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/全國(guó)中等職業(yè)學(xué)校骨干教師培訓(xùn)機(jī)電設(shè)備安裝與維修專業(yè)培訓(xùn)講義(內(nèi)部資料,禁止外傳)山東理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院2013。1.30目錄一數(shù)控編程加工實(shí)訓(xùn)………1二數(shù)控系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)………118三數(shù)控動(dòng)力伺服系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)…………………150四機(jī)床電氣控制實(shí)訓(xùn)…………………228五普通機(jī)床剖析及拆裝實(shí)訓(xùn)………………273一數(shù)控編程加工實(shí)訓(xùn)培訓(xùn)教師王士軍侯榮國(guó)第一部分?jǐn)?shù)控編程加工基礎(chǔ)知識(shí)第一章緒論第一節(jié)數(shù)控機(jī)床的基本概念一.概述1.?dāng)?shù)控機(jī)床的產(chǎn)生和發(fā)展隨著科技與生產(chǎn)的發(fā)展,機(jī)械產(chǎn)品日益精密復(fù)雜,更新?lián)Q代日趨頻繁,要求加工設(shè)備具有更高的精度和效率;另外,在產(chǎn)品加工過(guò)程中,單件小批量生產(chǎn)的零件約占機(jī)械加工總量的80%以上,加工這種品種多、批量少、形狀復(fù)雜的零件也要求通用性和靈活性較高的加工設(shè)備。數(shù)控機(jī)床就是一種靈活、通用、高精度、高效率的“柔性”自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備。數(shù)控機(jī)床是為了解決復(fù)雜型面零件加工的自動(dòng)化而產(chǎn)生的。1948年,美國(guó)PARSONS公司在研制加工直升飛機(jī)葉片輪廓用檢查樣板的機(jī)床時(shí),首先提出了數(shù)控機(jī)床的設(shè)想,在麻省理工學(xué)院的協(xié)助下,于1952年試制成功世界上第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床樣機(jī)。后又經(jīng)過(guò)三年時(shí)間的改進(jìn)和自動(dòng)程序編制的研究,數(shù)控機(jī)床進(jìn)入實(shí)用階段,市場(chǎng)上出現(xiàn)了商品化數(shù)控機(jī)床。1958年,美國(guó)KEANEY&TRECKER公司在世界上首先研制成功帶有自動(dòng)換刀裝置的加工中心。數(shù)控機(jī)床共經(jīng)歷了五代:現(xiàn)今的數(shù)控機(jī)床就是在上世紀(jì)70年代發(fā)展起來(lái)的一種新型數(shù)控技術(shù)。2。我國(guó)數(shù)控機(jī)床發(fā)展概況我國(guó)于1958年開(kāi)始研制數(shù)控機(jī)床,到60年代末和70年代初,簡(jiǎn)易的數(shù)控機(jī)床已在生產(chǎn)中廣泛使用.它們以單板機(jī)作為控制核心,多以數(shù)碼管作為顯示器,用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)作為執(zhí)行元件.80年代初,由于引進(jìn)了國(guó)外先進(jìn)的數(shù)控技術(shù),使我國(guó)的數(shù)控機(jī)床在質(zhì)量和性能上都有了很大的提高。它們具有完備的手動(dòng)操作面板和友好的人機(jī)界面,可以配直流或交流伺服驅(qū)動(dòng),實(shí)現(xiàn)半閉環(huán)或閉環(huán)的控制,能對(duì)2~4軸進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制,具有刀庫(kù)管理功能和豐富的邏輯控制功能.90年代起,我國(guó)向高檔數(shù)控機(jī)床方向發(fā)展.一些高檔數(shù)控攻關(guān)項(xiàng)目通過(guò)國(guó)家鑒定并陸續(xù)在工程上得到應(yīng)用。航天I型、華中Ⅰ型、華中—2000型等高性能數(shù)控系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了高速、高精度和高效經(jīng)濟(jì)的加工效果,能完成高復(fù)雜度的五坐標(biāo)曲面實(shí)時(shí)插補(bǔ)控制,加工出高復(fù)雜度的整體葉輪及復(fù)雜刀具.3.數(shù)控技術(shù)的基本概念a)數(shù)字控制(NumericalControl)技術(shù):簡(jiǎn)稱數(shù)控(NC)技術(shù),指用數(shù)字化的信息對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)及加工過(guò)程進(jìn)行控制的一種方法。計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)稱為CNC。b)數(shù)控系統(tǒng):采用數(shù)控技術(shù)的控制系統(tǒng)。包括:數(shù)控裝置、可編程序控制器、主軸驅(qū)動(dòng)及進(jìn)給裝置等.c)數(shù)控機(jī)床:用數(shù)字技術(shù)實(shí)施加工控制的機(jī)床。d)數(shù)控設(shè)備:用數(shù)控技術(shù)實(shí)施加工控制的設(shè)備。如:數(shù)控機(jī)床,數(shù)控線切割機(jī),數(shù)控繪圖儀,數(shù)控刻字機(jī)。e)數(shù)控技術(shù)涉及技術(shù):計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、自動(dòng)控制、電氣傳動(dòng)、精密測(cè)量、機(jī)械加工、伺服驅(qū)動(dòng)、管理信息.二.數(shù)控機(jī)床的工作流程1.程序的編制在數(shù)控機(jī)床上加工零件,首先要根據(jù)零件圖樣,按規(guī)定的代碼及程序格式將零件加工的全部工藝過(guò)程、工藝參數(shù)、位移數(shù)據(jù)和方向以及操作步驟等以數(shù)字信息的形式記錄在控制介質(zhì)上.這種從零件圖樣到制成控制介質(zhì)的全部過(guò)程就是數(shù)控加工的程序編制。2.輸入其任務(wù)是把零件程序、控制參數(shù)和補(bǔ)償數(shù)據(jù)輸入到數(shù)控裝置中去。輸入方法有:紙帶閱讀機(jī)輸入、鍵盤輸入、磁帶和磁盤輸入、及通信方式輸入.輸入工作方式有:邊輸入邊加工、整個(gè)加工程序一次性輸入到數(shù)控裝置的內(nèi)部存儲(chǔ)器中。3.譯碼將程序段的加工信息和其它輔助信息翻譯成計(jì)算機(jī)能識(shí)別的數(shù)據(jù)形式并存在指定的內(nèi)存專用區(qū)域。譯碼過(guò)程中還要對(duì)程序段進(jìn)行語(yǔ)法檢查。4.刀具補(bǔ)償圖1—1其作用是把零件輪廓軌跡轉(zhuǎn)換成刀具中心軌跡,運(yùn)動(dòng)加工出所要求的零件輪廓。刀具補(bǔ)償包括刀具半徑補(bǔ)償和刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償。5.插補(bǔ)根據(jù)給定速度和給定輪廓線型的要求,在輪廓已知點(diǎn)之間,確定一些中間點(diǎn)的方法,即數(shù)據(jù)密化的過(guò)程。(圖1-1)6.位置控制和機(jī)床加工在每個(gè)采樣周期內(nèi),將插補(bǔ)計(jì)算出的指令位置與實(shí)際反饋位置相比較,用其差值去控制伺服電動(dòng)機(jī),電動(dòng)機(jī)使機(jī)床的運(yùn)動(dòng)部件帶動(dòng)刀具相對(duì)于工件按規(guī)定的軌跡和速度進(jìn)行加工。第二節(jié)數(shù)控機(jī)床的組成和分類圖1—2一.?dāng)?shù)控機(jī)床的組成數(shù)控機(jī)床一般由輸入輸出設(shè)備、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)、測(cè)量反饋裝置和機(jī)床本體組成。(圖1—2)輸入輸出設(shè)備輸入輸出設(shè)備主要實(shí)現(xiàn)程序編制、程序和數(shù)據(jù)的輸入以及顯示、存儲(chǔ)和打印。2.數(shù)控裝置數(shù)控裝置是由一臺(tái)專用計(jì)算機(jī)或通用計(jì)算機(jī)與輸入輸出接口板以及機(jī)床控制器所組成的控制裝置.數(shù)控裝置的功能有:1.多坐標(biāo)控制;2.插補(bǔ)功能3.程序輸入、編輯和修改功能;4.故障自診斷功能;5.補(bǔ)償功能;6.信息轉(zhuǎn)換功能;7.多種加工方式選擇;8.輔助功能;9。顯示功能;10。通信和聯(lián)網(wǎng)功能。3.伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)是連接數(shù)控系統(tǒng)(CNC)和數(shù)控機(jī)床(主機(jī))的關(guān)鍵部分,它接受來(lái)自數(shù)控系統(tǒng)的指令,經(jīng)過(guò)放大和轉(zhuǎn)換,驅(qū)動(dòng)數(shù)控機(jī)床上的執(zhí)行件(工作臺(tái)或刀架)實(shí)現(xiàn)預(yù)期的運(yùn)動(dòng)。并將運(yùn)動(dòng)結(jié)果反饋回去與輸入指令相比較,直至與輸入指令之差為零,機(jī)床精確地運(yùn)動(dòng)到所要求的位置.4.測(cè)量反饋裝置用來(lái)測(cè)量速度和位移,并將信息反饋給數(shù)控裝置,構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)。5。機(jī)床本體機(jī)床本體指用于完成各種切削加工的機(jī)械部分,包括床身、立柱、主軸、進(jìn)給機(jī)構(gòu)等。二。數(shù)控機(jī)床的分類1.按機(jī)械加工的運(yùn)動(dòng)軌跡分類1。點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床此系統(tǒng)刀具從某一位置移到下一個(gè)位置的過(guò)程中,不考慮其運(yùn)動(dòng)軌跡,只要求刀具能最終準(zhǔn)確到達(dá)目標(biāo)位置。特點(diǎn):運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不切削.通常采用快速驅(qū)近,減速定位的方法。典型機(jī)床:NC鉆床,NC鏜床,NC沖床。2。直線控制數(shù)控機(jī)床此系統(tǒng)不僅要保證點(diǎn)與點(diǎn)之間的準(zhǔn)確定位,而且要控制兩相關(guān)點(diǎn)之間的位移速度和路線,其路線一般是由平行于各坐標(biāo)軸或與坐標(biāo)軸成45度夾角的直線組成。特點(diǎn):運(yùn)動(dòng)過(guò)程中要切削,需具備刀具半徑補(bǔ)償功能和刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償功能及主軸轉(zhuǎn)速控制功能。典型機(jī)床:簡(jiǎn)易NC車床,簡(jiǎn)易NC銑床。3.