数控车编程与操作_数控车床的对刀操作
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(五)用点动[或“MDI运行(G91 G00 X-120 Z-220)+点动”]方式移动 刀架到装夹的棒料右端面附近,在MDI功能子菜单(图4)下按F2键,进 入刀偏数据设置方式,如图4所示;用▲、▼键移动蓝色亮条到要设置 为基准刀具的位置;按F5键设置标准刀具,蓝色亮条所在行变成红色; 用标准刀具试切工件外径,然后沿着Z轴方向退刀;在刀偏数据的试切 直径栏输入试切后工件的直径值;用标准刀具试切工件端面,然后沿着 X轴方向退刀;在刀偏数据的试切长度栏输入工件坐标系Z轴零点到试 切端面的有向距离;按F7键,弹出如图7所示菜单;用▲、▼键移动蓝 色亮条选择要设置的坐标系;按Enter键确认,设置完毕。 图7 选择要设置的坐标系 方法二 可以MDI手动输入坐标系数据,操作步骤如下: (1) 在MDI功能子菜单(图3)下按F4键,进入坐标系手动数据输 入方式,图形显示窗口首先显示G54坐标系数据,如图8所 示; 图8 MDI方式下的坐标系设置 (2) 按Pgdn或Pgup键,选择要输入的坐标系数据: G54/G55 /G56/G57/G58/G59坐标系/当前工件坐标系等的偏置值(坐标 系零点相对于机床零点的值),或当前相对值零点; (3) 在命令行输入工件零点的机床坐标,如在图8所示坐标系空 栏输入“X0 Z0”,并按Enter键,将设置G54坐标系的X及Z 偏置分别为0、0; (4) 若输入正确,图形显示窗口相应位置将显示修改过的值,否 则原值不变。 (6) 各刀刀偏置的测定方法与G92指令对刀方法相同 (7) 基准刀转位到工作位置,重新进行回零操作。 相对刀偏法对刀注意事项: 1)装刀时,各刀的刀位点应与主轴中心等高,装刀时用钢直尺测 量刀尖到刀架台面的距离约为79.5~80mm的距离。若二者等高,试切端 面停车后,操作者用手摸端面应感觉平滑,看不到端面中心有尖点突 出。若二者不等高,应细微调整垫片高度。 2)为便于对刀与监控设备安全,对最大直径小于Φ30mm、长 50~60mm的小回转体零件的编程可作统一约定:①工件右端面与卡爪端 面之间的装夹长度近似为固定值105mm;②刀具伸出刀架侧面的长度近 似为固定值25mm;③编程时统一规定:采用直径编程;工件零点O选 在工件的右端面中心;用G92指令设定工件坐标系,程序起点H的工件 坐标为(100,50)且其与程序终点、换刀点三点重合;设定1号刀为
图4 相对刀偏法对刀的刀偏表 (六)选择非基准刀的刀号,手动换刀,用▲、▼键移动蓝色亮条到非 基准刀具的位置,如图5所示,让非基准刀的刀尖分别在主轴转动状态 目测对齐试切点A(用“点动+步进”方式,先对齐外圆面,后对齐端
面),这时CRT上显示的“相对实际坐标”的数值,就是该刀对基准刀的 刀偏置△X,△Z;分别将其输入到对应刀偏号的相应位置。 (7) 点动+步进 图5 测量刀偏数据 方式[或先 点动到附 近再MDI 运行G53 G01 XA ZA],重新 让基准刀 对准试切 点[此时 CRT显示 坐标为 (XA, ZA)],在 MDI方式 下,运行 程序:G91 G00(或 G01) X(100Φd) Z50;则基 准刀刀位 点处于程 序起点[工 件坐标系 坐标为 (100, 50)]的位 置。 Ⅱ. 加工最大直径小于30mm、长度为L(小于100mm)、程序原点选 在零件的右端面中心、直径编程的工件,用G54 G90 G00 X100 Z50指 令对刀的简要操作步骤: (一)装夹棒料,棒料伸出卡爪端面约(L+50)mm; (二)装刀,保证各刀的刀位点与主轴等中心高; (三)在系统软件中设定为直径编程方式; (四)开机后,基准刀在工作位置,回参考点;
