数控铣削编程基础知识课件.ppt
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1、任务三数控铣削编程基础知识,任务描述,技能目标,知识准备,任务实施,拓展训练,任务描述,本任务主要是训练学生掌握数控铣削编程的基础知识以及数控铣削加工对刀的基本方法。如图311所示,工件尺寸60mm60mm30mm,材料:硬铝。采用寻边器法和试切法对刀。,图311 零件图,技能目标,在金属切削原理中,将刀具与工件的相对运动称为切削运动,根据其在切削过程中起的作用切削运动分为主运动和进给运动。 主运动使刀具切削刃及其毗邻的刀具表面切入工件材料,使被切削层转变成切屑,从而形成工件新表面,即产生切屑的运动。通常,主运动的速度较高,功率消耗较大,在铣削时刀具的回转运动为主运动。 进给运动配合主运动依次
2、或连续切除工件,同时形成具有所需几何特性的已加工表面,在铣削加工时,刀具相对于工件的移动为进给运动。在数控机床中,进给运动往往是多方向的复合运动,而这种复合运动则需要各坐标轴具有联合运动功能,称为坐标联动。通常机床根据联动轴数多少可分为:二坐标、三坐标、四坐标、五坐标机床。,知识准备,铣刀旋转为主运动,工件或铣刀的移动为进给运动。 可加工平面、台阶面、沟槽、成形面等,多刃切削效率高。,一、数控机床坐标系的作用,数控机床坐标系是为了确定工件在机床中的位置,机床运动部件特殊位置及运动范围,即描述机床运动,产生数据信息而建立的几何坐标系。通过机床坐标系的建立,可确定机床位置关系,获得所需的相关数据。
3、,工件坐标系原点,机床坐标系原点,二、数控机床坐标系确定原则,1、刀具相对静止工件而运动的原则,假设:工件固定,刀具相对工件运动。这一原则使编程人员能在不知道是刀具移近工件还是工件移近刀具的情况下,就能根据零件图样确定机床的加工过程。当工件运动时,在坐标轴符号上加“”表示。,2、标准坐标系采用右手笛卡尔直角坐标系,标准坐标系采用右手直角笛卡儿定则。基本坐标轴X、Y、Z的关系及其正方向用右手直角定则判定。拇指为X轴,食指为Y轴,中指为Z轴,围绕X、Y、Z各轴的回转运动及其正方向+A、 +B、 +C分别用右手螺旋定则判定,拇指为X、Y、Z的正向,四指弯曲的方向为对应的A、B、C的正向。,拇指为x轴
4、 食指为Y轴 中指为z轴,1)伸出右手的大拇指、食指和中指,并互为90。则大拇指代表X坐标,食指代表Y坐标,中指代表Z坐标。,2) 大拇指的指向为X坐标的正方向,食指的指向为Y坐标的正方向,中指的指向为Z坐标的正方向。,3) 围绕X、Y、Z坐标旋转的旋转坐标分别用A、B、C表示,根据右手螺旋定则,大拇指的指向为X、Y、Z坐标中任意轴的正向,则其余四指的旋转方向即为旋转坐标A、B、C的正向 。,(1)不论机床的具体结构,一律看作是工件相对静止,刀具运动。,ISO标准规定:,(3)增大工件与刀具之间距离的方向为坐标轴正方向,(2)机床的直线坐标轴X、Y、Z的判定顺序是:先Z轴,再X轴,最后按右手定
5、则判定Y轴。,(4)机床主轴旋转运动的正方向是按照右手螺旋法则判定。,三、坐标轴运动方向的确定,1、Z坐标轴,(3)若机床有几个主轴,可选择一个垂直与工件装夹面的主要轴为主轴,并以它确定Z坐标轴。,(1)Z坐标轴的运动由传递切削力的主轴决定,与主轴平行的标准坐标轴为Z坐标轴,其正方向为增加刀具和工件之间距离的方向。,(2)若机床没有主轴(龙门数控刨床),则Z坐标轴垂直与工件装夹面。,2、X坐标轴,(4)对刀具和工件均不旋转的机床(刨床),X坐标平行于主要切削方向,并以该方向为正方向。,(1)X坐标轴的运动是水平的,它平行于工件装夹面,是刀具或工件定位平面内的运动的主要坐标。,(2)对于工件旋转