輪廓控制數(shù)控機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)能同時(shí)控制兩個(gè)或兩個(gè)以上的軸,對(duì)位置及速度進(jìn)行嚴(yán)格的不間斷控制。特點(diǎn):具有直線和圓弧插補(bǔ)功能、刀具補(bǔ)償功能、機(jī)床軸向運(yùn)動(dòng)誤差補(bǔ)償、絲杠的螺距誤差和齒輪的反向間隙誤差補(bǔ)償功能。典型機(jī)床:NC車床,NC銑床,加工中心。2。按伺服系統(tǒng)的控制原理分類1.開(kāi)環(huán)控制數(shù)控機(jī)床圖1—3開(kāi)環(huán)控制數(shù)控機(jī)床不帶位置檢測(cè)裝置,也不將位移的實(shí)際值反饋回去與指令值進(jìn)行比較修正,控制信號(hào)的流程是單向的.(圖1-3)使用功率步進(jìn)電動(dòng)機(jī)作為執(zhí)行元件。數(shù)控裝置每發(fā)出一個(gè)指令脈沖,經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路功率放大后,就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度,再由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)工作臺(tái)移動(dòng).該系統(tǒng)精度取決于:步進(jìn)電機(jī)的步距精度和工作頻率以及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)精度,難于實(shí)現(xiàn)高精度加工。優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低,調(diào)試維修方便。適用范圍:對(duì)精度、速度要求不十分高的經(jīng)濟(jì)型、中小型數(shù)控系統(tǒng)。2。閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床圖1—4這種系統(tǒng)帶有位置檢測(cè)裝置,是將位移的實(shí)際值反饋回去與指令值比較,用比較后的差值去控制,直至差值消除時(shí)才停止修正動(dòng)作的系統(tǒng)。(圖1—4)安裝在工作臺(tái)上的位置檢測(cè)裝置把工作臺(tái)的實(shí)際位移量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏?,反饋到控制器與指令信號(hào)相比較,得到的差值經(jīng)過(guò)放大和變換,最后驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)向減少誤差的方向移動(dòng),直到差值為零,工作臺(tái)才靜止。該系統(tǒng)精度取決于:理論上僅取決于測(cè)量裝置的精度,消除了放大和傳動(dòng)部分的誤差,間隙誤差等的直接影響。缺點(diǎn):系統(tǒng)較復(fù)雜,調(diào)試和維修較困難,對(duì)檢測(cè)元件要求較高,且有一定的保護(hù)措施、成本高。適用范圍:大型或比較精密的數(shù)控設(shè)備.3。半閉環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床圖1—5半閉環(huán)控制系統(tǒng)與閉環(huán)系統(tǒng)的不同之處僅在將檢測(cè)元件裝在傳動(dòng)鏈的旋轉(zhuǎn)部位,它所檢測(cè)得到的不是工作臺(tái)的實(shí)際位移量,而是與位移量有關(guān)的旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)角量.(圖1—5)特點(diǎn):精度比閉環(huán)差,但系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,便于調(diào)整,檢測(cè)元件價(jià)格低,系統(tǒng)穩(wěn)定性能好。適用范圍:廣泛應(yīng)用于中小型數(shù)控機(jī)床。第三節(jié)數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)及適用范圍一。數(shù)控機(jī)床應(yīng)用的特點(diǎn)加工精度高,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定精度可達(dá)到0.005~0.1mm.加工精度不受產(chǎn)品形狀及其復(fù)雜程度的影響;自動(dòng)化加工消除了人為誤差,使同批產(chǎn)品加工質(zhì)量更穩(wěn)定。勞動(dòng)生產(chǎn)率高工序安排可相對(duì)集中,輔助設(shè)備比較簡(jiǎn)單,節(jié)省了生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間,可縮短產(chǎn)品改型生產(chǎn)周期。節(jié)省檢驗(yàn)時(shí)間;加工不同零件時(shí),只需更換控制載體,節(jié)省了設(shè)備調(diào)整時(shí)間。加工零件的適應(yīng)性強(qiáng),靈活性好數(shù)控機(jī)床具有多坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)功能,能加工形狀復(fù)雜的零件,并可按零件加工的要求變換加工程序,不必對(duì)加工設(shè)備作復(fù)雜的調(diào)整即可變更加工任務(wù)。減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度圖1—6各類機(jī)床適用范圍數(shù)控機(jī)床對(duì)零件的加工是按事先編好的程序自動(dòng)完成的,操作者除了操作鍵盤、裝卸零件、安裝刀具、完成關(guān)鍵工序的中間測(cè)量以及觀察機(jī)床的運(yùn)行之外,不需要進(jìn)行繁重的重復(fù)性手工操作,勞動(dòng)強(qiáng)度與緊張程度均可大為減輕,勞動(dòng)條件也得到相應(yīng)的改善。生產(chǎn)管理水平提高用數(shù)控機(jī)床加工零件,能準(zhǔn)確地計(jì)算零件的加工工時(shí).并有效地簡(jiǎn)化了檢驗(yàn)和工夾具、半成品的管理工作。這些特點(diǎn)都有利于使生產(chǎn)管理現(xiàn)代化,便于實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助制造。二。數(shù)控機(jī)床適用范圍數(shù)控機(jī)床適用于品種變換頻繁、批量較小,加工方法區(qū)別大且復(fù)雜程度較高的零件。(圖1—6)第四節(jié)數(shù)控技術(shù)的發(fā)展一。數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)數(shù)控機(jī)床總的發(fā)展趨勢(shì)是高速化、高精度化、高可靠性、多功能、復(fù)合化、智能化和開(kāi)放式結(jié)構(gòu)。主要發(fā)展動(dòng)向是研制開(kāi)發(fā)軟、硬件都具有開(kāi)發(fā)式結(jié)構(gòu)的智能化全功能通用數(shù)控裝置。(1)高速化與高精度化高速化首先要求計(jì)算機(jī)系統(tǒng)讀入加工指令數(shù)據(jù)后,能高速處理并計(jì)算出伺服系統(tǒng)的移動(dòng)量,并要求伺服系統(tǒng)能高速做出反應(yīng).為使在極短的空程內(nèi)達(dá)到高速度和在高行程速度情況下保持高定位精度,必須具有高加(減)速度和高精度的位置檢測(cè)系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)。另外,必須使主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給率、刀具交換、托盤交換等各種關(guān)鍵部分實(shí)現(xiàn)高速化,并需重新考慮設(shè)備的全部特征。提高數(shù)控設(shè)備的加工精度,一般通過(guò)減少數(shù)控系統(tǒng)的控制誤差和采用補(bǔ)償技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。(2)復(fù)合化復(fù)合化包括工序復(fù)合化和功能復(fù)合化.工件在一臺(tái)設(shè)備上一次裝夾后,通過(guò)自動(dòng)換刀等各種措施,來(lái)完成多種工序和表面的加工。在一臺(tái)數(shù)控設(shè)備上能完成多工序切削加工的加工中心,可替代多機(jī)床的加工能力,減少半成品庫(kù)存量,又能保證和提高形位精度,從而打破了傳統(tǒng)的工序界限和分開(kāi)加工的工序規(guī)程.(3)智能化隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展,并為適應(yīng)制造業(yè)生產(chǎn)高度柔性化、自動(dòng)化的需要,數(shù)控設(shè)備中引用了以下幾種技術(shù):自適應(yīng)控制技術(shù)、專家系統(tǒng)、故障自診斷功能、智能化交流伺服驅(qū)動(dòng)裝置.(4)高柔性化柔性指數(shù)控設(shè)備適應(yīng)加工對(duì)象變化的能力。今天的數(shù)控機(jī)床對(duì)加工對(duì)象的變化有很強(qiáng)的適應(yīng)能力,并在提高單機(jī)柔性化的同時(shí),朝著單元柔性化和系統(tǒng)柔性化方向發(fā)展。(5)小型化蓬勃發(fā)展的機(jī)電一體化技術(shù)對(duì)CNC裝置提出了小型化的要求,以便將機(jī)、電裝置糅合為一體。(6)開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)新一代的數(shù)控系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)向開(kāi)放式系統(tǒng)方向發(fā)展。很多數(shù)控系統(tǒng)開(kāi)發(fā)廠家瞄準(zhǔn)通用個(gè)人計(jì)算機(jī)所具有的開(kāi)發(fā)性、低成本、高可靠性、軟硬件資源豐富等特點(diǎn),開(kāi)發(fā)出基于PC的CNC.二.先進(jìn)制造技術(shù)簡(jiǎn)介加工中心、網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)、信息技術(shù)的發(fā)展,為單機(jī)數(shù)控向計(jì)算機(jī)控制的多機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)展創(chuàng)造了必要的條件.已經(jīng)出現(xiàn)的計(jì)算機(jī)直接數(shù)控系統(tǒng)(DNC)、柔性制造系統(tǒng)(FMS)及計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS),就是以數(shù)控機(jī)床為基礎(chǔ)的自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng).1。計(jì)算機(jī)直接數(shù)控系統(tǒng)(DNC)計(jì)算機(jī)直接數(shù)控系統(tǒng):用一臺(tái)中央計(jì)算機(jī)直接控制和管理一群數(shù)控設(shè)備進(jìn)行零件加工或裝配的系統(tǒng),因此,也稱它為計(jì)算機(jī)群控系統(tǒng)。