机床数控技术及应用.ppt
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1、24 数控铣床及加工中心的编程,本节以配备FANUC-0M系统的加工中心为例,介绍数控铣床及加工中心的编程方法。,2.4.1 数控铣床及加工中心的编程基础,1.机床参考点 与数控车床相同,数控铣床及加工中心的参考点也是编程的绝对零点和换刀点。一般可采用手动或自动方法作参考点返回。常在接通电源时都要作参考点返回以确定机床坐标系。2工件坐标系(编程坐标系)在编程加工之前,首先必须建立坐标系。数控铣床的坐标系。如图所示,其中Z轴、X铀和Y轴的确定上一章所述。编程坐标系的原点般在工件装夹完毕后通过对刀来确定,确定的原则是要使编程简单、方便,且要考虑工件的基准。,2.4.1 数控铣床及加工中心的编程基础
2、,编程坐标系的原点般在工件装夹完毕后通过对刀来确定,确定的原则是要使编程简单、方便,且要考虑工件的基准。建立编程坐标系有两种方法,一种是G92XYZ用指令建立(,的意义参见图2.4.1),此时X0 Y0 Z0点即是程序零点。另一种方法是在参数0708、0709、07l0中置入适当的数值,此时编程坐标系在手动参考点返回后自动建立。,2.4.2 数控铣床及加工中心的基本编程功能,1F,S,T功能(1)进给功能F功能 指令格式:G94F.进给功能用于指定进给速度,由F代码指定,其单位为mm/min,范围是:1mmmin15000mm/min(公制),0.01 in/min一600.00/min(英制
3、)。G94F100表示进给速度为100mm/min。(2)主轴功能S功能 指令格式:S.S功能用于设定主铀转速,其单位为rpm,范围是:0rpm一9 999rpm。S后可直接指定4位数的主铀转速值,也可指定2位数表示主轴转速的千位和百位。本机床使用2位数指定主轴转速。例如,S25表示主轴转速为2 500rpm,2.4.2 数控铣床及加工中心的基本编程功能,(3)刀具功能T功能 指令格式:T.T功能用于选择刀具号,其范围是T00T992辅助功能M功能辅助功能用于指令机床的辅助操作,如主轴的启动、停止,冷动液的开、关等。M代码可分为前指令码和后指令码,其中前指令码可以和移动指令同时执行。例如,G0
4、1 X10.0 M03表示刀具移动的同时,主袖也旋转。而后指令码必须在移动指令完成后才能称行。例如,G01 X10.0 M05表示刀具移动10.0mm后主轴才停。指令格式见表(P37)注意一个程序段有两个以上M代码时,最后一个M代码有效。,2.4.2 数控铣床及加工中心的基本编程功能,3.准备功能G功能 准备功能用于指令机床各坐标轴的运动。有两种代码,一种是是模态代码,一旦指定将一直有效,直到被另一个模态码取代,另一种为非模态码,只在本程序段中有救。本系统的G代码及功能见表2.4.2(P38)。注:1.*G代码为电源接通时的初始状态;2如果同组的G代码被编入同一程序段中,则最后一个G代码有效;
5、不同组的G代码可以在同一个程序段中被规定并有效。3在固定循环中,如果遇到01组代码时,固定循环被自动撤消。,数控铣床及加工中心的基本编程方法,本节主要介绍数控铣床的基本编程指令,包括刀具移动指令,参考点返回指令、平面选择及工件坐标系选择指令等。1平面选择指令该指令用于选择圆弧插补和刀具半径补偿平面,而与直线移动指令无关。其中G17为选择X,Y平面指令,G18为选择Z,X平面指令,G19为选择Y,Z平面指令。,数控铣床及加工中心的基本编程方法,2刀具移动指令(1)快速定位指令G00 指令格式:G00 式中,为目标点的坐标,采用绝对坐标或增量坐标由G90,G91指令决定。(2)直线插补指令G01
6、指令格式:G01 F;式中,为插补终点的坐标,不运动的轴可以省略。F为合成进给速度,其速率分配如图所示。轴速率;F=FX/L 其中L2=2+2,数控铣床及加工中心的基本编程方法,(3)圆弧插补指令G02,G03式中:G02,G03分别为顺圆插补和逆圆插补指令;X,Y,Z为圆弧的终点坐标,可以是绝对坐标或增量坐标(相对圆弧起点);I,J,K为采用圆心方式编程时,圆心相对圆弧起点的坐标(增量值);R为采用半径方式编程时的圆弧半径。由于同一个R对应2个圆弧,因此规定当加工圆弧的圆心角大于180o。时R取负值,否则取正值。采用I、J、K方式时,本系统规定一律用增量值表示,而与G90或G91无关。,数控
