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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第1章数控机床概述,第一节数控机床的产生和发展趋势,第二节数控机床的基础知识,第一节数控加工工艺的基础知识,数控加工工艺的特点,数控加工与普通机床加工在方法与内容上有许多不同之处，最大的不同表现在控制方式上。,数控加工工艺的内容十分具体,数控加工的工艺处理相当严密,返回,下一页,第一节数控机床的产生和发展趋势,数控加工工艺的主要内容,编程是实现数控加工的重要工作之一。除厂编程之外，数控加工还包括编程前必须要做的一系列工艺准备工作及编程后的后置处理工作。一般来说，数控加工工艺主要包括以下几个方面的内容:,通过数控加工的适应性分析，选择并确定进行数控加工的零件的内容;,结合加工表面的特点和数控设备的功能对零件进行数控加工的工艺分析，明确加工内容和技术要求，在此基础上确定零件的加工方案，划分和安排加工工序;,设计数控加工工序(如工步的划分、零件的定位、夹具与刀具的选择、切削用量的确定等);,下一页,返回,上一页,第一节数控加工工艺的基础知识,选择对刀点、换刀点的位置，确定加工路线，考虑刀具的补偿;,根据编程的需要，对零件图形进行数学处理和计算;,编写加工程序单(自动编程时为源程序，由计算机自动生成目标程序加工程序);,按程序单制作控制介质(如穿孔纸带、磁带、磁盘等);,检验与修改加工程序;,首件试加工以进一步修改加工程序，并对现场问题进行处理;,编制数控加工工艺技术文件(如数控加工工序卡，程序说明卡，走刀路线图等)。,下一页,上一页,返回,第一节数控加工工艺的基础知识,数控加工工艺的适应性,根据数控加工的优缺点及国内外大量应用实践，一般可按适应程度将零件分为下列三类:,最适应类,形状复杂、加工精度要求高、用普通机床无法加工或虽然能加工但很难保证产品质量的零件。,能用数学模型描述的复杂曲线或曲面轮廓零件。,具有难测量、难控制进给、难控制尺寸的不开敞内腔的壳体或盒形零件。,必须在一次装夹中合并完成铣、锁,惚、铰或攻螺纹等多工序的零件。,下一页,上一页,返回,第一节数控加工工艺的基础知识,较适应类,在普通机床上加工时极易受人为因素(如情绪波动、体力强弱、技术水平高低等)干扰、零件价值又高、一旦质量失控便造成重大经济损失的零件。,在普通机床上加工时必须制造复杂的专用工装的零件。,需要多次更改设计后才能定型的零件。,在普通机床上加工需要作长时间调整的零件。,用普通机位加工时生产率很低或体力劳动强度很大的零件。,下一页,上一页,返回,第一节数控加工工艺的基础知识,不适应类,生产批量大的零件(当然不排除其中个别工序用数控机床加工)。,需要通过较长占机时间调整加工内容(如:以毛坯的粗基准定位来加工第一个精基准的工序等)。,装夹困难或完全靠找正定位来保证加工精度的零件。,上一道工序加工余量很不稳定的零件。,必须用特定的工艺装备协调加工的零件(如必须按专用工装协调的孔及采集编程用的数据有困难的零件)。,按某些特定的制造依据(如样板、样件、模胎等)加工的型面轮廓(主要原因是取数据难，易与检验依据发生矛盾，增加编程难度)。,上一页,返回,第二节数控加工工艺分析,被加工对象的工艺分析,为了减少失误和返工，在选择和决定数控加工内容、制定零件加工工艺的过程中，编程人员应根据数控加工基本特点及所用数控机床的功能和实际工作经验，对零件图进行工艺性分析。,被加工对象轮廓要素分析,被加工对象的尺寸分析,被加工对象的基准分析,被加工对象的结构工艺性分析,零件的结构设计与数控加工的工艺性,下一页,返回,第二节数控加工工艺分析,数控加工工艺方案的确定,确定加工方案时，首先应根据主要表面的精度和表面粗糙度的要求，初步确定为达到这些要求所需要的加工方法。零件上精度较高表面的加工，常常是通过粗加工、半精加工和精加工逐步达到的。例如，对于孔径不大的IT7级精度的孔，最终加工方法取精铰时，则精铰孔前通常要经过钻孔、扩孔和粗铰孔等加工。但对这些表面仅仅根据质量要求选择相应的最终加工方法是不够的，还应正确地确定从毛坯到最终成形的加工方案。,表,2-1,列出了孔的钻、锁、铰等几种加工方法所能达到的精度等级，仅供参考。,下一页,上一页,返回,第二节数控加工工艺分析,数控加工方法的选择,加工方法的选择原则是保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求。