在DNC系統(tǒng)中,各臺(tái)數(shù)控機(jī)床都各自有獨(dú)立的數(shù)控系統(tǒng),并與中央計(jì)算機(jī)組成計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)分級(jí)控制管理.中央計(jì)算機(jī)不僅用于編制零件的程序以控制數(shù)控機(jī)床的加工過(guò)程,而且能控制工件與刀具的輸送,同時(shí)還具有生產(chǎn)管理、工況監(jiān)控及刀具壽命管理等能力,形成了一條由計(jì)算機(jī)控制的數(shù)控機(jī)床自動(dòng)生產(chǎn)線。2.柔性制造單元(FMC)和柔性制造系統(tǒng)(FMS)FMC:由加工中心(MC)與工件自動(dòng)交換裝置(AWC)組成,同時(shí),數(shù)控系統(tǒng)還增加了自動(dòng)檢測(cè)與工況自動(dòng)監(jiān)控等功能,如工件尺寸測(cè)量補(bǔ)償、刀具損壞和壽命監(jiān)控等。柔性制造單元既可作為組成柔性制造系統(tǒng)的基礎(chǔ),也可用作獨(dú)立的自動(dòng)化加工設(shè)備。FMS是在DNC基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種高度自動(dòng)化加工生產(chǎn)線,由數(shù)控機(jī)床、物料和工具自動(dòng)搬運(yùn)設(shè)備、產(chǎn)品零件自動(dòng)傳輸設(shè)備、自動(dòng)檢測(cè)和試驗(yàn)設(shè)備等組成。這些設(shè)備及控制分別組成了加工系統(tǒng)、物流系統(tǒng)和中央管理系統(tǒng)。柔性制造系統(tǒng)是當(dāng)前機(jī)械制造技術(shù)發(fā)展的方向,能解決機(jī)械加工中高度自動(dòng)化和高度柔性化的矛盾,使兩者有機(jī)地結(jié)合于一體。3.計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)CIMS:其核心是一個(gè)公用的數(shù)據(jù)庫(kù),對(duì)信息資源進(jìn)行存儲(chǔ)與管理,并與各個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行通信。在此基礎(chǔ)上,需要有三個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng),一是進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)與工藝設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)輔助制造系統(tǒng),即CAD/CAM;二是計(jì)算機(jī)輔助生產(chǎn)計(jì)劃與計(jì)算機(jī)生產(chǎn)控制系統(tǒng),即CAP/CAC,此系統(tǒng)對(duì)加工過(guò)程進(jìn)行計(jì)劃、調(diào)度與控制,FMS是這個(gè)系統(tǒng)的主體:三是計(jì)算機(jī)工廠自動(dòng)系統(tǒng),它可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的自動(dòng)裝配與測(cè)試,材料的自動(dòng)運(yùn)輸與處理等。在上述三個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)外圍,還需要利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行市場(chǎng)預(yù)測(cè),編制產(chǎn)品發(fā)展規(guī)劃,分析財(cái)政狀況和進(jìn)行生產(chǎn)管理與人員管理.雖然CIMS涉及的領(lǐng)域相當(dāng)廣泛,但數(shù)控機(jī)床仍然是CIMS不可缺少的基本工作單元。第二章數(shù)控編程基礎(chǔ)第一節(jié)概述一.數(shù)控編程的基本概念圖2-1如銑加工圖2-1輪廓ABCD,加工的順序、直線的長(zhǎng)度、方向,圓弧的起點(diǎn)位置和終點(diǎn)位置屬幾何信息;進(jìn)給速度、主軸轉(zhuǎn)速、主軸正反轉(zhuǎn)、換刀、冷卻液的開(kāi)關(guān)等屬工藝信息.首先根據(jù)被加工零件圖樣確定零件的幾何信息及工藝信息,再根據(jù)數(shù)控機(jī)床編程手冊(cè)規(guī)定的代碼和程序格式編寫零件加工程序單,再把這些以數(shù)字信息的形式記錄在控制介質(zhì)上,用控制介質(zhì)上的信息來(lái)控制機(jī)床,實(shí)現(xiàn)零件的全部加工過(guò)程。這種從零件圖樣到制成控制介質(zhì)的全部過(guò)程稱為數(shù)控編程。數(shù)控系統(tǒng)的種類繁多,它們使用的數(shù)控程序語(yǔ)言規(guī)則和格式也不盡相同,我們以ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)為主來(lái)介紹加工程序的編制方法。當(dāng)針對(duì)某一臺(tái)數(shù)控機(jī)床編制加工程序時(shí),應(yīng)該嚴(yán)格按機(jī)床編程手冊(cè)中的規(guī)定進(jìn)行程序編制.二.數(shù)控編程的內(nèi)容和步驟。數(shù)控編程的內(nèi)容:分析圖樣并確定加工工藝過(guò)程、數(shù)值計(jì)算、編寫零件加工程序、制作控制介質(zhì)、程序校驗(yàn)和試切削。(圖2—2)數(shù)控編程的步驟:1.分析圖樣、確定加工工藝過(guò)程圖2—2首先分析圖樣,根據(jù)零件的材料、形狀、尺寸、精度、毛坯形狀和熱處理要求等確定加工方案,選擇合適的數(shù)控機(jī)床。并確定加工工藝過(guò)程,主要考慮:確定加工方案,刀具、工夾具的設(shè)計(jì)和選擇,選擇對(duì)刀點(diǎn),確定加工路線,確定切削用量等。2。數(shù)值計(jì)算數(shù)值計(jì)算指:按已確定的加工路線和允許的零件加工誤差,計(jì)算出所需的輸入數(shù)控裝置的數(shù)據(jù)。其主要內(nèi)容是在規(guī)定的坐標(biāo)系內(nèi)計(jì)算零件輪廓和刀具運(yùn)動(dòng)的軌跡的坐標(biāo)值。3.編寫零件加工程序根據(jù)所使用數(shù)控系統(tǒng)的指令、程序段格式,逐段編寫零件加工程序。4。制作控制介質(zhì)將編制好的程序單上的內(nèi)容記錄在控制介質(zhì)上作為數(shù)控裝置的輸入信息.5.程序校驗(yàn)和試切削通常采用空走刀校驗(yàn)、空運(yùn)轉(zhuǎn)畫圖校驗(yàn)等。第二節(jié)編程的基礎(chǔ)知識(shí)一。程序的結(jié)構(gòu)1。程序的構(gòu)成零件加工程序由程序號(hào)和若干個(gè)程序段組成。每個(gè)程序號(hào)由程序號(hào)地址碼和程序的編號(hào)組成;每個(gè)程序段又由程序段號(hào)和若干個(gè)指令字組成,每個(gè)指令字由字母、符號(hào)、數(shù)字組成.每段程序由;結(jié)束。如:程序號(hào)地址碼程序號(hào)O0100程序的編號(hào)(100號(hào)程序)程序段N0010G91G01Z—7FN0020G04X5;N0030G00Z—07M02;程序段號(hào)地址碼符號(hào)和數(shù)字2。程序段格式程序段的長(zhǎng)短、字?jǐn)?shù)和字長(zhǎng)都是可變的,字的排列順序沒(méi)有嚴(yán)格要求,不需要的字及與上一程序段相同的續(xù)效字可以不寫.程序段一般格式為:N——G——X-—Y——Z——…F.——S——T——M—-;程序段號(hào)字準(zhǔn)備功能字尺寸字進(jìn)給功能字主軸轉(zhuǎn)速功能字刀具功能字輔助功能字3。主程序和子程序二。數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系1.坐標(biāo)軸的命名坐標(biāo)軸采用右手直角笛卡爾坐標(biāo)系進(jìn)行命名。(圖2—3)圖2-31.坐標(biāo)軸的命名規(guī)定(1)坐標(biāo)系中的各個(gè)坐標(biāo)軸與機(jī)床的主要導(dǎo)軌相平行。(2)A、B、C分別表示繞X、Y、Z的軸線或繞與X、Y、Z軸線相平行的軸的轉(zhuǎn)動(dòng).其正方向用右手螺旋定則確定.(3)加工過(guò)程中不論是刀具移動(dòng)還是工件移動(dòng),一律假定工件靜止不動(dòng),而刀具在移動(dòng),并規(guī)定刀具遠(yuǎn)離工件的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)樽鴺?biāo)軸的正方向。(4)如果把刀具看作靜止不動(dòng),工件移動(dòng),那么在坐標(biāo)軸的字母上加“′",如等;加“′”字母表示的工件運(yùn)動(dòng)正方向與不加“′”之同一字母表示的刀具運(yùn)動(dòng)方向相反。2.機(jī)床坐標(biāo)系的確定方法圖2—4臥式車床圖2-5立式升降臺(tái)銑床圖2-6牛頭刨床圖2-7臥式升降臺(tái)銑床確定機(jī)床坐標(biāo)軸時(shí),一般先確定Z軸,再確定X軸和Y軸.(1)Z軸。平行于機(jī)床主軸(傳遞切削動(dòng)力)的軸線作為Z軸,刀具遠(yuǎn)離工件的方向?yàn)椋谳S的正方向。對(duì)于有主軸的機(jī)床:如臥式車床和立式升降臺(tái)銑床等,以機(jī)床主軸軸線作為Z軸;對(duì)于沒(méi)有主軸的機(jī)床:如牛頭刨床,規(guī)定垂直于裝夾面的坐標(biāo)軸為Z軸。對(duì)于有幾根主軸的機(jī)床:如龍門銑床,選擇其中一個(gè)與工作臺(tái)面相垂直的主軸為主要主軸,并以它來(lái)確定z軸方向.(2)X軸。X軸位于水平面內(nèi),垂直于Z軸并平行于工件裝夾面。對(duì)于工件旋轉(zhuǎn)的機(jī)床:如車床,X軸在工件的徑向并平行于橫向拖板,刀具離開(kāi)工件旋轉(zhuǎn)中心的方向是X軸的正方向.對(duì)于刀具旋轉(zhuǎn)的機(jī)床:若Z軸是水平的,如臥式銑床、鏜床等,則從刀具(主軸)后端向工件方向看,X軸的正方向指向右邊。若Z軸為垂直的,如立式銑床、鉆床等,面對(duì)刀具(主軸)向立柱方向看,X軸的正方向指向右邊。對(duì)于無(wú)主軸的機(jī)床:如刨床等,則選定主要切削方向?yàn)閄軸方向。(3)Y軸。Y軸方向根據(jù)已選定的Z、X軸按右手直角笛卡爾坐標(biāo)系來(lái)確定。(4)A、B、C的轉(zhuǎn)向。選定X、Y、Z坐標(biāo)軸后,根據(jù)右手螺旋定則來(lái)確定A、B、C三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的正方向。(5)附加坐標(biāo)。如果機(jī)床在基本的直角坐標(biāo)系X、Y、Z外,另有軸線平行于它們的坐標(biāo)系,則附加的直角坐標(biāo)系指定為U、V、W和P、Q、R.2。工件坐標(biāo)系與編程坐標(biāo)系1.機(jī)床坐標(biāo)系與機(jī)床原點(diǎn)及機(jī)床參考點(diǎn)機(jī)床坐標(biāo)系:數(shù)控機(jī)床安裝調(diào)試時(shí)便設(shè)定好的固定坐標(biāo)系,并設(shè)有固定的坐標(biāo)原點(diǎn),就是機(jī)床原點(diǎn)(機(jī)械原點(diǎn)),定義是:數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工運(yùn)動(dòng)的基準(zhǔn)參考點(diǎn)機(jī)床參考點(diǎn):用于對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)和控制的固定位置點(diǎn)。