7、铣床及加工中心的基本编程方法,注意如果程序中漏编了R,将被视为直线插补。如程序中漏编了X,Y,Z,或终点坐标等于起点坐标时,有以下两种情况:以圆心方式编程时,走出的图形为整圆。例如G02 I J 将加工一个整圆。以半径方式编程时,系统认为是加工0o圆弧。例如G02 R 为加工0o圆弧、刀具不移动。另外当I,J,K,R被同的编入对,圆弧将根据R值加工,而描述圆心坐标的I,J,K值将被忽略。如果编程的一个轴不在所选平面内,系统将报警。,数控铣床及加工中心的基本编程方法,(4)绝对坐标、增量坐标编程指令G90,G91指令格式:G90,(G91)指令G90后,运动坐标值均为相对于工件编程原点的绝对值,
8、而指令G91后则均为相对于起点的相对坐标值。例24。1 如图所示,该轨迹由直线和圆弧组成。不考虑刀具半径,设零件的厚度为20mm,零件表而为Z0平面。采用绝对坐标和增量坐标编程。,数控铣床及加工中心的基本编程方法,1.绝对坐标编程(圆弧采用半径编程)N001 G92 X210.0 Z10.0:确定刀具编租原点N002 S15 M03;启动主轴N003 G90 G01 Z-20.0 F300;Z轴进给N004 Y40.0;切直线N005 G03 X150.0 Y100.0 R60.0;切逆圆弧N006 G02 X120.0 Y60.0 R50.0;切顺圆弧N007 G01 Y0;切直线 N009
9、 G00 Z10.0;Z抽退刀N010 X0 Y0;返回程序起点N011 M02;程序结束,数控铣床及加工中心的基本编程方法,2.增量坐标编程(圆弧采用圆心编程)N001 G92 X210.0 Z10.0;确定刀具起点N002 S15 M03;启动主抽N003 G01 Z-20.0 F3.00;Z抽进给N004 G91 Y40.0;切直线N005 G03 X-60.0 Y60.0 I-60.0;切逆圆弧N006 G02 X-30.0 Y-40.0 I-50.0;切顺回弧N007 G01 Y-60.0;切直线N008 X100.0 N009 G00 Z10.0;抽退刀N010 X0 Y0;返回程
10、序原点N011 M02;程席结束,数控铣床及加工中心的基本编程方法,3.参考点返回指令(1)参考点返回检查指令G27 指令格式:G27.该指令使刀具快速向终点(,)运动并进行定位,定位完成后对该点进行参考点检测。若定位点是参考点,则发出“参考点到达信号;否则系统报警。在实际应用中,该参考点可作为换刀点。使用G27指令时应注意以下事项:使用G27返回参考点之后,将立即执行一个程序段。如果不希望立即执行下一程序段(如换刀时),可插入M00或M01由于参考点返回不是每个循环都需要的,故可以作为任选程序段。在作参考点返回之前,须取消刀具补偿。,数控铣床及加工中心的基本编程方法,(2)自动参考点返回指令
11、G28 指令格式:G28 执行该指令时,机床首先移到G28指令确定的中间点(,)处,然后返回到由G27指令确定参考点。一般G28指令用于自动换刀,因此执行G28之前应撤消刀偏及刀补。另外,该中间点一经输入即存储在控制器中,因此,若在本次G28中末指定坐标,则上G28中指定的坐标继续有效。G28指令举例如下:N0001 G90 X1.0 Z2.0;N0002 G28 X4.0;中间点(4.0)N0003 G28 Z64;中间点(4.0,6.4),数控铣床及加工中心的基本编程方法,(3)从参考点返回指令G29 指令格式:G29 该指令使刀具由参考点(由G27定义),经过中间点(由G28定义)返回到
12、G29指定的坐标点上,一般用于自动换刀后返回加工点。G29指令只能在执行了G28指令后方可使用。,数控铣床及加工中心的基本编程方法,4暂停指令G04G04功能使下一程序段延迟执行,延迟时间由地址P或X决定。指令格式:G04 P 或 G04 X.式中P或X定义暂停秒数,其范围为0.0019 999.999s,其中X可用小数点编程,而P不允许小数点编程。例如暂停25s的程序为:G04 P2 500或G04 X2.5。使用X时,必须用小数点且单位为秒;使用P时,不用小数点且单位为ms。,数控铣床及加工中心的基本编程方法,5工件坐标系选择指令 本系统的工件坐标系及其后跟随的具体坐标值可用G92建立也可