由于获得同一级精度及表面粗糙度的加工方法有许多，因而在实际选择时，要结合零件的形状、尺寸大小和热处理要求等全面考虑。此外，还应考虑生产率和经济性的要求，以及工厂的生产设备等实际情况。,孔系零件的加工,这类零件孔数较多，孔间位置精度要求较高，宜用直线控制的数控钻与镗床加工。,下一页,上一页,返回,第二节数控加工工艺分析,旋转体零件的加工,这类零件适用于数控车床或数控磨床加工。,模具型腔的加工,一般情况下，该类零件型腔表面复杂、不规则，表面质量及尺寸精度要求高，且常采用硬、韧的难加工材料，此时可考虑选用数控电火花机床成形加工。,平面与曲面轮廓零件的加工,平面轮廓零件的轮廓多由直线和圆弧组成，一般在2轴联动的铣床上加工。,下一页,上一页,返回,第二节数控加工工艺分析,平板形零件的加工,该类零件可选择数控电火花线切割机床加工。,板材零件的加工,这类零件可根据零件形状考虑采用数控剪板机，数控板料折弯机及数控冲压机加工。,上一页,返回,第三节数控加工刀具和机床夹具,数控加工刀具,切削用量的确定,数控切削用量主要包括背吃刀量、主轴转速及进给速度等。对车、铣、钻、铰、锁孔与攻螺纹等的不同切削用量都应编入加工程序。,数控机械加工的背吃刀量、切削速度和进给速度的确定原则如下:,切削速度提高切削速度是提高生产率的一个措施。但切削速度与刀具耐用度的关系比较密切，随着切削速度的增大，刀具的耐用度将急剧下降。故切削速度的选择主要取决于刀具耐用度。,下一页,返回,第三节数控加工刀具和机床夹具,进给速度进给速度应根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和工件材料来选择。,背吃刀量在机床、工件和刀具的刚度允许的情况下，背吃刀量等于加工余量。这是提高生产率的一个有效措施。,确定对刀点与换刀点,对刀点就是刀具相对于工件运动的起点。在编程时不管实际上是刀具相对工件移动，还是工件相对刀具移动，都是把工件看做静止，而刀具在运动。对刀点可以设在被加下零件上，也可以设在与零件定位基准有固定尺寸联系的夹具上的某一位置。选择对刀点时要考虑到找正容易，编程方便，对刀误差小，加工时检查方便、可靠。具体选择原则如下:,下一页,上一页,返回,第三节数控加工刀具和机床夹具,对刀点应尽量选在零件的设计基准或工艺基准上,对刀点应选在便于观察、检测和对刀方便的位置上,对于建立了绝对坐标系的数控机床，对刀点最好选在该坐标系.的原点上，或者选在已知坐标值的点上，以便于坐标值的计算，对刀误差可以通过试切加工结果进行调整,下一页,上一页,返回,第三节数控加工刀具和机床夹具,数控机床夹具,数控机床是先进的高精度、高效率、高自动化程度的加工设备。为了充分、有效地发挥数控机床本身的效能，要求工件的定位夹紧装置能满足数控机床的要求，即具有高精度、高效率和高自动化程度。,数控机床夹具的设计要求,空间要求数控机床能一次安装工件后加工多个表面，因此要求夹具能在空间上满足各刀具均有可能接近所有待加工表面。此外，夹具也应不与机床有任何干涉。,快速重调要求，在更换加工工件时，要求夹具具有快速重调或更换定位夹紧元件的功能。将夹具设计成能在机床工作区外也可作工件更换,下一页,上一页,返回,第三节数控加工刀具和机床夹具,定位要求工件在夹具中应完全定位，且工件的基准相对于机床原点应有严格的确定位置，夹具在机床上也应完全定位，夹具上的每个定位面相对机床原点均应有精确的坐标尺寸，以满足在数控加工中定位和安装的要求。,精度要求由于数控机床具有连续多型面自动加工的特点，所以对数控机床夹具的要求比一般机床夹具精度与刚度都高，这样可减少工件在夹具中的定位误差、夹紧误差及粗加工中的变形误差。,下一页,上一页,返回,第三节数控加工刀具和机床夹具,夹具的选择要求,数控加工的特点对夹具提出厂两个基本要求:一是要保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定;二是能协调零件与机床坐标系的尺寸。