是機(jī)床坐標(biāo)系中一個(gè)固定不變的極限點(diǎn),其固定位置由各軸向的機(jī)械擋塊來(lái)確定。對(duì)數(shù)控銑床、加工中心而言,機(jī)床參考點(diǎn)與機(jī)床原點(diǎn)重合,一般取在X、Y、Z坐標(biāo)的正方向極限位置上;對(duì)數(shù)控車床(如圖2-8),機(jī)床原點(diǎn)取在卡盤右端面與旋轉(zhuǎn)中心線的交點(diǎn)之處,機(jī)床參考點(diǎn)在車刀退離主軸端面和旋轉(zhuǎn)中心線最遠(yuǎn)的某一固定點(diǎn)。2。編程坐標(biāo)系:編程人員根據(jù)零件圖樣及加工工藝等建立的坐標(biāo)系.對(duì)一般零件,工件坐標(biāo)系即為編程坐標(biāo)系,工件原點(diǎn)亦即編程原點(diǎn),用符號(hào)表示。編程坐標(biāo)系一般供編程使用,確定編程坐標(biāo)系時(shí)不必考慮工件毛坯在機(jī)床上的實(shí)際裝夾位置。編程原點(diǎn)應(yīng)盡量選擇在零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或工藝基準(zhǔn)上,編程坐標(biāo)系中各軸的方向應(yīng)該與所使用的數(shù)控機(jī)床相應(yīng)的坐標(biāo)軸方向一致,3.工件坐標(biāo)系與工件原點(diǎn)工件坐標(biāo)系:以確定的工件原點(diǎn)為基準(zhǔn)所建立的坐標(biāo)系。工件原點(diǎn)(程序原點(diǎn)),是指零件被裝夾好后,相應(yīng)的編程原點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的位置。(圖2—8)4.機(jī)床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系的關(guān)系機(jī)床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系的相應(yīng)坐標(biāo)軸一般相平行,方向也相同,但原點(diǎn)不同。工件原點(diǎn)與機(jī)床原點(diǎn)間的距離稱為工件原點(diǎn)偏置,加工時(shí),這個(gè)偏置值需預(yù)先輸入到數(shù)控系統(tǒng)中。(圖2—9)圖2—8圖2—9例1確定圖2-5立式升降臺(tái)銑床的機(jī)床坐標(biāo)系。解:(1)根據(jù)刀具相對(duì)運(yùn)動(dòng)的規(guī)定,確定Z、X、Y坐標(biāo)的正方向,即確定工件坐標(biāo)系:eq\o\ac(○,1)Z坐標(biāo):平行于主軸,刀具離開(kāi)工件的方向?yàn)檎?eq\o\ac(○,2)X坐標(biāo):Z坐標(biāo)垂直,且刀具旋轉(zhuǎn),所以面對(duì)刀具主軸向立柱方向看,向右為正。eq\o\ac(○,3)Y坐標(biāo):在Z、X坐標(biāo)確定后,用右手直角坐標(biāo)系來(lái)確定。(2)根據(jù)刀具和工件實(shí)際相對(duì)運(yùn)動(dòng)的情況,確定:圖2-10在Z方向上,是工件相對(duì)刀具運(yùn)動(dòng)的,所以,機(jī)床坐標(biāo)系在此方向上是Z′,正方向與Z相反,向下為正。同理,可得到+X′和+Y′坐標(biāo)及方向。3.絕對(duì)坐標(biāo)系與相對(duì)坐標(biāo)系絕對(duì)坐標(biāo)系:所有坐標(biāo)值均從坐標(biāo)原點(diǎn)計(jì)量的坐標(biāo)系。所用的編程指令稱為絕對(duì)指令。絕對(duì)坐標(biāo)常用X、Y、Z代碼表示。增量坐標(biāo)系:運(yùn)動(dòng)軌跡的終點(diǎn)坐標(biāo)值相對(duì)于起點(diǎn)計(jì)量的坐標(biāo)系,其坐標(biāo)原點(diǎn)是移動(dòng)的。所用的編程指令稱為增量指令。增量坐標(biāo)常用U、V、W代碼表示。如圖2-10,加工直線AB,在絕對(duì)坐標(biāo)系中表示B點(diǎn)坐標(biāo)值:XB=30,YB=50;在增量坐標(biāo)系中表示B點(diǎn)坐標(biāo)值為:UB=20,VB=30。4。最小設(shè)定單位與編程尺寸的表示法最小設(shè)定單位:數(shù)控系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)的最小位移量,又稱脈沖當(dāng)量(0.01~0。0001㎜)。編程時(shí),所有的編程尺寸都應(yīng)轉(zhuǎn)換成與最小設(shè)定單位相對(duì)應(yīng)的數(shù)量。編程尺寸有兩種表示法:eq\o\ac(○,1)以最小設(shè)定單位為最小單位來(lái)表示;eq\o\ac(○,2)以毫米為單位,以有效位小數(shù)來(lái)表示.如:X=524。295㎜,Y=36.52㎜,最小設(shè)定單位為0.01㎜,則:eq\o\ac(○,1)法表示:X52430Z3652eq\o\ac(○,2)法表示:X524.30Z36。52三.功能指令簡(jiǎn)介程序段中的指令字可分為尺寸字和功能字(功能指令),功能指令可分為:準(zhǔn)備功能G指令、輔助功能M指令,以及F、S、T指令。1.準(zhǔn)備功能G指令準(zhǔn)備功能G指令:使機(jī)床或數(shù)控系統(tǒng)建立起某種加工方式的指令.模態(tài)代碼(續(xù)效代碼):該代碼在一個(gè)程序段中被使用后就一直有效,直到出現(xiàn)同組中的其它任一G代碼時(shí)才失效。非模態(tài)代碼(非續(xù)效代碼):只在有該代碼的程序段中有效的代碼。G指令通常位于程序段中尺寸字之前。例2N010G90G00X16S600T01MN020G01X8Y6F100;N030X0Y0;N010程序段中,G90,G00都是續(xù)效代碼,但他們不屬于同一組,故可編在同一程序段中;N020中出現(xiàn)G01,同組中的G00失效,G90不屬同一組,所以繼續(xù)有效;N030程序段的功能和N020程序段相同,因G01是續(xù)效代碼,繼續(xù)有效,不必重寫.2.輔助功能M指令輔助功能指令:主要用于機(jī)床加工操作時(shí)的工藝性指令。M指令也有續(xù)效指令和非續(xù)效指令。1、程序停止指令(M00)。M00實(shí)際上是一個(gè)暫停指令。程序運(yùn)行停止后,模態(tài)信息全部被保存,利用機(jī)床的“啟動(dòng)”鍵,可使機(jī)床繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。該指令經(jīng)常用于加工過(guò)程中測(cè)量工件的尺寸、工件調(diào)頭、手動(dòng)變速等固定操作.2、選擇停止指令(M01)。該指令的作用和M00相似,但它必須是在預(yù)先按下操作面板上的“選擇停止”按鈕并執(zhí)行到M01指令的情況下,才會(huì)停止執(zhí)行程序.如果不按下“選擇停止”按鈕,M01指令無(wú)效,程序繼續(xù)執(zhí)行.該指令常用于工件關(guān)鍵性尺寸的停機(jī)抽樣檢查等,當(dāng)檢查完畢后,按“啟動(dòng)”鍵可繼續(xù)執(zhí)行以后的程序。3、程序結(jié)束指令(M02)。當(dāng)全部程序結(jié)束后,用此指令可使主軸、進(jìn)給及切削液全部停止,并使機(jī)床復(fù)位.4、與主軸有關(guān)的指令(M03、M04、M05)。M03表示主軸正轉(zhuǎn),M04表示主軸反轉(zhuǎn)。所謂主軸正轉(zhuǎn),是從主軸向Z軸正向看,主軸順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng);而反轉(zhuǎn)時(shí),觀察到的轉(zhuǎn)向則相反.M05為主軸停止,它是在該程序段其它指令執(zhí)行完后才執(zhí)行的。5、換刀指令(M06)。M06是手動(dòng)或自動(dòng)換刀指令.它不包括刀具選擇功能,常用于加工中心換刀前的準(zhǔn)備工作。6、與切削液有關(guān)的指令(M07、M08、M09)。M07、M08為切削液開(kāi),M09為切削液關(guān).7、運(yùn)動(dòng)部件夾緊與松開(kāi)(M10、M11).M10為運(yùn)動(dòng)部件的夾緊,M11為運(yùn)動(dòng)部件的松開(kāi).8、程序結(jié)束指令(M30)。M30與M02基本相同,但M30能自動(dòng)返回程序起始位置,為加工下一個(gè)工件作好準(zhǔn)備。3。F、S、T指令1、進(jìn)給速度指令(F)。用進(jìn)給速度指令用字母F及其后面的若干位數(shù)字來(lái)表示,單位為mm/min或mm/r。例如,F150表示進(jìn)給速度為150mm/min。2、主軸轉(zhuǎn)速指令(S)。用字母S及其后面的若干位數(shù)字來(lái)表示,單位為r/min。例如,S300表示主軸轉(zhuǎn)速為300r/min。3、刀具號(hào)指令(T).在自動(dòng)換刀的數(shù)控機(jī)床中,該指令用以選擇所需的刀具號(hào)和刀補(bǔ)號(hào).刀具用字母T及其后面的兩位或四位數(shù)字表示。如T06表示6號(hào)刀具,T0602表示6號(hào)刀具選用2號(hào)刀補(bǔ)號(hào)。第三節(jié)常用準(zhǔn)備功能指令編程方法一。與坐標(biāo)系有關(guān)指令1.絕對(duì)坐標(biāo)指令與增量坐標(biāo)指令(G90、G91)圖2—11G90-—絕對(duì)坐標(biāo)指令,G91——增量坐標(biāo)指令。說(shuō)明:eq\o\ac(○,1)G90在絕對(duì)坐標(biāo)系中確定終點(diǎn)的坐標(biāo)值,G91在增量坐標(biāo)系中確定終點(diǎn)的坐標(biāo)值;eq\o\ac(○,2)有些機(jī)床的增量坐標(biāo)尺寸不用G91指定,而是在運(yùn)動(dòng)軌跡的起點(diǎn)建立平行于X、Y、Z的增量坐標(biāo)系U、V、W;eq\o\ac(○,3)對(duì)絕對(duì)坐標(biāo)系,若后一程序段的某一尺寸值同上一程序段相同,可省略不寫,對(duì)增量坐標(biāo)系,若后一程序段的某一尺寸值為零,可省略不寫.例3編制圖2-11中的移動(dòng)量。絕對(duì)尺寸指令:G90G01X30Y50;增量尺寸指令:G91G01X20Y30;或G01U20V30;2。坐標(biāo)系設(shè)定指令(G92)G92指令用來(lái)確定工件原點(diǎn)與起刀點(diǎn)的相對(duì)位置。編程時(shí),第一個(gè)程序段就用G92設(shè)定起刀點(diǎn)到工件原點(diǎn)的距離,以確定起刀點(diǎn)與工件坐標(biāo)系間的相對(duì)位置關(guān)系。工件原點(diǎn)一般設(shè)定在工件基準(zhǔn)或工藝基準(zhǔn)上,亦可設(shè)在卡盤端面中心上,對(duì)于車床,通常將其取在主軸軸線與零件精加工后的右端面的交點(diǎn)處。