小结: Ⅰ. 加工最大直径小于30mm、长度为L(小于100mm)、程序原点选 在零件的右端面中心、直径编程的工件,用G92 X100 Z50指令对刀的 简要操作步骤: (一)装夹棒料,棒料伸出卡爪端面约(L+50)mm; (二)装刀,保证各刀的刀位点与主轴等中心高; (三)在系统软件中设定为直径编程方式; (四)开机后,回参考点,将基准刀处于工作位置; (五)用点动方式[或为避免爬行用“MDI运行(G91 G00 X-120 Z220)+点动”]移动刀架到装夹的棒料右端面附近,在MDI功能子菜单下 (图3所示)按F2键,进入刀偏数据设置方式; 1、2、3、4号刀的刀偏 号分别为#0001、#0002、#0003、#0004,用▲、▼键移动蓝色亮条到各 刀对应的刀偏号位置,首先将刀偏号为#0000、#0001、#0002、#0003、 #0004的X偏置、Z偏置的数据均修改为零;用▲、▼键将蓝色亮条对准 基准刀的刀偏号位置处,按F5键设置基准刀为标准刀具,所在行变成红 色;用基准刀试切工件外径,记录试切点A的X机床坐标,在图4界面按 F1“X轴清零”,则CRT显示的“相对实际坐标”的X坐标为零;退刀停 车,测量已切削轴段的直径Φd;用标准刀具试切工件端面,记录试切 点A的Z机床坐标,在图4界面按F2“Z轴清零”,则CRT显示的“相对实际 坐标”的Z坐标为零;通过“点动+步进”或MDI方式[G91 G01 X-显示相对 坐标 Z-显示相对坐标]使基准刀重新回到试切点[此时CRT显示的相对实 际坐标为(0,0)]; 图3 MDI功能子菜单
90°外圆粗车刀,2号刀为90°外圆精车刀或60°尖刀(对刀基准刀),3号 刀为2.5~5mm宽的切断刀、4号刀为60°螺纹刀;加工内表面的刀具刀号 另定。其它尺寸的工件,设其最大直径为ΦD,工件长为L,则约定时只 需改变条件①中工件伸长约为(L+50)、条件③中程序起点的工件坐标 为(ΦD+70,50),其余条件可不变或根据具体情况作适当调整。 3)按上述条件装刀后,若CRT显示的非基准刀的X偏置在±10mm 的范围之内(切断刀因刀头结构特殊可能例外),则刀偏置可能测量较 正确,否则可能是测量方法不对或数控系统出现了“爬行”现象,需要重 新测定刀偏置。 4)在刀偏数据的输入与修改之前,应先设置刀库数据,将各刀设 定对应的刀偏号。
五.手动试切——相对刀偏法对刀的基本步骤
手动试切对刀中,如果确定了一把基准刀,且在刀偏表中输入它的 刀偏置为零,而且非基准刀相对于基准刀有一定的刀偏置,这种试切对 刀方法叫相对刀偏法对刀,具体又分为G92指令对刀和G54指令对刀两
种方法。使用这种对刀方法的程序结构形式具有以下特点: %×××× G92 X_ Z_(或G54 G90 G00 X_ Z_) M06 T0202 …... T0200 M06 T0101 …… T0100 …… 如下图2所示的对刀步骤流程图,G54指令对刀的步骤基本上与G92 指令对刀相同,区别仅在于前者要将后者的步骤⑧与⑩分别修正为步骤 ⑧’与⑩’。
三. 常用测量工具的测量与读数方法(演示说明)
介绍0.02mm精度的游标卡尺、0.01mm精度的千分尺、0.02mm精度的 深度游标卡尺的测量与读数方法。
四.华中世纪星教学型数控车床手动试切法对刀的基本原理
在数控车削中,手动试切对刀法由于不需添置昂贵的对刀、检测等 辅助设备,方法简单,而且加工铝棒、尼龙棒等软材质工件,即使高速 断续切削,刀尖也不容易崩落,因此被广泛地应用于教学型数控车床。 数控机床的机床坐标系是唯一固定的,CRT显示的是切削刀刀位点 的机床坐标,但为计算方便和简化编程,在编程时都需设定工件坐标 系,它是以零件上的某一点为坐标原点建立起来的X-Z直角坐标系统。 因此,对刀的实质是确定随编程变化的工件坐标系工件零点的机床坐标 以及确定数控程序调用的刀具相对于基准刀的刀偏置数值。手动试切对 刀的对刀模式为“试切→测量→调整”,其原理示意图如上图1所示。
八. 对手动试切对刀法的误差补偿
由于对刀的目的是使编程指令值与实际加工尺寸相一致,因此,可 以根据“自动试切圆柱轴段→测量→误差补偿”的思路改进手动试切对刀 法,设计一个简单的调试程序自动试切外圆——误差补偿的新对刀方 法,实现单件加工的快速精确对刀。 以工件坐标系方向为依据,确定实际测量尺寸与试切指令尺寸之间 的误差补偿方向,见表1举例。