6、的机床(车床、磨床),X坐标的方向在工件的径向上,并且平行与横滑座,刀具离开工件回转中心的方向为X坐标的正方向。,(3)对于刀具旋转的机床(铣床),若Z坐标轴是水平的(卧式铣床),当由主轴向工件看时,X坐标轴的正方向指向右方;若Z坐标轴是垂直的(立式铣床),当由主轴向立柱看时,X坐标轴的正方向指向右方。,3、Y坐标轴,根据X、Z坐标轴,按照右手直角笛卡儿坐标系确定。注:如在X、Y、Z主要直线运动之外还有第二组、第三组平行于它们的运动,可分别将它们坐标定为U、V、W和P、Q、R。,坐标轴的确定方法:一般先确定Z坐标轴,因为它是传递主切削动力的主要轴或方向,再按规定确定X坐标轴,最后用右手法则确定
7、Y坐标轴。,大家有什么疑问?,Z轴垂直(与主轴轴线重合),向上为正方向;面对机床立柱的左右移动方向为X轴,将刀具向右移动(工作台向左移动)定义为正方向;根据右手笛卡尔坐标系的原则,Y轴应同时与Z轴和X轴垂直,且正方向指向床身立柱。,立式数控铣床的坐标方向为:,Z轴水平,且向里为正方向(面对工作台的平行移动方向);工作台的平行向左移动方向为X轴正方向;Y轴垂直向上。,卧式升降台铣床的坐标方向为:,4、旋转运动,旋转运动A、B、C相应地表示其轴线平行于X、Y、Z的旋转运动,其正方向按照右旋螺纹旋转的方向。,立式5轴数控铣床的坐标轴 卧式5轴数控铣床的坐标轴,四、机床坐标系与工件坐标系,1、机床坐标
8、系与机床原点、机床参考点,(1)机床坐标系,机床坐标系是机床上固有的坐标系,是用来确定工件坐标系的基本坐标系,是确定刀具(刀架)或工件(工作台)位置的参考系,并建立在机床原点上。,(2)机床原点,现代数控机床都有一个基准位置,称为机床原点,是机床一经设计和制造出来便被确定下来。所以,机床原点是机床坐标中固有的点不能随意改变。,机床坐标系原点是指在机床上设置的一个固定点,即机床原点。一般取在X、Y、Z三个直线坐标轴正方向的极限位置。,机床起动时,通常要进行机动或手动回零。所谓回零,就是指运动部件回到各轴正向极限位置。这个极限位置就是机床原点(零点)。,2工件坐标系与工件坐标系原点,(1)工件坐标
9、系,编程人员在编程时设定的坐标系,也称为编程坐标系。,(2)工件坐标系原点,也称为工件原点或编程原点,由编程人员根据编程计算方便性、机床调整方便性、对刀方便性、在毛坯上位置确定的方便性等具体情况定义在工件上的几何基准点,一般为零件图上最重要的设计基准点。,工件原点选择:1.与设计基准一致2.尽量选在尺寸精度高,粗糙度低 的工件表面3.最好在工件的对称中心上4.要便于测量和检测,工件坐标系坐标轴的确定与机床坐标系坐标轴方向一致。,工件坐标系原点,3.建立工作坐标系指令G54G59 该指令是用户在加工前,通过工件零点设置的操作实现的。工件安装在工作台上,操作者通过对刀操作,测量出工件坐标系原点相对
10、于机床坐标系原点的坐标值,并把它们写入工件坐标系存储器中。执行G54G59指令,系统自动处于该坐标值位置。而机床不做任务运动。 编程格式:G54;(G55G59) 工件坐标系与机床坐标系的关系如图5-5所示。如图中要求使用G54工件坐标系编程,并要求刀具运动到工件坐标系中X100.Y50.Z200的位置,其指令为,G54;G90 G00 X100.Y50.Z200.; 注意:当更换一种零件加工时,应撤消原工件坐标系。撤消方法为选择机床坐标系指令G53;也可将G54(G55 G59)中的坐标值重新设置为0。,工件坐标系原点,机床坐标系原点,机床坐标系与工件坐标系的关系,五、数控编程的内容及步骤,
11、1、分析零件图样和制定工艺方案,我们要加工什么?,对加工对象进行分析,怎么进行加工?,确定加工方案,确定工艺装备,选择什么工具加工?,4、程序检验及首件试切 将编写好的加工程序输入数控系统,就可控制数控机床的加工工作。一般在正式加工之前,要对程序进行检验。通常可采用机床空运转的方式,来检查机床动作和运动轨迹的正确性,以检验程序。在具有图形模拟显示功能的数控机床上,可通过显示走刀轨迹或模拟刀具对工件的切削过程,对程序进行检查。,2、数学处理 在确定了工艺方案后,就需要根据零件的几何尺寸、加工路线等,计算刀具中心运动轨迹,以获得刀位数据。,3、编写零件加工程序 在完成上述工艺处理及数值计算工作后,