圖2-12說(shuō)明:eq\o\ac(○,1)車削編程時(shí),X尺寸字中的數(shù)值一般用坐標(biāo)值的2倍,即用刀尖相對(duì)于回轉(zhuǎn)中心的直徑值編程;eq\o\ac(○,2)該指令程序段要求坐標(biāo)值X、Z必須齊全,不可缺少,并且只能使用絕對(duì)坐標(biāo)值,不能使用增量坐標(biāo)值;eq\o\ac(○,3)在一個(gè)零件的全部加工程序中,根據(jù)需要,可重復(fù)設(shè)定或改變編程原點(diǎn)。例4設(shè)置圖2—12中工件坐標(biāo)系坐標(biāo)系設(shè)定指令:G92X400Z200;3.坐標(biāo)平面選擇指令(G17、G18、G19)G17、G18、G19指令分別表示在XY、ZX、YZ坐標(biāo)平面內(nèi)進(jìn)行加工.其中,G17可缺省。二.運(yùn)動(dòng)控制指令1.快速點(diǎn)定位指令(G00)G00指令使刀具以點(diǎn)位控制方式從刀具所在點(diǎn)以最快速度移動(dòng)到坐標(biāo)系的另一點(diǎn).說(shuō)明:eq\o\ac(○,1)G00運(yùn)動(dòng)軌跡視具體數(shù)控機(jī)床而議;eq\o\ac(○,2)指令了G00的程序段不需要指定進(jìn)給速度F,如果指定了,無(wú)效;eq\o\ac(○,3)G00移動(dòng)的速度已由機(jī)床生產(chǎn)廠家設(shè)定好,一般不允許修改。2.直線插補(bǔ)指令(G01)?G01用以指令兩個(gè)坐標(biāo)(或三個(gè)坐標(biāo))以聯(lián)動(dòng)的方式,按程序段中規(guī)定的進(jìn)給速度F,插補(bǔ)加工出任意斜率的直線。說(shuō)明:eq\o\ac(○,1)刀具的當(dāng)前位置是直線的起點(diǎn),在程序段中指定的是終點(diǎn)的坐標(biāo)值;eq\o\ac(○,2)G01程序段中必須指定進(jìn)給速度F;eq\o\ac(○,3)G01與F都是續(xù)效指令。3.圓弧插補(bǔ)指令(G02、G03)G02表示順時(shí)針圓弧插補(bǔ);G03表示逆時(shí)針圓弧插補(bǔ)。圓弧順、逆方向判斷:沿垂直于要加工的圓弧所在平面的坐標(biāo)軸從正向往負(fù)向看,刀具相對(duì)于工件的轉(zhuǎn)動(dòng)方向是順時(shí)針用G02,反之用G03.書寫格式為:(1)XY平面圓弧(2)XZ平面圓?。?)YZ平面圓弧說(shuō)明:eq\o\ac(○,1)X、Y、Z是圓弧終點(diǎn)坐標(biāo)值,其值可以用絕對(duì)坐標(biāo),也可以用增量坐標(biāo);eq\o\ac(○,2)R是圓弧半徑,當(dāng)圓弧所對(duì)應(yīng)的圓心角小于180°時(shí),R取正值;當(dāng)圓心角等于或大于180°時(shí),R取負(fù)值;eq\o\ac(○,3)I、J、K由從圓弧起點(diǎn)指向圓心的矢量在坐標(biāo)系中的分矢量來(lái)決定;eq\o\ac(○,4)加工整圓,不能用R,只能用圓心坐標(biāo)I、J、K編程。例5編出加工圖2—13所示零件程序.使用絕對(duì)值且R方式:O0100N0010G92X0Y0;N0020G90G17G00X40Y-40S600TN0030G01X—80Y-40F200;N0040G01X-80Y-20;N0050G02X—40Y20R40F100;N0060G03X20Y80R60;N0070G01X40Y80F200;N0080Y-40;N0090G00X0Y0使用增量值且I、J方式:O0200N0010G92X0Y0;N0020G91G17G00X40Y—40S600TN0030G01X—120Y0F200;N0040X0Y20;N0050G02X40Y40I40J0F100;N0060G03X60Y60I0J60;N0070G01X20F200;N0080Y-120;N0090G00X-40Y40M02;4.暫停(延遲)指令(G04)圖2—13G04可使刀具作短時(shí)間的無(wú)進(jìn)給運(yùn)動(dòng),進(jìn)行光整加工.書寫格式為:G0410說(shuō)明:可為X、U、P等地址符,(10)表示暫停時(shí)間(單位為s或ms或轉(zhuǎn)數(shù))。此功能常用于切槽、鉆孔到孔底、锪平底孔等對(duì)粗糙度有要求的場(chǎng)合。經(jīng)過(guò)指令的暫停時(shí)間,再繼續(xù)執(zhí)行下一程序段.三.刀具補(bǔ)償指令1.刀具半徑補(bǔ)償指令(G41、G42、G40)1.1刀具半徑補(bǔ)償概念圖2-14實(shí)際的刀具都是有半徑的.使刀具的刀尖沿零件輪廓曲線加工,刀位點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡即加工路線應(yīng)該與零件輪廓曲線有一個(gè)半徑值大小的偏移量,如圖2-14。使刀具的刀位點(diǎn)正確運(yùn)動(dòng)有兩種方式:eq\o\ac(○,1)加工前計(jì)算出刀位點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡,再編程加工;eq\o\ac(○,2)按零件輪廓的坐標(biāo)數(shù)據(jù)編程,由系統(tǒng)根據(jù)工件輪廓和刀具半徑R自動(dòng)計(jì)算出刀具中心軌跡.實(shí)際可取的是后者.刀具半徑補(bǔ)償功能的作用就是要求數(shù)控系統(tǒng)能根據(jù)工件輪廓和刀具半徑自動(dòng)計(jì)算出刀具中心軌跡,在加工曲線輪廓時(shí),只按被加工工件的輪廓曲線編程,同時(shí)在程序中給出刀具半徑的補(bǔ)償指令,就可加工出具有輪廓曲線的零件,使編程工作大大簡(jiǎn)化.1.2刀具半徑補(bǔ)償指令G41為刀具左補(bǔ)償,指順著刀具前進(jìn)方向看,刀具偏在工件輪廓的左邊;G42為刀具右補(bǔ)償,指順著刀具前進(jìn)方向看,刀具偏在工件輪廓的右邊;G40為取消刀補(bǔ)。書寫格式:eq\o\ac(○,1)G41、G42與G00,G01配合使用:eq\o\ac(○,2)G41、G42與G02,G03配合使用:X—Y—D—;D—;X.—Y—R—;D功能字指定刀具半徑補(bǔ)償值寄存器的地址號(hào),補(bǔ)償值在加工前用MDI方式輸入相應(yīng)的寄存器,加工時(shí)由D指令調(diào)用.1.3刀具半徑補(bǔ)償過(guò)程刀具半徑補(bǔ)償執(zhí)行過(guò)程一般分為三步:(1)刀具補(bǔ)償建立刀具從起點(diǎn)接近工件,刀具中心軌跡由G4l或C42確定,從與編程軌跡重合過(guò)渡到與編程軌跡偏離一個(gè)刀具半徑。(2)刀具補(bǔ)償進(jìn)行在刀具補(bǔ)償進(jìn)行期間,刀具中心軌跡始終偏離編程軌跡一個(gè)刀具半徑值的距離。圖2—15(3)刀具補(bǔ)償撤消刀具中心軌跡從與編程軌跡相距一個(gè)刀具半徑值過(guò)渡到與編程軌跡重合,回到起刀點(diǎn).圖2-15為刀具半徑補(bǔ)償示例,利用G41指令,刀具中心將沿圖中虛線移動(dòng)。刀具補(bǔ)償功能,除了可免去刀具中心軌跡的人工計(jì)算外,還可以利用同一加工程序去適應(yīng)不同的情況,如:eq\o\ac(○,1)利用刀具補(bǔ)償功能作粗、精加工余量補(bǔ)償;eq\o\ac(○,2)刀具磨損后,重輸?shù)毒甙霃?,不必修改程?eq\o\ac(○,3)利用刀補(bǔ)功能進(jìn)行凹凸模具的加工.例6銑削加工圖2-16所示的輪廓,采用20㎜的立式銑刀。O0010N010G92X0Y0;N020G91G00G42X70Y40D01S圖2—16N030G01X80Y0F100;N040G03X40Y40I0J40;N050G01Y60;N060X—20;N070G02X-80I—40;N080G01X—20;N090Y—100;N100G00G40X-70Y-40M2.刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償指令(G43、G44)用于刀具軸向(Z方向)補(bǔ)償,可使刀具在Z方向上的實(shí)際位移大于或小于程序給定值。即:圖2-17書寫格式:Z-H—;其中Z值是程序中給定的坐標(biāo)值,H值是刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償值寄存器的地址號(hào)。執(zhí)行結(jié)果:(圖2—17)正偏置:G43:Z實(shí)際值=Z指令值+(H—)負(fù)偏置:G44:Z實(shí)際值=Z指令值—(H—)G40為取消刀補(bǔ).四。固定循環(huán)指令數(shù)控加工中,某些加工動(dòng)作循環(huán)已經(jīng)典型化。例如,鉆孔、鏜孔的動(dòng)作是孔位平面定位、快速引進(jìn)、工作進(jìn)給、快速退回等,這樣一系列典型的加工動(dòng)作已經(jīng)預(yù)先編好程序,存儲(chǔ)在內(nèi)存中,可用包含G代碼的一個(gè)程序段調(diào)用,從而簡(jiǎn)化編程工作.這種包含了典型動(dòng)作循環(huán)的G代碼稱為循環(huán)指令,通常用G80~G89。第四節(jié)數(shù)控編程的工藝處理一.數(shù)控加工工藝特點(diǎn)1.?dāng)?shù)控加工工藝的內(nèi)容十分具體通用機(jī)床上由操作工人在加工中靈活掌握并可通過(guò)適時(shí)調(diào)整來(lái)處理的許多工藝問(wèn)題,在數(shù)控加工時(shí)轉(zhuǎn)變成為編程人員必須事先具體設(shè)計(jì)和具體安排的內(nèi)容。2.數(shù)控加工的工藝處理相當(dāng)嚴(yán)密在進(jìn)行數(shù)控加工的工藝處理時(shí),必須注意到加工過(guò)程中的每一個(gè)細(xì)節(jié),考慮要十分嚴(yán)密。編程人員不僅必須具備較扎實(shí)的工藝基礎(chǔ)知識(shí)和較豐富的工藝設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),而且必須具有嚴(yán)謹(jǐn)踏實(shí)的工作作風(fēng)。二.數(shù)控編程中工藝處理的內(nèi)容數(shù)控加工的合理性分析、零件的工藝性分析、工藝過(guò)程和工藝路線的確定、零件安裝方法的確定、選擇刀具和確定切削用量。三.數(shù)控編程中工藝處理的幾個(gè)問(wèn)題1。合理確定零件的加工路線零件的加工路線:數(shù)控機(jī)床加工過(guò)程中刀具刀位點(diǎn)相對(duì)于被加工零件的運(yùn)動(dòng)軌跡和運(yùn)動(dòng)方向。確定加工路線的原則:eq\o\ac(○,1)應(yīng)能保證零件的加工精度和表面粗糙度的要求;eq\o\ac(○,2)應(yīng)盡量縮短加工路線,減少刀具空程移動(dòng)時(shí)間;eq\o\ac(○,3)應(yīng)使數(shù)值計(jì)算簡(jiǎn)單,程序段數(shù)量少,以減少編程工作量。如:eq\o\ac(○,1)銑削加工時(shí)應(yīng)遵循切線方向切入和切出的原則;eq\o\ac(○,2)輪廓銑削過(guò)程中要避免停頓;eq\o\ac(○,3)在保證零件加工精度和表面粗糙度前提下,加工時(shí)走刀路線盡量縮短.如圖圖2—18:a)走刀路線最短,表面粗糙度最差;b)走刀路線最長(zhǎng);c)走刀路線方案最佳。a)b)c)圖2-182。合理選擇對(duì)刀點(diǎn)、換刀點(diǎn)刀位點(diǎn):用來(lái)表示刀具在機(jī)床上的位置。如圖2—19,立銑刀指刀具軸線與刀具底面的交點(diǎn),球頭銑刀指球頭銑刀的球心,車刀和鏜刀指刀尖,鉆頭指鉆尖。圖2-19圖2-20起刀點(diǎn)(對(duì)刀點(diǎn)、程序起點(diǎn)):在數(shù)控機(jī)床上加工零件時(shí),刀具刀位點(diǎn)相對(duì)零件運(yùn)動(dòng)的起始點(diǎn)。