数控机床编程与操作基础培训教材

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工件坐标系一旦建立便一直有效,直到被新的 工件坐标系所取代。
1) 工件坐标系
(1)工件坐标系是编程人员根据零件图样及加工工艺 等建立的坐标系。
(2)工件坐标系一般供编程使用,确定编程坐标系时 不必考虑工件毛坯在机床上的实际装夹位置。如图4所示, 其中O2即为编程坐标系原点。
(3)编程原点是根据加工零件图样及加工工艺要求选 定的编程坐标系的原点。
七、程序的格式
1.文件名
文件名格式是由字母O后跟一位或多位(最多为七位)字母、数字或字母
与数字的组合,新建立的文件名不能与数控系统中已存在的文件名相同。法
兰克系统的文件名以字母O开头,否则新建立的文件名在数控系统中“选择
程序”界面的电子盘上无法显示,不能直接读取,而该程序仍然存在于数控
系统中。
2.程序名
辅助功能由大写字母M后跟一位或两位数字组成,主要用于控制零件程序的 走向,以及机床各种辅助功能的开关动作。M指令在同一程序段中不能同时出 现两个或多个,否则执行后出现的M指令代码。 3. 进给功能(F功能)
1、数控铣削的主要加工对象:
1)平面类零件 加工面平行或垂直于水平面,或加工面与水平面的夹角为定角的零件为
平面类零件(见图1)。其特点是各个加工面是平面,或可以展开成平面。 2)变斜角类零件
加工面与水平面的夹角呈连续变化的零件称为变斜角类零件(图2)。 变斜角类零件的变斜角加工面不能展开为平面,但在加工中,加工面与铣 刀圆周接触的瞬间为一条线。最好采用四坐标或五坐标数控铣床摆角加工。 3)曲面类零件
多数数控机床的位置反馈系统都使用增量式的旋转编码器 或者增量式的光栅尺作为反馈元件,因而机床在通电开机 后,无法确定当前在机床坐标系中的真实位置,所以都必 须首先返回参考点,从而确定机床的坐标系原点。
2、工件坐标系、程序原点
定义: 工件坐标系是编程人员在编程时使用的,编程
人员选择工件上的某一点为原点(也称程序原点), 建立一个坐标系,称为工件坐标系。
有2.5坐标联动数控铣床(只能进行X、Y、Z三个坐标中的任意2个坐标轴联动加工 )、3坐标联动数控铣床、4坐标联动数控铣床、5坐标联动数控铣床。
图2-1 各类数控铣床示意图 a)卧式升降台铣床 b)立式升降台铣床 c)龙门式轮廓铣床 d)卧式镗铣床
return
常见数控铣床
立式数控铣床
立式加工中心
进行加工运动的基准参考点,在数控机床的使用说明书 上均有说明;
数控铣床的原点 在数控铣床上,机床原点一般取在X、Y、
Z坐标的正方向极限位置上
工件坐 标系 原点
机床坐 标系 原点
机床参考点
(1)机床参考点是用于对机床运动进行检测和控制的固定 位置点。
(2)机床参考点的位置是由机床制造厂家在每个进给轴上 用限位开关精确调整好的,坐标值已输入数控系统中。因此 参考点对机床原点的坐标是一个已知数。
一、数控铣床的分类
1.数控铣床按其主轴位置的不同分三类(图2—1)
(1)数控立式铣床 其主轴垂直于水平面。小型数控铣床一般都采用工作台移动、 升降及主轴不动方式,与普通立式升降台铣床结构相似;中型数控铣床一般采用纵向 和横向工作台移动方式,且主轴沿垂直溜板上下运动;大型数控铣床因要考虑到扩大 行程,缩小占地面积及刚性等技术问题,往往采用龙门架移动方式,其主轴可以在龙 门架的纵向与垂直溜板上运动,而龙门架则沿床身作纵向移动,这类结构又称之为龙 门数控铣床。 (2)卧式数控铣床 其主轴平行于水平面。为了扩大加工范围和扩充功能,卧式数 控铣床通常采用增加数控转盘或万能数控转盘来实现4至5坐标,进行“四面加工”。
三、数控铣床的用途
一般的数控铣床是指规格较小的升降台式数控铣床,数控 铣床多为三坐标、两轴联动的机床。
一般情况下,在数控铣床上只能用来加工平面曲线的轮廓。 与普通铣床相比,数控铣床的加工精度高,精度稳定性好, 适应性强,操作劳动强度低,特别适应于板类、盘类、壳具类、 模具类等复杂形状的零件或对精度保持性要求较高的中、小批 量零件的加工。