12、即可编写零件加工程序。数控加工的程序是一组被传送到数控装置中去的指令和数据。程序编制人员使用数控系统的程序指令,按照规定的程序格式,逐段编写加工程序。程序编制人员应对数控机床的功能、程序指令及代码十分熟悉,才能编写出正确的加工程序。,六、程序的编制方法,1、手工编程 整个程序的编制过程是由人工完成的。要求编程人员不仅要熟悉数控代码及编程规则,而且还必须具备机械加工工艺知识和数值计算能力。对于点位加工或几何形状不太复杂的零件,数控编程计算较简单,程序段不多,手工编程即可实现。,2、自动编程 指在编程过程中,除了分析零件图样和制定工艺方案由人工进行外,其余工作均由计算机辅助完成。,七、程序结构与格
13、式,1、程序的组成结构,数控加工程序是由一系列机床数控装置能辨识的指令有序结合而构成的。一般数控系统加工程序可分为主程序和子程序。但不论是主程序还是子程序,每一个程序都是由程序号、程序内容和程序结束符等几个部分组成。见表4-1,表4-1 主程序和子程序的组成结构,程序号,程序内容,程序结构,程序结束符,程序号为程序的开始部分,为了区别存储器中的程序,每个程序都要有程序编号,在编号前采用程序编号地址码。如在华中数控系统中,采用“%”,在FANUC系统中,采用英文字母“O”作为程序编号地址,其他系统也有采用“P”、“:”等。,程序内容是整个程序的核心,它由若干程序段组成,每个程序段有一个或多个指令
14、构成,用来描述机床要完成的指定动作。,以程序结束指令M02或M30作为整个程序结束的符号,来结束整个程序。,数控机床程序是由若干个程序段组成,每个程序段由按一定顺序和规定排列的指令字组成,每个指令字又由字母和数字组成。即字母和数字组成字,指令字组成程序段,程序段组成程序。程序段格式是指一个程序段中各字的排列顺序及其表达形式。 程序段的格式可分为地址格式、分隔顺序格式、固定程序段格式和可变程序段格式等。目前广泛采用地址符可变程序段格式。 所谓可变程序段格式,就是程序段的长短,随字地址数和字长(位数)都是可变的。,2、程序段格式,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 。,地址
15、符可变程序段格式的特点:,程序段中的每个指令均以字母(地址符)开始,其后再跟数字或无符号的数字。,上段相同的模态指令(包括G、M、F、S及尺寸指令等)可以省略不写。,地址符可变程序段格式如下:,N_G_X_Y_Z_I_J_K_P_Q_R_A_B_C_F_S_T_M_,例如:N03 G91 G01 X50 Y60 F200 S400 M03 M08 ;,程序段号,G指令,尺寸指令,进给速度指令,主轴转速指令,M指令,程序段结束符,注意:上述程序段中包括的各种指令并非在加工程序的每个程序段中都必须有,而是根据各程序段的具体功能来选择相应的指令。,一个程序段由多个指令字组成,这些指令字可分为顺序号字
16、、准备功能字、尺寸功能字、进给功能字、主轴功能字、刀具功能字、辅助功能字和程序段结束字组成。每个字都由称为地址码的英文字母开头,ISO标准规定的各地址码含义见表4-2。,表4-2 地址字符表,3、程序段中的指令字,N指令程序段顺序号字,组成:由地址码N及后续24位数字组成,用于对各程序段编号。编号的顺序也是各程序段的执行顺序。示例:N20表示该语句的句号为20。,G指令准备功能字,功能:规定机床运动线型、坐标系、坐标平面、刀具补偿、暂停等操作。组成:地址码G及其后续2位数字组成,从G00G99共100种。G代码分为模态指令(又称续效代码)和非模态指令。模态指令可在连续多个程序段中有效,直到被同
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