用符號(hào)表示。起刀點(diǎn)一般就在對(duì)刀點(diǎn)位置,對(duì)刀時(shí),應(yīng)使刀具刀位點(diǎn)與對(duì)刀點(diǎn)重合。(圖2—20)選擇對(duì)刀點(diǎn)的原則:eq\o\ac(○,1)要便于數(shù)學(xué)處理和簡(jiǎn)化編程;eq\o\ac(○,2)在機(jī)床上找正容易,加工中檢查方便;eq\o\ac(○,3)引起的加工誤差小。注:對(duì)刀點(diǎn)可選在零件上或零件外,應(yīng)與零件的定位基準(zhǔn)有一定的尺寸關(guān)系。盡量選在零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或工藝基準(zhǔn)上。換刀點(diǎn):刀架轉(zhuǎn)位換刀時(shí)的位置,用符號(hào)表示。注:換刀點(diǎn)位置可固定亦可任意設(shè)定,應(yīng)在工件或夾具的外部,轉(zhuǎn)位時(shí)不得碰撞工件及其它部件。3.合理選擇工件的裝夾方法、刀具和切削用量1.選用和設(shè)計(jì)夾具應(yīng)遵循的原則eq\o\ac(○,1)盡量選用組合夾具,可調(diào)整夾具等標(biāo)準(zhǔn)化、通用化夾具,避免采用專用夾具;eq\o\ac(○,2)工件的裝卸要快速、方便、可靠,常采用氣動(dòng)、液壓夾具,以減少機(jī)床的停機(jī)時(shí)間;eq\o\ac(○,3)零件上的加工部位要外露敞開(kāi),不要因裝夾工件而影響刀具進(jìn)給和切削加工.2。數(shù)控加工的刀具要求精度高、剛性好、耐用度高、尺寸穩(wěn)定、安裝調(diào)整方便,因而需采用優(yōu)質(zhì)材料制造數(shù)控加工刀具,并優(yōu)選刀具參數(shù).注:eq\o\ac(○,1)編程時(shí),常需預(yù)先規(guī)定好刀具的結(jié)構(gòu)尺寸和調(diào)整尺寸;eq\o\ac(○,2)應(yīng)了解機(jī)床上所用的刀杠的結(jié)構(gòu)尺寸及調(diào)整方法,調(diào)整范圍,以便在編程時(shí)確定刀具的徑向和軸向尺寸。3。選擇切削用量的原則粗加工時(shí),一般以提高生產(chǎn)率為主,但也應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)性和加工成本;半精加工和精加工時(shí),應(yīng)在保證加工質(zhì)量的前提下,兼顧切削效率、經(jīng)濟(jì)性和加工成本。切削用量包括主軸轉(zhuǎn)速(切削速度)、切削深度、進(jìn)給速度(進(jìn)給量)、切削寬度等.四.合理編制工藝文件數(shù)控加工工藝文件是數(shù)控加工產(chǎn)品驗(yàn)收的依據(jù),是操作者要遵守、執(zhí)行的規(guī)范,也是產(chǎn)品零件重復(fù)生產(chǎn)在技術(shù)上的工藝資料積累和儲(chǔ)備。數(shù)控加工工藝文件主要有:工序卡、刀具調(diào)整單、零件的加工程序單等.數(shù)控加工的工藝文件主要有加工、數(shù)控刀具調(diào)整單、機(jī)床調(diào)整單、零件加工程序單等。1。工序卡工序卡用于自動(dòng)換刀數(shù)控機(jī)床,是操作人員進(jìn)行數(shù)控加工的主要指導(dǎo)性工藝資料.2.刀具調(diào)整單數(shù)控機(jī)床上所用刀具一般都要在機(jī)外對(duì)刀儀上預(yù)先調(diào)整好刀具直徑和長(zhǎng)度。將調(diào)整好的刀具及其編號(hào)、型號(hào)、參數(shù)等填入刀具調(diào)整單中,作為組裝和調(diào)整刀具的依據(jù)。3.機(jī)床調(diào)整單機(jī)床調(diào)整單是操作人員在加工零件之前調(diào)整機(jī)床的依據(jù),應(yīng)記有機(jī)床控制柜面板上“開(kāi)關(guān)”的位置,零件安裝、定位和夾緊方法和鍵盤應(yīng)鍵入的數(shù)據(jù)。4.數(shù)控加工程序單數(shù)控加工程序單是編程員根據(jù)工藝分析情況,經(jīng)過(guò)數(shù)值計(jì)算,按照機(jī)床特點(diǎn)的指令代碼編制的。它是記錄數(shù)控加工工藝過(guò)程、工藝參數(shù)、位移數(shù)據(jù)的清單、以及手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入(MDI)、實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工的主要依據(jù)。第五節(jié)編程中的數(shù)值計(jì)算一.數(shù)值計(jì)算的主要內(nèi)容數(shù)值計(jì)算:根據(jù)零件圖樣,按照已確定的加工路線和允許的編程誤差,計(jì)算數(shù)控系統(tǒng)所需輸入的數(shù)據(jù)。1.基點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)的計(jì)算圖2-21基點(diǎn):構(gòu)成零件輪廓的兩相鄰幾何元素的交點(diǎn)或切點(diǎn)。節(jié)點(diǎn):在誤差允許范圍內(nèi),逼近非圓曲線的若干個(gè)直線段或圓弧段的交點(diǎn)。(圖2-21)2。刀位點(diǎn)軌跡的計(jì)算刀位點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡與零件輪廓曲線并不完全重合,對(duì)一些沒(méi)有刀具半徑補(bǔ)償功能的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床,編程時(shí)需計(jì)算出刀位點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡。3.輔助計(jì)算輔助計(jì)算包括:輔助程序計(jì)算、脈沖數(shù)計(jì)算、尖角過(guò)渡計(jì)算、增量計(jì)算。輔助程序指由對(duì)刀點(diǎn)到切入點(diǎn)的程序和切削結(jié)束后返回到對(duì)刀點(diǎn)的程序。應(yīng)算出輔助程序所需的數(shù)據(jù).脈沖數(shù)計(jì)算指把數(shù)值計(jì)算所得的數(shù)值換算為脈沖數(shù)的過(guò)程。尖角過(guò)渡計(jì)算指尖角處過(guò)渡軌跡計(jì)算,防止刀心軌跡不連續(xù)或干涉。二。直線和圓弧組成的零件輪廓的基點(diǎn)計(jì)算一般數(shù)控機(jī)床都具有直線和圓弧插補(bǔ)功能、刀具半徑補(bǔ)償功能,故由直線和圓弧組成的零件輪廓,只需計(jì)算零件輪廓的基點(diǎn)坐標(biāo).方法為:選定零件坐標(biāo)系,列出各直線和圓弧的解析方程:將兩相鄰幾何元素的方程聯(lián)立起來(lái),可解出各交點(diǎn)或切點(diǎn)的坐標(biāo)。若數(shù)控機(jī)床沒(méi)有刀具半徑補(bǔ)償功能,由直線和圓弧組成的零件輪廓,需要根據(jù)零件輪廓和刀具半徑計(jì)算出刀位點(diǎn)軌跡上的基點(diǎn)坐標(biāo)。方法為:選定零件坐標(biāo)系,列出各直線和圓弧的等距線解析方程:圖2-22將兩相鄰幾何元素的等距線方程聯(lián)立起來(lái),可求出刀位點(diǎn)軌跡的基點(diǎn)坐標(biāo)值.三.非圓曲線的節(jié)點(diǎn)計(jì)算非圓曲線節(jié)點(diǎn)計(jì)算方法有很多種,這里僅介紹用直線段逼近非圓曲線時(shí)的等誤差法的節(jié)點(diǎn)計(jì)算。a)基本原理設(shè)零件輪廓曲線為,先以A點(diǎn)為圓心,以為半徑作圓,作該圓與輪廓曲線公切的一條直線,切點(diǎn)P、T,求出切線的斜率,過(guò)點(diǎn)A作PT的平行線交曲線于B點(diǎn),在依次以B點(diǎn)作出C點(diǎn)。這樣,任意兩相鄰節(jié)點(diǎn)間的逼近誤差為等誤差。(圖2-22)b)計(jì)算步驟eq\o\ac(○,1)以起點(diǎn)A為圓心,以為半徑作圓eq\o\ac(○,2)求圓與曲線公切線PT的斜率先用以下方程聯(lián)立求P、T點(diǎn)坐標(biāo):則eq\o\ac(○,3)過(guò)A點(diǎn)與直線PT平行的直線方程為:eq\o\ac(○,4)與曲線聯(lián)立求解B點(diǎn)eq\o\ac(○,5)按以上各步驟依次求得各節(jié)點(diǎn)C,D…….c)特點(diǎn)各程序段誤差均相等,程序段數(shù)目最少,但數(shù)值計(jì)算過(guò)程較復(fù)雜,需借助計(jì)算機(jī)。圖2-23四.數(shù)控加工誤差的組成數(shù)控加工誤差△數(shù)加是由編程誤差△編、機(jī)床誤差△機(jī)、定位誤差△定、對(duì)刀誤差△刀等誤差綜合形成。即:△數(shù)加=f(△編+△機(jī)+△定+△刀)其中:(1)編程誤差△編由逼近誤差δ、圓整誤差組成。逼近誤差δ是在用直線段或圓弧段去逼近非圓曲線的過(guò)程中產(chǎn)生,如圖2—23所示。圓整誤差是在數(shù)據(jù)處理時(shí),將坐標(biāo)值四舍五入圓整成整數(shù)脈沖當(dāng)量值而產(chǎn)生的誤差。(2)機(jī)床誤差△機(jī)由數(shù)控系統(tǒng)誤差、進(jìn)給系統(tǒng)誤差等原因產(chǎn)生.(3)定位誤差△定是當(dāng)工件在夾具上定位、夾具在機(jī)床上定位時(shí)產(chǎn)生的。(4)對(duì)刀誤差△刀是在確定刀具與工件的相對(duì)位置時(shí)產(chǎn)生。第三章數(shù)控加工編程第一節(jié)數(shù)控車床的程序編制一.數(shù)控車削加工編程的特點(diǎn)1.在一個(gè)程序段中,根據(jù)圖樣上標(biāo)注的尺寸,可以用絕對(duì)值編程、增量值編程或二者混合使用編程。2.由于被加工零件的徑向尺寸都是以直徑值表示,直徑方向用用絕對(duì)值編程時(shí),徑向X以直徑值表示,用增量值編程時(shí),徑向以實(shí)際位移量的兩倍值表示,并附上方向符號(hào).3。為提高工件徑向尺寸精度,X向的脈沖當(dāng)量取Z向的一半;4.大多數(shù)控車床都具備刀補(bǔ)功能,編程可按零件輪廓實(shí)際尺寸,對(duì)不具備刀補(bǔ)功能的數(shù)控車床,編程前需計(jì)算補(bǔ)償量。5。由于車削加工常用棒料作為毛坯,加工量較大,為簡(jiǎn)化編程,數(shù)控系統(tǒng)常備有不同形式的固定循環(huán),可進(jìn)行多次重復(fù)循環(huán)切削。圖3-16.許多數(shù)控車床,用X、Z表示絕對(duì)坐標(biāo)指令,用U、W表示增量坐標(biāo)指令,不用G90、G91指令。7.I、K在圓弧切削時(shí)表示圓心相對(duì)圓弧的起點(diǎn)坐標(biāo)位置,而在有自動(dòng)循環(huán)指令程序中,則表示每次循環(huán)的進(jìn)刀量。二。設(shè)定編程原點(diǎn)車削零件編程原點(diǎn)的X向零點(diǎn)應(yīng)選在零件的回轉(zhuǎn)中心.Z向零點(diǎn)一般應(yīng)選在零件的右端面、設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或?qū)ΨQ平面內(nèi).(圖3-1)三。車削固定循環(huán)指令1.外圓車削循環(huán)指令G90圖3—2書寫格式:G90X(U)-Z(W)-F—;X、Z為切削終點(diǎn)的坐標(biāo)值,U、W為切削終點(diǎn)相對(duì)于循環(huán)起點(diǎn)的增量值,F(xiàn)為進(jìn)給速度.