用G92指令对刀后基准刀刀位点恰好处于程序起点位置,这种对刀 方便实习老师检查学生对刀的准确性和监控设备安全性,因此在教学实 习应用更广泛。而G54~G59指令对刀需将工件零点的机床坐标输入到数 控系统软件的零点偏置寄存器参数中,但加工前刀架不必处于程序起点 位置,便于批量生产,在生产中应用更广泛。
表1 自动试切圆柱轴段的实际测量尺寸与程序指令值的误差补偿举例(单位:mm)
试切轴 切削 段的程 刀具 序指令 类型 值
实际测量 尺寸
误差 误差补偿前 补偿 的刀偏置 方法
图9 绝对刀偏法对刀的刀偏表 注意:在刀偏表中只需要输入试切直径和试切长度,各刀的X、Z偏置 随后自动产生。
七. 手动试切对刀法的误差分析
在图2所示的手动对刀操作流程中,步骤⑥中由于用游标卡尺或千分 尺测量时不可避免存在测量误差,使得Φd数值有误差,导致步骤⑦中 工件零点的机床坐标计算不准确;在步骤⑨中,由于我校购置的华中世 纪星CJK6132A型CNC教学车床的定位精度和重复定位精度不太高,分 别为0.04mm/300mm、±0.01mm,使得基准刀按记录的试切点机床坐标 重回后却被发现其刀尖与工件试切点之间有微小的间隙,且当数控系统 不稳定地出现“爬行”现象后,二者的间隙甚至更大,由此验证了CRT显 示机床坐标的实际位置与理论位置有定位误差;而且非基准刀的刀尖也 难以目测对准试切点,因此非基准刀存在一定的刀偏置误差;另外,在 步骤⑩中,由于Φd很难测量准确,导致程序起点H的机床坐标计算不准 确,最后刀架实际可能不准确地停在程序起点位置上。上述误差,既有 系统误差也有随机误差,如果仅进行误差数据的分析与处理,只能尽量 减小误差,但很难完全消除误差。
六.手动试切——绝对刀偏法对刀的基本步骤
手动试切对刀中,如果没有确定一把刀作基准刀,且在刀偏表中每 把切削刀都有刀偏置,这种手动试切对刀方法叫绝对刀偏法对刀。使用 这种方法对刀的程序结构形式具有以下特点: %×××× T0202(无G92 或G54建立工件坐标系指令,无M06指令) M03 S×××× G90(或G91) G00 X_ Z_ …... T0101(无需取消上一把刀的刀补,就直接建立下一把刀的刀具补 偿) …… 对刀步骤:(工件坐标系零点设在工件右端面中心) 1)选择1号刀试切端面和外圆,分别记录试切点A点的ZA坐标和XA坐标 (图5标识的A点),退刀停车,测量试切轴段的直径尺寸,主轴正 转,点动到A点附近再MDI运行 “G53 G01 XA ZA”,将1号刀刀尖按记录 的坐标对齐A点。在图9刀偏表的#0001刀偏号一栏中,输入试切直径 (测量值)和试切长度0(0表示端面在工作坐标系的Z坐标为零); 2)选择2号刀,试切另一轴段,退刀停车,测量试切轴段的直径尺寸; 主轴正转,点动+步进方式,将2号刀刀尖目测对齐端面上试切点。在 图9刀偏表的#0002刀偏号一栏中,输入试切直径(测量值)和试切长 度0; 3)3号刀(以切削刃右尖点对刀)及其4Βιβλιοθήκη Baidu刀,与2号刀的对刀步骤相 同。
1)毛坯:φ30mm的棒料, 材料:LY12 2)常用工具:卡盘与刀架扳手、螺丝批、手锤、活动扳手等; 3)刀具与垫片:1号刀为90°外圆精车刀,2号刀为90°外圆粗车刀或 60°尖刀,3号刀为切断刀、4号刀为60°三角螺纹刀; 4)测量工具:0.02mm精度的游标卡尺、0.01mm精度的千分尺、 0.02mm精度的深度游标卡尺、150mm长的钢直尺; 5)油壶、刷子及清洁棉纱。
实验(二) 华中世纪星教学型数控车床的对刀操作
一.实验目的
1)掌握游标卡尺、千分尺、深度游标卡尺、钢直尺等的测量与读数 方法; 2)掌握数控车床手动试切法对刀的工作原理及基本步骤; 3)掌握用G92与G54~G59指令对刀操作的异同点; 4)对手动试切法对刀进行误差分析,并掌握其误差补偿方法。
二.实验设备和工具