13、由CRT/MDI面板预置6个工件坐标系,用G54一G59指令分别调用。(1)坐标系设定指令G92 指令格式:G92 X Y Z 该指令用于建立工件坐标系,坐标系的原点由指定当前刀具位置的坐标值确定。如图244所示的坐标系可由下面的指令设定:G92 X30.0 Z20.0上述指令确定工件坐标系的原点为O,数控铣床及加工中心的基本编程方法,(30.0,20.0)为程序的起点。通过上述编程可以保证刀尖或刀柄上某一标准点与程序起点相符合。但是,由于各把刀具的实际长度不同,为保证换刀后新刀具的刀尖在程序的起点上,必须采用刀具长度补偿来校正。,数控铣床及加工中心的基本编程方法,(2)调用工件坐标系指令G5
14、4一G59G54一G59指令可以调用6个工件坐标系。这6个工件坐标系通过设定机床参考点到各坐标系零点的距离而设定的,通过CRT/MDI输入工件坐标系零点的偏移值,可以在机床上建立G54-G59六个不同的坐标系,如图245所示。开机时的初始坐标系由G54确定。如果要用G55一G99指令,需在程序中设定。例如G55 G00 X20.0 Z100.0 相当于在G55确定的工件坐标系中定位到(20.0,100.0)。,2.4.4 刀具补偿功能,刀具补偿功能:为了编程方便和增加程序的通用性,数控机床编程时都不考虑实际使用的刀具的长度和半径,即程序中的轨迹(编程轨迹)都是针对刀尖位置和刀具中心点运动进行编
15、制的。实际加工时,必须通过刀具补偿指令,使数控机床根据实际使用的刀具尺寸,自动调整各坐标轴的移动量,确保实际加工轮廓和编程轨迹的完全一致。这一功能称为刀具补偿功能。应用刀具补偿功能的优点NC系统可对刀具长度和刀具半径进行自动校正,使编程人员可以直接根据零件图纸进行编程,不必考虑刀具的尺寸因素。在换刀后不需要另外编写程序,只需输入新的刀具参数即可,而且粗、精加工程序也可以通用。,2.4.4 刀具补偿功能,1刀具长度补偿功能G43,G44,G49通常加工一个工件需几把刀(如图246所示),这些刀具长度不同,如果根据刀具改变程序会很麻烦。为解决这一问题,在编写程序时应选用杆一把标准刀具,并预先测出其
16、他刀具与标准刀具长度的差值,将这些差值置于NC系统中,以后使用各把刀具时,NC系统会自动补偿刀具的长度,从而给编程带来便利。,2.4.4 刀具补偿功能,(1)刀具长度正、负补偿指令指令格式:G43(G44)Z H 或G43(G44)H 式中:G43为正向偏移;G44为负向偏移;H为偏移号,其范围为H00H99,可由用户设定每个偏移号中的偏移长度值,其中H00的偏移值为零。偏移值的范围是:099 999mm(公制),099.9999in(英制)。,2.4.4 刀具补偿功能,如图247,所示,无论是绝对坐标还是增量坐标编程G43指令都是把偏移量H值加到Z坐标上。G44指令则是从Z坐标减去偏移量H值
17、。当Z坐标为零时(如G43(G44)G91Z0H),Z轴只移动H中的偏移值。(2)撤消刀具长度补偿指令G49一般加工完一个工件后,应该撤捎刀具长度补偿。使用G94指令或设置偏移号为H00,可以撤消刀具长度补偿。,2.4.4 刀具补偿功能,例242如图248所示,该零件上有3个孔,孔径为20mm,孔深如图所示,试编写加工程序。编程坐标系如图248所示,取零件表面为Z0平面,偏移量H01-4.0。程序如下:N0010 G00 X120.0 Y80.0;N00l5 S20 M03;启动主轴N0020 G43 Z5.0 H01;刀具长度补偿N0030 G01 Z-18.0 F70;钻孔1N0040 G
18、04 P2 000;孔底暂停2s,2.4.4 刀具补偿功能,N0050 G00 Z5.0;退刀N0060 X150.0 Y30.0;定位 NO070 G0l Z-38.0 F70;钻通孔2 N0080 G00 Z5.0;退刀 N0090 X200.0 Y60.0;定位N0100 G01 Z-22.0 F70;钻孔3N0110 G04 P2000;孔底暂停2sN0120 G00 Z5.0 H00;退刀,撤消刀具长度补偿N0130 X0 Y0;返回坐标原点N0140 M02;程序结束,2.4.4 刀具补偿功能,2刀具半径补偿功能G40,G4l,G42 铣平面轮廓时,由于铣刀半径不为零,使得铣同一轮
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