（一）机床坐标轴 1Z坐标轴 平行于机床主轴轴线。 数控车床主轴轴线远离主轴箱的方向为Z轴正方向； 数控铣床机床主轴
4、轴线远离工作台的方向为Z轴正向。,7-3 数控机床坐标轴及其运动方向示意图 a）卧式数控车床 b）立式数控铣床,第二节 数控机床编程基础,2X坐标轴 工件旋转的机床：X轴方向在工件的径向上，且平行于中滑板的运动方向，规定刀具远离主轴轴线的方向为X轴正方向； 刀具旋转的立式机床：操作者面向机床，右边为X轴的正方向。 3Y坐标轴 在Z轴和X轴确定后，按右手笛卡儿定则确定其位置和方向。 （二）机床坐标系与工件坐标系 机床坐标系是机床固有的坐标系，建立在机床原点上 机床原点（即机床坐标系原点）由生产厂家在设计机床时确定 工件坐标系（编程坐标系）：编程人员在编程和加工工件时建立 工件坐标系原点（编程或工
5、件原点）的确定以方便机床调整为宜 工件坐标系的X轴、Y轴和Z轴与机床坐标系的相应坐标轴平行，且工件坐标系各坐标轴正向也与机床坐标系相同。,第二节 数控机床编程基础,（三）绝对坐标与增量坐标 绝对坐标当原点唯一，刀具相对于工件运动轨迹的坐标值称为。 通常G90代码后的坐标指令是绝对坐标值。 当坐标原点定义为刀具移动的前一个位置，刀具运动轨迹相对于前一位置进行计算的坐标值，称为增量坐标。 通常G91代码后的坐标指令是增量坐标值。 二、数控机床编程 数控机床编程：编制零件加工程序的整个过程 （一）手工编程 由人工完成程序的编制，适用于几何形状较为简单的零件。,第二节 数控机床编程基础,2常用功能指令
6、 （1）准备功能G指令,1程序的组成 程序=程序号+程序段+程序结束 程序段=顺序号+功能字+程序段结束符,第二节 数控机床编程基础,（2）辅助功能M指令,（3）进给功能F指令 描述进给速度，mm/min、mm/r（加工螺纹） 执行G00指令时，速度快速与F值无关，但不会撤消已编程的F值 进给速度还可由机床操作面板上的倍率开关调节 （4）主轴功能S指令 描述主轴速度，m/min、r/min （5）刀具功能T指令 选择刀具 T后的数字为刀具号，表示刀具在刀塔或刀库上的位置,第二节 数控机床编程基础,3常用指令详解 （1）快速点定位 G00 X Y Z； X、Y、Z：终点坐标，进给速度由系统设定，
7、不受编程F值的影响 （2）直线插补 G01 X Y Z F； X、Y、Z：终点坐标；F：进给速度 （3）圆弧插补（在XOY平面内） 1）顺时针圆弧插补 G02 X Y I J F； 或G02 X Y R F； X、Y：圆弧终点坐标。I、J：圆心相对于圆弧起点的坐标 R：圆弧半径，F：进给速度。圆弧插补只能在平面上进行 2）逆时针圆弧插补 G03 X Y I J F；或 G03 X Y R F； 除圆弧走向不同外，其余与顺时针圆弧插补相同。,第二节 数控机床编程基础,（4）刀具半径补偿 直接按照零件的轮廓编程，不考虑刀具尺寸；刀具磨损或刃磨后，可 修改相应的数据，而不修改程序中的坐标值。加工时，
8、系统根据零件轮廓和存储在刀具表中的刀具尺寸，自动计算出刀具所走的轨迹。 1）刀具半径左补偿 沿着刀具运动方向看，刀具在零件的左边 G01 G41 D X Y F； 或 G00 G41 D X Y F； D：为刀具半径补偿地址，地址中存放的是刀具半径补偿量； X、Y：由非刀补状态进入刀具半径补偿状态的起始位置。 2）刀具半径右补偿 沿着刀具运动方向看，刀具在零件的右边 G01 G42 D X Y F； 或 G00 G42 D X Y F； 3）撤消刀具半径补偿 G40 G40一般应与G41或G42成对使用,第二节 数控机床编程基础,4编程实例 例1 在数控车床上，加工如图7-4所示的轴类零件，毛
9、坯为30mm的圆棒料，材料为45钢，试编制数控加工程序。,图7-4 轴类零件图,T010190外圆粗车刀； T0202切断刀； T030390外圆精车刀； O0100； 程序号； N10 M03 S500； 启动主轴正转，转速500r/min； N20 T0101; 调用1号刀具，1号刀补； N30 G00 X32 Z2; 快速退刀至循环点； N40 G71 U1 R0.5; 外圆粗加工复合循环；背吃刀量1.0mm退刀量0.5mm； N50 G71 P60 Q120 U0.5 W0.2 F0.25; 循环语句60行至120行，留精加工方向余量0.5mm，Y方向余量0.2mm，进给量0.25mm
