数控枕床及其程序编制.ppt
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1、第三章 数控枕床及其程序编制,第一节数控铣床基本知识第二节数控铣床的主要结构第三节数控铣床 主要功能指令及坐标系第四节编程实例,第一节数控铣床基本知识,一、数控铣床的分类 数控铣床种类很多,从不同的角度看,分类就有所不同。按其体积大小可以分为小型、中型和大型数控铣床。按其控制坐标的联动数可以分为二坐标联动、三坐标联动和多坐标联动数控铣床等。常用的分类方法是按其主轴的布局形式分,分为立式数控铣床、卧式数控铣床和立卧两用数控铣床。其中立式数控铣床和卧式数控铣床布局形式如图3-1所示。,下一页,返回,第一节数控铣床基本知识,二、数控铣床的用途 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
2、件。它以铣削功能为主,主要适合铣削下列3类零件。1.平面类零件的铣削 2.曲面类零件的铣削 3.变斜角类零件的铣削,上一页,下一页,返回,第一节数控铣床基本知识,三、数控铣床的数控系统功能 1.控制轴(坐标)运动功能 XK5040A立式数控铣床为两轴联动的三坐标数控铣床,即其数控系统能独立控制X,Y,Z三轴,自动加工过程可同时控制其中任意两轴。2.固定循环功能 数控铣床数控系统的固定循环功能主要指孔加工的固定循环功能,包括深孔钻削循环、攻螺纹循环、定点钻孔循环、精镜孔循环和镜孔循环等。这些加工的共同特点是加工过程要反复多次完成几个基本动作,按一般方式编程,需要相当长的一段程序。而利用数控系统的
3、固定循环功能,就只要写入几条指令和一些相关的参数,就能完成相应的循环加工过程,大大简化程序。,上一页,下一页,返回,第一节数控铣床基本知识,3.刀具自动补偿功能 数控铣床的刀具补偿包括刀具半径自动补偿和刀具长度自动补偿两种。(1)刀具半径自动补偿数控铣床在加工零件时,由于刀具半径的存在,刀具中心轨迹必须与零件轮廓轨迹偏离一个刀具半径R,才能得到所需的轮廓。刀具半径自动补偿就是指数控系统在加工过程中,可由编程人员按照零件轮廓轨迹编制的程序以及预先输入系统的刀具半径补偿值,自动算出刀具中心轨迹,从而控制铣床加工合格的零件。使用这一功能会大降低编程难度,提高加工精度和效率。,上一页,下一页,返回,第
4、一节数控铣床基本知识,(2)刀具长度自动补偿功能刀具长度补偿是刀具轴向(Z方向)的补偿,它使刀具在Z方向上的实际坐标值比程序给定值增加或减少一个偏移量。使用该功能可以自动改变切削平面深度,降低在制造与返修时对刀具长度尺寸的精度要求,还可弥补轴向对刀误差。4.镜像功能 镜像功能也称轴对称加工功能。当工件具有相对于某一轴对称的形状时,就可利用此功能和调用子程序的方法,只对工件的一部分进行编程,而能加工出工件的整体。,上一页,下一页,返回,第一节数控铣床基本知识,5.准备功能 准备功能也称为G功能,是用来指定数控铣床动作方式的功能。G功能指令由G代码和它后面的两位数字组成。如用GO 1指定机床为直线
5、加工方式。各类数控铣床数控系统的准备功能指令的定义不尽相同,在编程时必须遵照数控系统的说明书编制程序。表3-1是FANUC一BESK一3MASHK系统的准备功能代码表。,上一页,下一页,返回,第一节数控铣床基本知识,6.辅助功能 辅助功能也称为M功能,用来指定数控铣床的辅助动作及状态。M功能指令由M代码和其后面的数字组成。如M03表示主轴正转,MOS表示主轴停止转动。FANUC一BESK-3MASHK系统的辅助功能代码如表3-2所示。7.进给功能 数控铣床的进给功能是指定加工过程各轴进给速度的功能,其功能指令也由F代码和其后面的数字组成,单位为mm/min。如F100表示指定进给速度为100m