例1編寫車削如圖3—2零件程序N0050G90X50Z—30F執(zhí)行結(jié)果:刀具從A點(diǎn)快進(jìn)到B點(diǎn),再?gòu)腂點(diǎn)切削到C點(diǎn),然后從C點(diǎn)退刀至D點(diǎn),最后刀具又快速返回到A點(diǎn)。2.外圓錐面循環(huán)指令G90書寫格式:G90X(U)—Z(W)—I—F—;X、Z為切削終點(diǎn)的坐標(biāo)值,U、W為切削終點(diǎn)相對(duì)于循環(huán)起點(diǎn)的增量值,I(或R)為錐體兩端的半徑之差,即(),F(xiàn)為進(jìn)給速度。圖3—3例2編寫車削如圖3—3零件程序N0050G90X40Z20I-5FN0060X30;N0060X20;執(zhí)行結(jié)果:刀具從A點(diǎn)快進(jìn)到B點(diǎn),再?gòu)腂點(diǎn)切削到C點(diǎn),然后從C點(diǎn)退刀至D點(diǎn),最后刀具又快速返回到A點(diǎn);如此又走刀:……,每次循環(huán)都退回到A點(diǎn).3.螺紋切削循環(huán)指令G92eq\o\ac(○,1)書寫格式:G92X(U)—Z(W)—F—;圖3-4G92X(U)—Z(W)-I—F-;X、Z為切削終點(diǎn)的坐標(biāo)值,U、W為切削終點(diǎn)相對(duì)于循環(huán)起點(diǎn)的增量值,I為圓錐螺紋大小端的半徑差值,F為螺紋的螺距(或?qū)С蹋H缏菁y牙型深度較深、螺距較大時(shí),可分?jǐn)?shù)次進(jìn)刀,每次進(jìn)刀的深度用螺紋深度減精加工預(yù)留量所得的差值按遞減規(guī)律分配.eq\o\ac(○,2)螺紋加工尺寸計(jì)算(圖3-4)螺紋標(biāo)注為:M40×240指公稱直徑,2指螺距(導(dǎo)程),為使螺紋容易旋入,通常將螺紋外徑作得比公稱直徑小一些,令螺紋全高(—螺距);螺紋外徑≈公稱直徑-;螺紋牙深=0。6495;螺紋內(nèi)徑≈螺紋外徑—2×螺紋牙深.螺紋切削應(yīng)注意在兩端設(shè)切入和切出的空刀行程L1、L2,用以避免升降速過(guò)程對(duì)螺紋質(zhì)量的影響。實(shí)際刀具行程:W=L1+L+L2.例3在數(shù)控機(jī)床上加工如圖3—5所示零件的外螺紋,先用1號(hào)刀精車螺紋的外表面,再用2號(hào)刀加工螺紋,試編寫程序。解:1.計(jì)算螺紋尺寸螺紋外徑≈40—0.866×2÷4=39。6;螺紋牙深=0。6495×2=1.299;螺紋內(nèi)徑≈39.6-2×1.299=37.0。圖3—52。編程如下:(螺紋分4次切削)O0010N0010G92X200.0Z100.0;N0020G00X39.6Z2。0S600T0101M03;N0030G01Z-31.5F100;N0040G00X200.0Z100。0;N0050M01;計(jì)劃停止(停機(jī)檢查)N0060T0202;N0070G00X41。0Z5.0S200M08N0080G92X38。7Z—31.5F2.0;N0090X37.8;N0100X37。3;N0110X37.0;N0120G00X200。0Z100。0M09;M09關(guān)切削液N0130M30;紙帶結(jié)束4.端面切削循環(huán)指令G94eq\o\ac(○,1)書寫格式:G94X(U)—Z(W)-F-;(平端面)G94X(U)—Z(W)-I—F-;(帶錐度端面)指令中各地址字含義同上。只是加工時(shí)先走Z方向,再走X方向。5.復(fù)合固定循環(huán)指令G71、G70圖3—6eq\o\ac(○,1)直徑粗車循環(huán)指令G71G71適用于用圓柱毛坯料粗車外圓和用圓筒毛坯料粗車內(nèi)圓。它自動(dòng)地將工件切削成精加工前的尺寸,精加工前的工件形狀及粗加工的刀具路徑由系統(tǒng)根據(jù)精加工尺寸自動(dòng)設(shè)定。如圖3—6所示,A點(diǎn)是粗加工循環(huán)起始點(diǎn),加工路線為:A→B→C→D→E→A,按圖中箭頭所示方向進(jìn)刀和退刀,每次X軸上的進(jìn)給量為,從切削表面退出的距離為。和分別為軸向和徑向精車余量。書寫格式:;;指令中各地址字的含義如下:——每次的切削深度(半徑值);-—每次切削循環(huán)的退刀量;——指定最終加工路線的第一個(gè)程序段的順序號(hào);-—指定最終加工路線的最后一個(gè)程序段的順序號(hào);——X軸方向,為精車保證的余量(直徑值);-—Z軸方向,為精車保證的余量;—-進(jìn)給速度;——主軸轉(zhuǎn)速;-—刀具號(hào)碼。圖3—9eq\o\ac(○,2)精車循環(huán)指令G70指令切除指令加工后的剩下的余量.書寫格式:;例4加工如圖3—7所示的零件,試編寫程序清單。O0010N0010G92X200Z220;(建立坐標(biāo)系)N0020G00X160Z180S600N0030G71U7R1;N0040G71P0050Q0110U4W2F30;(外圓柱粗車循環(huán),其軌跡由P0050Q0110決定,進(jìn)給量為30㎜/min,每次切深7㎜,斜向45°,退刀量1㎜。)圖3—7N0050G00X40S800;(精車起始程序段)N0060G01W-40F15;N0070U20W-30;N0080X60W-20;N0090X100W-10;N0100W-20;N0110X140W—20;(精車結(jié)束程序段)N0120G70P0050Q0110;(精車程序段)N0130G00X200Z220M02;四.車削加工編程實(shí)例圖3—8例5加工如圖3—8所示零件,要求精車所有外形,不留加工余量。解:1.分析零件圖紙、確定加工工藝過(guò)程此零件的車削加工包括車端面、倒角、外圓、錐面、圓弧過(guò)渡面,切槽加工和切斷。eq\o\ac(○,1)選擇刀具并畫出刀具布置圖根據(jù)加工要求需選用三把刀:1號(hào)刀車外圓,2號(hào)刀切槽,刀刃寬4㎜,3號(hào)刀車螺紋。刀具布置如圖3—9,為不發(fā)生碰撞,換刀點(diǎn)、起刀點(diǎn)在(200、300)。對(duì)刀時(shí)以1號(hào)刀為基準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)刀,螺紋刀尖相對(duì)于1號(hào)刀尖在Z向偏置10㎜,由3號(hào)刀的刀補(bǔ)指令進(jìn)行補(bǔ)償,其補(bǔ)償值通過(guò)控制面板手工鍵入,以保持刀尖位置的一致。eq\o\ac(○,2)工藝路線首先車削外形,再切槽,最后車螺紋.eq\o\ac(○,3)確定切削用量車外圓:主軸轉(zhuǎn)速為S600r/min,進(jìn)給速度為F150㎜/min;切槽:主軸轉(zhuǎn)速為S300r/min,進(jìn)給速度為F100㎜/min;車螺紋:主軸轉(zhuǎn)速為S200r/min,進(jìn)給速度為F1.0㎜/r。2.?dāng)?shù)值計(jì)算螺紋外徑=12-0。866×1÷4≈11.8;螺紋牙深=0.6495×1=0.6495;螺紋內(nèi)徑≈螺紋外徑-2×螺紋牙深=11。8—2×0.6495=10.5。3.編寫程序O0010N0010G92X200.0Z300.0;(建立工件坐標(biāo)系)N0020G00X0Z1.0S600T0101M03M08;(快進(jìn)到接近點(diǎn))N0030G01Z0。0F150;(工進(jìn)到)N0040X10.0;(車端面)N0050X11.8Z—0。9;(倒角)N0060Z—14.0;(車螺紋外表面)N0070X16.0Z—18.0;(車錐面)N0080X10.0Z-38。0;(車倒錐面)N0090G02X18。0Z-42。0I4.0K0。0;(順圓加工)N0100G03X24.0Z-45.0I0.0K—3。0;(逆圓加工)N0110G01Z-52.0;(車大外徑)N0120G00X200.0Z300。0T0100M05MN0130X16.0Z—14.0S300T0202M03MN0140G01X9.0F100;(切槽)N0150G04P5.0;(延時(shí)5s)N0160G00X200.0;(徑向退刀)N0170Z300。0T0200M05MN0180X16.0Z3。0S200T0303M03MN0190G92X11。3Z-12.0F1.0;(以下分三刀切削螺紋)N0200X10.9;N0210X10。6;N0220G00X200。0Z300.0T0300M05MN0230X30.0Z-54。0S300T0202M03MN0240G01X0.0F100;(切斷)N0250G00X200。0Z300。0T0200M02;(結(jié)束)說(shuō)明:在實(shí)際應(yīng)用中,圖紙上標(biāo)明走刀軌跡時(shí)應(yīng)該用下列的符號(hào):符號(hào)⊙→含義抬刀下刀編程原點(diǎn)起刀點(diǎn)走刀方向走刀線相交爬斜坡鉸孔行切軌跡重疊表3—1第二節(jié)數(shù)控銑床的程序編制【教學(xué)目的】了解數(shù)控銑床編程特點(diǎn);理解鏡像加工指令、孔加工固定循環(huán)功能【教學(xué)重點(diǎn)】數(shù)控銑床編程中的特殊功能指令;銑削加工編程實(shí)例

【教學(xué)難點(diǎn)】數(shù)控銑床編程中的特殊功能指令?【教學(xué)方法及手段】課堂講授,CAI。

【課外作業(yè)】3.3;3。5;3。13【學(xué)時(shí)分配】3。0?【教學(xué)內(nèi)容】數(shù)控銑削加工編程的特點(diǎn);數(shù)控銑床編程中的特殊功能指令;銑削加工編程實(shí)例【自學(xué)內(nèi)容】加工中心的編程特點(diǎn);加工中心換刀程序的編制一。數(shù)控銑削加工編程的特點(diǎn)eq\o\ac(○,1)數(shù)控銑床可通過(guò)兩個(gè)或更多個(gè)坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng),加工任意平面輪廓及復(fù)雜的空間曲面輪廓.eq\o\ac(○,2)數(shù)控銑床的數(shù)控系統(tǒng)具有多種插補(bǔ)功能,一般都具有直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)功能,有的還具有極坐標(biāo)插補(bǔ)、拋物線插補(bǔ)、螺旋線插補(bǔ)等多種插補(bǔ)功能;編程時(shí)要充分合理地選擇這些功能,以提高加工精度和效率。eq\o\ac(○,3)程序編制時(shí)要充分利用數(shù)控銑床齊全的功能,如刀具位置補(bǔ)償、刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償、刀具半徑補(bǔ)償、固定循環(huán)和對(duì)稱加工等功能。圖3—11eq\o\ac(○,4)直線、圓弧組成的平面輪廓銑削的數(shù)學(xué)處理一般比較簡(jiǎn)單。非圓曲線、空間曲線和曲面的輪廓銑削的數(shù)學(xué)處理比較復(fù)雜,一般要采用計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算和自動(dòng)編程。二.設(shè)定編程原點(diǎn)銑削零件的編程原點(diǎn),X、Y向零點(diǎn)一般可選在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或工藝基準(zhǔn)的端面或孔的中心線上,對(duì)于有對(duì)稱部分的工件,可以選在對(duì)稱面上,以便用鏡像等指令來(lái)簡(jiǎn)化編程。Z向的編程原點(diǎn),習(xí)慣選在工件上表面,這樣當(dāng)?shù)毒咔腥牍ぜ螅谙虺叽缱志鶠樨?fù)值,以便于檢查程序。