10、/r； N60 G00 X10; 快速进刀； N70 G01 Z0；切入；,第二节 数控机床编程基础,N80 X18 Z-9; 车锥面； N90 Z-23; 车18外圆； N100 X20; 车端面； N110 G03 X28 Z-27 R4; 车半径4mm的圆弧面； N120 G01 Z-37; 车28外圆； N130 G00 X100 Z50; 快速退刀至换刀点； N140 T0303; 调用3号刀具，3号刀补； N150 G00 X32 Z2; 快速退刀至循环点； N160 G70 P60 Q120 S800 F0.1; 精加工复合循环，循环语句60行至120行， 主轴转速 500r/m
11、in，进给量0.1mm/r； N170 G00 X100 Z50; 快速退刀至换刀点； N180 T0202; 调用2号刀具，2号刀补； N190 M03 S350; 主轴正转，转速350r/min； N200 G00 X30 Z-40; 快速进刀（刀宽3mm，工件长37mm：-40+3=-37）； N210 G01 X0 F0.1; 切断，进给量0.1mm/r； N220 G00 X100 Z50; 回换刀点； N230 T0200； 取消2号刀具的刀补； N240 M30; 程序结束。,第二节 数控机床编程基础,例2 图7-5所示加工路线为实际零件轮廓，刀具初始位置为（0，0，20），工件
12、坐标系原点在工件上表面处，用10mm的立铣刀精铣厚为4mm的工件。,O0200；程序号； N0010 M03 S500；启动主轴正转，转速500r/min； N0020 G90 G54 G00 Z20；绝对坐标编程； N0030 X30 Y-30；刀具快速移动至下刀位置； N0040 Z3；刀具快速降至安全平面； N0050 G01 Z-5 F50；刀具慢行至切削深度，进给速度50mm/min； N0060 G01 G41 Y-20 D01 F150;刀具半径左补偿，补偿量1mm，开 始切削，进给速度150mm/min；,第二节 数控机床编程基础,N0070 X-40；直线插补； N0080
13、Y-10；直线插补； N0090 G02 X-20 Y10 R20；顺时针铣R20圆弧； N0100 G03 X10 Y40 R30;逆时针铣R30圆弧； N0110 G01 X20 Y40； 直线插补； N0120 Y-20； 直线插补； N0130 G00 G40 Z20； 取消刀补，刀具归位； N0140 M05； 主轴停转； N0150 M30； 程序结束。,第二节 数控机床编程基础,(二)自动编程 自动编程是借助于计算机辅助编程 图形交互式自动编程，直接将零件的几何图形信息转化为数控加工程序，编程效率高。 自动编程软件：CAXA、PRO/E、UG和MASTER CAM,第三节 数控车
14、削加工,一、机床操作面板,第三节 数控车削加工,表7-3 机床操作面板上按钮和旋钮的功能-1,第三节 数控车削加工,表7-3 机床操作面板上按钮和旋钮的功能-2,3球墨铸铁,第三节 数控车削加工,二、数控系统操作面板,数控系统操作面板由显示屏、菜单选择按键和程序操作按键等组成,图7-7 FANUC-0i数控系统操作面板,第三节 数控车削加工,表7-4 各功能键说明,第三节 数控车削加工,二、数控车床操作步骤,（一）打开主电源 （二）回零 机床零点（机床参考点）是生产厂家在设计机床时确定的。一般设定在各个坐标轴的正向极限位置。 回零（回机床参考点）的操作，使刀具或工作台回到机床零点，即建立起机床
15、坐标系。 机床每次断电后就失去了对各坐标位置的记忆，再次接通电源时，都必须进行回零操作。 回零还可以消除由于工作台漂移、变形所造成的误差。 N-084型数控车床的机床坐标系原点（机床原点）设在主轴旋转中心与卡盘前端的交点。机床零点（机床参考点）坐标为X=360，Z=480。,第三节 数控车削加工,回零的操作步骤： 1刀架没有超出机床限定行程的位置 （1）将刀架移动到接近机床零点的位置 1）手轮法 2）手动连续进给法 （2）将“方式选择旋钮”置于“回零”位置，同时按下“+X”和“+Z”手 动连续进给按键，刀架自动移动到机床零点 2刀架超出了机床限定行程的位置（屏幕显示警报“ALARM” ） （1
16、）按下“手动复位按钮” （2） “方式选择旋钮”置于“手轮”或“连续进给” ，控制刀架反向移 动，回到正常运行状态。 （3）按刀架没有超出机床限定行程位置的操作步骤回机床零点,第三节 数控车削加工,（三）输入新程序,1“方式选择旋钮”置于“编辑” 按PROG 键 程序画面 2按O键 输入程序号 按INSERT 新程序名成立 3键入一个程序段内容 按INSERT 键 反复至输完整个程序 （四）寻找程序 1 “存储器开关旋钮”置于“” 2 “方式选择旋钮”置于“编辑” 3按PROG键 按软键DIR + 调出所有程序名 4键入O 输入程序号 按“”键 显示程序,第三节 数控车削加工,（3）查找指定字节 键入需查找字节，再按“”键,3修改程序 （