6、m/min,上一页,下一页,返回,第一节数控铣床基本知识,8.主轴功能 数控铣床的主轴功能主要是指定加工过程主轴的转速(刀具切削速度),主轴功能指令由5代码和其后面的数字组成,单位为r/min。如5600表示主轴转速为600 r/min,上一页,下一页,返回,第一节数控铣床基本知识,四、数控铣床的主要技术参数 若要正确使用一台数控铣床并充分发挥其功能,必须对数控铣床的主要技术参数有一定的了解,才不至于在编程和加工中出现一些不必要的错误。每一台数控铣床在出厂时,厂家都为用户提供一份使用手册,一般都有本铣床主要技术参数的介绍。,上一页,返回,第二节数控铣床的主要结构,一、数控铣床的主传动系统 为了
7、保证加工时选用合理的切削速度,获得最佳的生产效率、加工精度和表面质量,主传动必须具有很宽的变速范围。目前,数控铣床的主传动变速方式主要有无级变速和分段无级变速两种。1.无级变速 无级变速是指主轴的转速直接由主轴电机的变速来实现,其配置方式通常有两种,如图3-2所示。,下一页,返回,第二节数控铣床的主要结构,2.分段无级变速 在大中型数控铣床和部分要求强切削力的小型数控铣床中,单纯的无级变速方式已不能满足转矩的要求,于是就在无级变速的基础上,再增加齿轮变速机构,使之成为分段无级变速,如图3-3所示。,上一页,下一页,返回,第二节数控铣床的主要结构,二、数控铣床的进给传动系统 1.齿轮传动副 进给
8、系统采用齿轮传动装置,主要是使高转速、低转矩的伺服电机的输出变为低转速、大转矩,以适应驭动执行元件的需要。有时也只是为了考虑机械结构位置的布局。少数小型数控铣床进给机构采取电机主轴与滚珠丝杆通过联轴器直接连接的方式,就没有了齿轮传动这一中间环节。数控铣床进给机构中实现齿轮减速的方式有圆柱齿轮副、锥齿轮副、蜗杆蜗轮副、同步齿形带等,其中最常用的就是圆柱齿轮副。同步齿形带传动是一种新型传动方式,它既有啮合传动的传动效率高的特点,又有带传动的工作平稳、噪声小的优点。因此,在大中型的数控铣床中,同步齿形带传动的应用逐渐增多。,上一页,下一页,返回,第二节数控铣床的主要结构,2.滚珠丝杆螺母副 滚珠丝杆
9、螺母副是在丝杆螺母副的基础上发展起来的,是一种将回转运动转变为直线运动的新型理想传动装置。由于滚珠丝杆螺母副具有传动效率高、摩擦力小、使用寿命长等优点,因此数控铣床进给机构中普遍采用这种结构。滚珠丝杆螺母副在应用中同样要进行间隙调整,下面主要介绍其支承形式和制动方式。(1)滚珠丝杆的支承在滚珠丝杆螺母副本身刚度一定的情况下,提高其支承刚度可以提高整个进给传动系统的传动刚度,以满足数控铣床的加工需要。根据支承情况和使用轴承的不同,常用的支承方式可分为如图3-4所示的4种。,上一页,下一页,返回,第二节数控铣床的主要结构,(2)制动装置由于滚珠丝杆螺母副传动效率高,无自锁作用,故必须配备制动装置;
10、特别是滚珠丝杆用于主轴箱和工作台的上下传动时,制动装置就显得更为重要。图3-5为某数控卧式铣床主轴箱进给丝杆的制动装置示意图。当主轴箱需移动时,电磁铁线圈1通电吸住压簧2,打开摩擦离合器3,在伺服电机的作用下,丝杆转动,带动主轴箱移动。当伺服电机停止转动时,电磁铁线圈同时断电,在弹簧作用下摩擦离合器压紧,使得滚珠丝杆不能转动,主轴箱就不会因自重而下沉。3.导轨 导轨主要是对运动部件起支承和导向作用。对于数控铣床来讲,由于加工精度越高,对导轨要求就越严格。目前数控铣床采用的导轨主要有塑料滑动导轨、滚动导轨和静压导轨三种类型,其中又以塑料导轨居多。,上一页,下一页,返回,第二节数控铣床的主要结构,