銑削零件的編程原點(diǎn)見(jiàn)圖3—11。三.數(shù)控銑床編程中的特殊功能指令1.工件坐標(biāo)系設(shè)定指令(G54~G59)圖3—12數(shù)控銑床除了可用G92指令建立工件坐標(biāo)系外,也可用G54~G59指令設(shè)置工件坐標(biāo)系。安裝工件后,工件原點(diǎn)與機(jī)床參考點(diǎn)的偏移量可用工件測(cè)量頭來(lái)測(cè)量,其值用MDI方式存入G54~G59原點(diǎn)偏置寄存器中,系統(tǒng)在執(zhí)行程序時(shí),從存儲(chǔ)器中讀取數(shù)值,并按照工件坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值運(yùn)動(dòng)。對(duì)如圖3—12的零件,下面兩種代碼是等效的:1.N0010G92X100Y200;N0020G00X10Y30;2.預(yù)先設(shè)置G54原點(diǎn)偏置寄存器:X-—(-100)、Y—-(—200)代碼:N0010G54G2.鏡像加工指令(G11、G12、G13)書寫格式:說(shuō)明:eq\o\ac(○,1)鏡像加工完成,下一加工程序段是鏡像加工定義段的下一程序段。如:N0010……;N0020……;…………N0100G11N0030.0060.02;N0110M02;加工順序?yàn)?eq\o\ac(○,2)鏡像加工指令不可作為整個(gè)加工程序的最后一段。若位于最后,則再加寫M02程序段;eq\o\ac(○,3)循環(huán)次數(shù)若為1,可省略不寫;eq\o\ac(○,4)鏡像加工程序段內(nèi),不得發(fā)生其他轉(zhuǎn)移加工指令。3.固定循環(huán)指令(孔加工)圖3—131??准庸ぱh(huán)的組成動(dòng)作首先要了解幾個(gè)關(guān)于平面的概念:eq\o\ac(○,1)初始平面:初始點(diǎn)所在的與Z軸垂直的平面。用G98可使刀具返回到該點(diǎn).eq\o\ac(○,2)R點(diǎn)平面:刀具下刀時(shí)自快進(jìn)轉(zhuǎn)為工進(jìn)的高度平面,距零件表面一般為2~5㎜。用G99可使刀具返回到該點(diǎn)。eq\o\ac(○,3)孔底平面:加工盲孔時(shí),孔底平面就是孔底的Z軸高度,加工通孔時(shí),刀具還要伸出工件底平面一段距離??准庸ぱh(huán)的組成動(dòng)作如圖3-13.2.孔加工循環(huán)指令格式:書寫格式:G98(G99)G_X_Y_Z_R_Q_P_F_L_;圖3—14說(shuō)明:eq\o\ac(○,1)G98為加工完成后返回初始平面,G99為加工完成后返回R點(diǎn)平面;eq\o\ac(○,2)第二個(gè)G代碼為孔加工方式,即固定循環(huán)代碼G73,G74,G76和G81~G89中的任一個(gè);eq\o\ac(○,3)X、Y為孔位坐標(biāo),指被加工孔的位置;eq\o\ac(○,4)Z為孔底坐標(biāo)(G90時(shí))或是自R點(diǎn)到孔底的增量值(G91時(shí)),是代數(shù)值;(圖3—14)eq\o\ac(○,5)R為R點(diǎn)的坐標(biāo)值(G90時(shí))或是自B點(diǎn)到R點(diǎn)的增量值(G91時(shí)),是代數(shù)值;(圖3—14)eq\o\ac(○,6)Q指定每次進(jìn)給深度(G73或G83時(shí)),或規(guī)定孔底刀具偏移量(G76或G87時(shí));eq\o\ac(○,7)P指定刀具在孔底的暫停時(shí)間,單位為毫秒;圖3—15eq\o\ac(○,8)F為切削進(jìn)給速度;eq\o\ac(○,9)L指定固定循環(huán)的次數(shù)(默認(rèn)為1),它不是續(xù)效代碼;eq\o\ac(○,10)G73、G74、G76和G81~G89是模態(tài)指令,孔加工數(shù)據(jù)也是模態(tài)值;eq\o\ac(○,11)G80、G00、G01、G02、G03等代碼可以取消固定循環(huán),除F代碼外,全部鉆削數(shù)據(jù)被清除。eq\o\ac(○,12)用固定循環(huán)指令前應(yīng)使主軸回轉(zhuǎn);eq\o\ac(○,13)刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償指令在刀具至R點(diǎn)時(shí)生效。3。部分固定循環(huán)指令簡(jiǎn)介:1。高速深孔加工往復(fù)排屑鉆循環(huán)指令G73書寫格式:G98(G99)G73X_Y_Z_R_Q_F_;動(dòng)作為:X、Y軸定位→快進(jìn)到R點(diǎn)→刀具沿Z軸進(jìn)給Q→退刀k值→進(jìn)給Q(相對(duì)上次加工結(jié)束點(diǎn))→再退刀k值→……→刀具返回到R點(diǎn)(G99)、刀具返回到B點(diǎn)(G98).(圖3—15)Q為每次切深,由程序給定,且Q>0;退刀用快速,每次的退刀量為k,由參數(shù)來(lái)設(shè)定,Q的數(shù)值大于k(>0);最后一次的進(jìn)刀量q是前面進(jìn)刀若干個(gè)Q值后的剩余量,即Q>q。2.左旋攻螺紋循環(huán)G74書寫格式:G98(G99)G74X_Y_Z_R_P_F_;動(dòng)作為:X、Y軸定位→快進(jìn)到R點(diǎn)→主軸反轉(zhuǎn)切入→到孔底暫?!鬏S正轉(zhuǎn),以進(jìn)給速度退回R平面或初始平面→恢復(fù)反轉(zhuǎn).(圖3—16)3.精鏜循環(huán)G76書寫格式:G98(G99)G76X_Y_Z_R_Q_P_F_;動(dòng)作為:X、Y軸定位→快進(jìn)到R點(diǎn)→加工到孔底→進(jìn)給暫?!鬏S準(zhǔn)停(OSS)→刀具沿刀尖反方向偏移Q→快速退刀→到達(dá)R平面或初始平面→主軸正轉(zhuǎn).(圖3-17)4.背鏜循環(huán)G87書寫格式:G98G87X_Y_Z_R_Q_F_;圖3—16圖3—17圖3—18動(dòng)作為:X、Y軸定位→主軸OSS→刀具沿刀尖反方向偏移Q→快進(jìn)到孔底(R點(diǎn))→刀具沿刀尖正方向偏移Q→CW工進(jìn)至Z點(diǎn)→主軸OSS→刀具沿刀尖反方向偏移Q→快進(jìn)到B平面→刀具沿刀尖正方向偏移Q→CW進(jìn)行下一個(gè)程序段.(圖3—18)四??准庸ぞ幊虒?shí)例圖3—19例6試采用固定循環(huán)方式精加工圖3—19所示各孔。使用刀具T01為鏜孔刀,T02為13鉆頭,T03為锪鉆。程序如下:O0010N0010G90GN0020G00Z-50。0M03S600;(快進(jìn)到B點(diǎn))N0030G43H01;(建立刀具正偏置)N0040G99G85X0Y0Z45.0R—3.0F30;(鏜孔N0050G43GN0060G91G98G73X120.0Y0Z28.0R18.0Q5.0F40LN0070G43GN0080G91G98G82X-120。0Y0Z15。0R18.0P100F30LN(yùn)0090G00X0Y0Z-100。0M02;(結(jié)束)五.銑削加工編程實(shí)例圖3—20例7精銑削如圖3-20所示零件(粗線為零件輪廓)內(nèi)腔廓形,再鉆削4個(gè)孔.按照下列要求完成本題:解:1.分析零件圖紙、確定加工工藝過(guò)程零件加工包括銑直線、圓弧,另外,還要鉆4×8。0的孔.以中心點(diǎn)作為工件坐標(biāo)系平面的原點(diǎn),以平板上表面作為工件坐標(biāo)系軸的原點(diǎn).eq\o\ac(○,1)選擇刀具并畫出刀具布置圖根據(jù)加工要求需選用兩把刀:1號(hào)刀銑內(nèi)腔,2號(hào)刀鉆4×8.0的孔。刀具布置圖略,為不發(fā)生碰撞,換刀點(diǎn)、對(duì)刀點(diǎn)在(—0,—0,40)。eq\o\ac(○,2)工藝路線先銑內(nèi)腔:對(duì)刀點(diǎn)1→下刀點(diǎn)2→A→B→C→D→E→F→G→H→A→下刀點(diǎn)2→對(duì)刀點(diǎn)1;再鉆4×8.0的孔:對(duì)刀點(diǎn)1→I→J→L→K→下刀點(diǎn)2→對(duì)刀點(diǎn)1.eq\o\ac(○,3)確定切削用量銑直線:主軸轉(zhuǎn)速為S300r/min,進(jìn)給速度為F150㎜/min;銑圓弧:主軸轉(zhuǎn)速為S300r/min,進(jìn)給速度為F100㎜/min;鉆4×8.0的孔:主軸轉(zhuǎn)速為S600r/min,進(jìn)給速度為F30㎜/min。2.?dāng)?shù)值計(jì)算在X-Y平面內(nèi),各基點(diǎn)和圓心點(diǎn)的坐標(biāo)為:A(-50.0,-15。0);B(-35.0,—25。0);C(35。0,—25.0);D(50。0,-15.0);E(50。0,15.0);F(35.0,25。0);G(-35。0,25。0);H(-50。0,15。0);I(-60。0,40.0);J(60.0,40.0);L(60.0,—40.0);K(—60.0,—40.0)。3.編寫程序O0010N0010G92X0.0Y0。0Z40。0;(設(shè)置工件坐標(biāo)系)N0020G90G00Z-15.0S300T01D01MN0030G41G01X-50.0Y-15.0FN0040G03X-35.0Y-25.0I10.0J0F100;(加工圓弧)N0050G01X35.0Y-25。0F150;(加工直線)N0060G03X50.0Y-15。0R10.0F100;(加工圓弧)N0070G01X50。0Y15.0F150;(加工直線)N0080G03X35.0Y25.0I-10。0J0F100;(加工圓弧)N0090G01X-35。0Y25.0F150;(加工直線)N0100G03X-50.0Y15.0I0J—10.0F100;(加工N0110G01X—50.0Y—15.0F150MN0120G00G40X0Y0;(快退到N0130Z40。0;(回到對(duì)刀點(diǎn)1)N0140X-60.0Y40.0S600T02M03MN0150G44H01;(刀補(bǔ))N0160G98G81Z-15。0R3.0FN0170G00GN0180G44H01;(刀補(bǔ))N0190G98G81Z—15.0R3。0FN0200G00GN0210G44H01;(刀補(bǔ))N0220G98G81Z—15.0R3。0FN0230G00GN0240G44H01;(刀補(bǔ))N0250G99G81Z-15。0R3.0FN0260G00G40X0Y0Z40。0M02;(回到對(duì)刀點(diǎn)第三節(jié)數(shù)控車床加工實(shí)驗(yàn)【教學(xué)目的】掌握數(shù)控車床的加工特點(diǎn);掌握數(shù)控車床加工程序的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及編制方法;掌握數(shù)控車床程序的輸入、編輯、修改、調(diào)試、示教、運(yùn)行等方法【教學(xué)重點(diǎn)】數(shù)控車床程序的輸入、編輯、修改、調(diào)試、示教、運(yùn)行等方法【教學(xué)難點(diǎn)】數(shù)控車床程序的輸入、編輯、修改、調(diào)試、示教、運(yùn)行等方法

【教學(xué)方法及手段】現(xiàn)場(chǎng)示教

【課外作業(yè)】思考題【學(xué)時(shí)分配】2.0【教學(xué)內(nèi)容】數(shù)控車床加工程序的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及編制方法;數(shù)控車床程序的輸

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