加工面为空间曲面的零件称为曲面类零件(如图3)。曲面类零件的加工 面不能展开为平面,加工时,加工面与铣刀始终为点接触。一般采用三轴 联动数控铣床加工;当曲面较复杂、通道较狭窄、会伤及毗邻表面及需刀 具摆动时,要采用四轴甚至五轴联动数控铣床加工。
a)带平面轮廓的平面零件
b)带斜平面的平面零件 图1 平面类零件
c)带正圆台和斜筋的平面零件
图2 变斜角零件 图3 叶轮
return
2、数控机床铣削加工内容的选择 1)采用数控铣削加工内容
(1)工件上的曲线轮廓内、外形,特别是由数学表达式给出 的非圆曲线与列表曲线等曲线轮廓。
(2)已给出数学模型的空间曲线。 (3)形状复杂,尺寸繁多,划线与检测困难的部位。 (4)用通用铣床加工时难以观察、测量和控制进给的内、外 凹槽。 (5)以尺寸协调的高精度孔或面。 (6)能在一次安装中顺带铣出来的简单表面或形状。 (7)采用数控铣削能成倍提高生产率,大大减轻体力劳动的 一般加工内容。
卧式加工中心
五轴联动加工中心
龙门式加工中心
二、数控铣床的传动系统与主轴部件
XK5040A型数控铣床的布局图 1-底座 2-强电柜 3-变压器箱 4-垂直升降进给伺服电动机 5-主轴变速手柄和按钮板
6-床身 7-数控柜 8-保护开关 9-挡铁 10-操纵台 11-保护开关 12-横向溜板 13-纵向进给伺服电动机 14-横向进给伺服电动机 15-升降台 16-纵向工作台
2)不宜采用数控铣削加工内容
(1)需要进行长时间占机和进行人工调整的粗加工内 容,如以毛坯粗基准定位划线找正的加工。
(2)必须按专用工装协调的加工内容(如标准样件、 协调平板、模胎等)。
(3)毛坯上的加工余量不太充分或不太稳定的部位。 (4)简单的粗加工面。 (5)必须用细长铣刀加工的部位,一般指狭长深槽或 高筋板小转接圆弧部位。
X坐标:
在刀具旋转的机床上: 若Z轴是水平的,则从主轴向工件看(从机床后面
向前看),X轴的正向指向右边; 若Z轴是垂直的,从主轴向立柱看(从机床正面
看),对于单立柱机床,X轴的正向指向右边; 对于双立柱机床,从主轴向左侧立柱看时,X轴的
正向指向右边;
+Y +Z
+X
卧式数控铣床的坐标系
返回
+Z
+X
(1)机床相对运动的规定 编程时,假定工件静止,刀具运动,实际恰相反;
(2)机床坐标系的规定 在数控机床上,机床的动作是由数控装置来控制的,为了确
定数控机床上的成形运动和辅助运动,必须先确定机床上运动 的位移和运动的方向,这就需要通过坐标系来实现,这个坐标 系被称之为机床坐标系。
右手笛卡儿直角坐标系决定标准机床坐标系中X、Y、Z坐标 轴的相互关系:
说明:G54~G59是系统预定的六个工件坐标系,可根据需要任意进行选用, 如图所示。
选用工件坐标系时以简化编程为原则,复杂零件的编程可根据需要设定多个 工件坐标系,但这些坐标系中原点所对应的机床坐标值,必须要输入到相应的 参数中,坐标系之间没有影响。
六、数控铣床安全操作规程
1、数控铣床属贵重精密仪器设备,由专人负责管理和操作。使用时必须按规定填写 使用记录,必须严格遵守安全操作规程,以保障人身和设备安全。
2、开车前应检查各部位防护罩是否完好,各传动部位是否正常,各润滑部位应加油 润滑。
3、刀具,夹具,工件必须装夹牢固.床面上不得放置工具,量具。 4、开机后,在CRT上检查机床有无各种报警信息,检查报警信息及时排除报警,检查 机床外围设备是否正常.检查机床换刀机械手及刀库位置是否正确。 5、各项坐标回参考点,一般情况下Z向坐标优先回零,使机床主轴上刀具远离加工工 件,同时观察各坐标运行是否正常。 6、开车后应关好防护罩,不准用手直接清除切屑.装卸工件,测量工件必须停机操作。 7、数控铣床运转时,操作人员不得擅自离开岗位,必须离开的须停机。 8、手动工作方式,主要用于工件及夹具相对于机床各坐标 的找正,工件加工零点的 粗测量以及开机时回参考点.一般不用于工件加工。 9、数控铣床的运行速度较高,在执行操作指令和程序自动运行之前,预先判断操作 指令和程序的正确性和运行结果,做到心中有数,然后再操作,加工中心加工程序应经过 严格审验后方可上机操作.以尽量避免事故的发生 10、数控铣床运转时,发现异响或异常,应立即停机,关闭电源,及时检修,并作好相关 记录。 11、工作结束后,应关闭电源,清除切屑,擦拭机床,加油润滑,清洁和整理现场。