11、三、数控铣床主轴部件 主轴部件是数控铣床的关键部件,它包括主轴、主轴的支承、主轴端部结构等。主轴部件质量的好坏直接影响加工质量。不管哪类数控铣床,其主轴部件都应满足部件的结构刚度和抗振性、主轴的回转精度、热稳定性、耐磨性和精度保持能力等几个方面的要求。1.主轴的支承形式 数控铣床主轴的支承形式即主轴轴承的配置形式,主要有三种,如图3-6所示。,上一页,下一页,返回,第二节数控铣床的主要结构,2.主轴端部结构形状 数控铣床主轴端部主要用于安装刀具。在设计要求上,应能保证定位准确、安装可靠、连接牢固、装卸方便,且能传递足够的转矩。早期的数控铣床主轴端部结构较简单,刀具装上后靠人工锁紧,装卸比较麻烦
12、;随着加工中心的出现,对主轴端部结构要求的提高,数控铣床主轴端部的结构也逐渐改变,并形成标准化,其基本结构如图3-7所示。在这种结构中,铣刀预先固定于标准锥柄刀夹中,装刀时,锥柄刀夹在前端7:24的锥孔内定位,并用拉杆从主轴后端拉紧,由前端的端面键传递转矩。拉杆的拉紧和放松由按钮开关控制,刀具的装卸十分方便。,上一页,下一页,返回,第二节数控铣床的主要结构,四、工作台 工作台是数控机床的重要部件,其形式尺寸往往体现厂数控机床的规格和性能。数控铣床一般采用上表面带有T形槽矩形工作台。T形槽主要用来协助装夹工件,不同工作台的T形槽的深度和宽度不一定一样。数控铣床工作台的四周往往带有凹槽,以便于冷却
13、液的回流和金属屑的清除。,上一页,返回,第三节数控铣床主要功能指令及坐标系,一、主要功能指令 XK5032立式数控铣床所配的FANUC-OMC系统提供的功能指令比较多,这里主要介绍在加工中使用较多的一些基本功能指令。1.常用辅助功能指令 辅助功能也称为M功能,主要用来指令辅助动作及状态。辅助功能指令由M代码及其后面的数字组成。(1)程序停止指令M00,MO1、M02,M30 M00为程序停止指令。执行该指令后,主轴的转动、所有进给、切削液都将停止。重新启动机床后,继续执行后面的程序。,下一页,返回,第三节数控铣床主要功能指令及坐标系,MO1为程序选择停止指令。只有在按下控制面板上的“选择停止”
14、键后,该指令才有效。执行该指令后,程序停止(与M00相似);按动“启动”键,继续执行后面的程序。M02为程序结束指令,编于程序最后。执行该指令后,所有动作停止,机床处于复位状态。M30与M02相似,除具有M02功能外,还将返回程序的第一条指令,以便下一个工件的加工。,上一页,下一页,返回,第三节数控铣床主要功能指令及坐标系,(2)主轴转动指令M03,M04,MOS M03为主轴顺时针方向旋转指令(正转)。M04为主轴逆时针方向旋转指令(反转)。MOS为主轴停止转动指令。(3)冷却液状态指令M08,M09 M08指令打开冷却液。M09指令关闭冷却液。(4)子程序调用指令M98,M99,上一页,下
15、一页,返回,第三节数控铣床主要功能指令及坐标系,2.绝对尺寸指令和增量尺寸指令 数控编程中,坐标移动量的给出有下述两种方式。(1)绝对尺寸方式在该方式下,程序段中的尺寸字为绝对坐标值,即相对于工件零点的坐标值。绝对尺寸指令为G90(2)曾量尺寸方式在该方式下,程序段中的尺寸字为增量坐标值,即相对前一工作点的增量值。增量尺寸指令为G91 假设设定一个工件坐标系,如图3-8所示,现要使口刀具从A点快速移动到B点,则用两种指令编程分别如下:.绝对尺寸方式:G90 G00 X30 Y30.增量尺寸方式:G91 G00 X20 Y10,上一页,下一页,返回,第三节数控铣床主要功能指令及坐标系,3.基本进
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