规定平行于主轴轴线(若没有主轴,则规定垂直于 工件装夹表面)的坐标为Z坐标;
若有几根主轴,则Z坐标为平行与垂直于工件装夹表 面的一根主轴;
若主轴能摆动(在摆动范围内),Z坐标就是只与标 准坐标系的一个坐标平行的坐标或是能与标准坐标系 的多个坐标平行,但垂直于工件装夹表面的坐标;
Z轴的正方向是使刀具远离工件的方向;
(4)编程原点应尽量选择在零件的设计基准或工艺基 准上,编程坐标系中各轴的方向应该与所使用的数控机床 相应的坐标轴方向一致,如图5所示为车削零件的编程原点。
图4 编程坐标系
返回
图5 确定编程原点
返回
2)工件坐标系选择G54~G59
格式:G54、G55、G56、G57、G58或G59(表示设定当前机床坐标位置为工 件坐标系原点)
文件名建立后即可编写程序,程序第一行须写程序名,程序名是由%或字
母O开头,后跟程序号(必须是数值)组成。子程序接在主程序结束指令后
编写,程序名不能和主程序名或其它子程序名相同。
3.程序段
一个零件的程序是按程序段的输入顺序执行的,而不是按程序段号的顺序
执行的。书写程序时建议按升序书写程序段号,但也可不书写程序段号。程
序段的格式如下:
N
G
X YZ
wenku.baidu.com
程序段号 准备功能 坐标运动位置
F S M T; 工艺性指令
八、Fanuc系统功能
1. 准备功能(G功能) 准备功能指令由大写字母G后跟一位或两位数字组成,它用来规定刀具和工
件的相对运动轨迹、机床和工件坐标系、坐标平面、刀具补偿、固定循环指令 等多种加工操作。 2. 辅助功能 (M功能)
(3)立、卧两用数控铣床 它的主轴方向可以更换(有手动与自动两种),既可以 进行立式加工,又可以进行卧式加工,其使用范围更广,功能更全。当采用数控万能 主轴头时,其主轴头可以任意转换方向,可以加工出与水平面呈各种不同角度的工件 表面。当增加数控转盘后,就可以实现对工件的“五面加工”。
2.从机床数控系统控制的坐标轴数量分类
大拇指—X坐标;食指—Y坐标;中指—Z坐标;
各指的指向为该坐标的正方向;
右手螺旋定则(大拇指的指向为各坐标的正向,四指的旋 转方向为旋转坐标的正向)
决定围绕X、Y、Z坐标旋转的旋转坐标,用A、B、C表示;
(a)右手直角坐标系统
(b)X、Y、Z移动轴 A、B、C旋转轴
数控立式铣床的坐标系
返回
(3)坐标轴方向的确定 Z坐标:
四、认识FANUC数控系统数控铣床操作面板
No Image
显示器
NC键盘
急停按钮
机床
No
控制面板
Image
手摇脉冲发生器(手 轮)
五、 数控机床的坐标系
数控机床的坐标轴和运动方向均已标准化,这给数控系 统和机床的设计、程序编制和使用维修带来极大的便利。
1、 机床坐标系(机床上固有的坐标系)
1)机床坐标系的确定
第一讲 数控机床编程与操作基础
数控铣床是一种加工功能很强的数控机床,在 数控加工中占据了重要地位。世界上首台数控机 床就是一部三坐标铣床,这主要因于铣床具有X、 Y、Z三轴向可移动的特性,更加灵活,且可完成 较多的加工工序。现在数控铣床已全面向多轴化 发展。目前迅速发展的加工中心和柔性制造单元 也是在数控铣床和数控镗床的基础上产生的。
注意:通常在数控铣床上机床原点和机床参考点是重合的 ; 而在数控车床上机床参考点是离机床原点最远的极限点。
数控机床开机时,必须先回零,即确定机床原点,而确 定机床原点的运动就是刀架返回参考点的操作,这样通过 确认参考点,就确定了机床原点。只有机床参考点被确认 后,刀具(或工作台)移动才有基准。
为什么要返回参考点? 在机床通电后,要在机床上建立唯一的坐标系,而大
+Y
数控龙门铣床的坐标系 返回
在工件旋转的机床上,X轴的运动方向是在工件的 径向并平行于横向拖板,刀具离开工件旋转中心 的方向为X轴的正向;
Y坐标:
确定XZ的坐标的正方向后,用右手直角坐标系确 定Y坐标的方向;
(4)机床原点的设置 机床原点是指在机床上设置的一个固定点,即机床
坐标系的原点。 它在机床装配、调试时就已确定下来,是数控机床
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