除此之外，尚需考虑下列几点:,当零件加工批量小时，尽量采用组合夹具、可调式夹具及其他通用夹具;,当成批生产时，考虑采用专用夹具，但应力求结构简单;,夹具尽量要开敞，其定位、夹紧机构元件不能影响加工中的走刀，以免产生碰撞;,装却零件要方便可靠，以缩短准备时间，有条件时，批量较大的零件应采用气动或液压夹具、多工位夹具等;,上一页,下一页,返回,第三节数控加工刀具和机床夹具,在数控车床、车削中心和磨床上加工回转体工件时，一般采用能适应一定直径范围工作的通用快速自动夹紧卡盘，当工件几何尺寸超出范围时，则需要更换卡爪或另一种卡盘;,在加工中心上加工以底面作定位的箱体零件时，则可选用当前较新颖的以槽系或孔系为基座的组合夹具，再配以一定量的定位、夹紧元件组合即可;,在加工中心加工不规则形状或同时在托板上需加工多个相同或不相同的工件时，则需设计与配备专用夹具,上一页,下一页,返回,第三节数控加工刀具和机床夹具,数控车床常用夹具及典型装夹方式,车床类夹具常用的类型有:加工盘套零件的三爪自定心卡盘、加工轴类零件的拨盘与顶尖和机床通用附件的自定心中心架与自动转塔刀架等。,用于盘类零件的夹具加工盘类零件常用三爪自定心卡盘。,图,2-5,所示为快速可调卡盘。,图,2-6,所示为液压传动三爪自定心卡盘。,图,2-7,所示为一自动更换车床卡盘卡爪用的装置。,用于轴类零件的夹具在数控车床上加工轴类零件时，毛坯装在主轴顶尖和尾座顶尖间，工件由主轴上的拨动卡盘带动旋转。这时拨动卡盘应满足以下要求:粗加工时可以传递大转矩;能快速由用顶尖加工改变为用卡盘加工。,图,2-8,为自动夹紧拨盘结构。,上一页,下一页,返回,第三节数控加工刀具和机床夹具,自定心中心架,图,2-9,为数控自定心中心架。该中心架可以减少加工细长轴时轴的受力变形，并提高其加工精度。,数控铣床用夹具的主要类型,大致上可分为通用类、组合夹具类与专用类三种。,通用类夹具,根据应用不同，通用类夹具又可分为:适于小批生产可供多次重复使用的不可调通用夹具;适于成组加工、由基础组合件组装、仅制造少量专用调整安装件的可调通用夹具;适于成批生产的通用性强的机床标准附件等。,下一页,上一页,返回,第三节数控加工刀具和机床夹具,专用夹具,专用夹具的结构固定，仅适用于某一个具体零件的具体工序，在数控机床上，只是在所有可调整夹具不能使用的情况下才使用这种夹具。,组合夹具类,随着产品更新换代速度的加快，数控与柔性制造系统应用日益增多，作为与机床相配套的夹具也应具有柔性化的特点，以及时地适应加工品种和规模变化的需要。实现柔性化的重要方法是组合法。,下一页,上一页,返回,第三节数控加工刀具和机床夹具,图,2-14,所示为槽系组合夹具组装过程示意图。,孔系为新式的结构，与槽系相比有以下优点:,结构刚性比有纵横交错的槽为好;,孔比槽易加工，制造工艺性好;,安装方便，组装中靠高精度的销孔定位，比槽系操作简单;,系孔便于实现计算机辅助组装设计。,上一页,返回,第四节数控加工工艺路线的确定和工艺文件的编制,数控加工工艺路线的确定,数控加工的工艺路线设计不是从毛坯到成品的整个工艺过程，是几道数控加工工序工艺过程的概括。在划分工序时，一定要根据零件的结构与工艺性，所用机床的功能，零件数控加工内容的多少、装夹方式、次数及本单位生产的条件等具体情况来确定。零件的加工采用工序集中的原则还是采用工序分散的原则，也要根据实际需要和生产条件来确定。,下一页,返回,第四节数控加工工艺路线的确定和工艺文件的编制,工序的划分,根据数控加工的特点，数控加工工序的划分一般可按下列方法进行:,按所用刀具划分工序为了减少换刀次数、减少空程时间，可以按所用刀具划分工序,根据装夹定位划分工序按零件结构特点将加工部位分成若干部分，每次安排(即每道工序)加工其中一部分或几部分，每一部分可用典型刀具加工。,以粗、精加工划分工序,以加工部位划分工序,下一页,上一页,返回,第四节数控加工工艺路线的确定和工艺文件的编制,加工顺序的安排,加工顺序安排应根据零件的结构和毛坯状况，以及定位安装与夹紧的需要来考虑，重点是保证定位夹紧时工件的刚性以保证加工精度。加工顺序安排一般应按下列原则进行:,先安排内形、内腔加工工序，后安排外形加工工序;,上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧;,在同一次安装中进行的多道工序，应先将对工件刚性破坏较小的工序放在前面。,以相同定位、夹紧方式或同一把刀具加工的工序，最好在一次定位夹紧后连续进行加工，以减少重复定位次数、换刀次数与挪动压紧元件的次数;,下一页,上一页,返回,第四节数控加工工艺路线的确定和工艺文件的编制,确定走刀路线和安排工步顺序,走刀路线不但包括厂工步的内容，也反映出工步顺序，是刀具在整个加工工序中的运动轨迹。走刀路线是编程的重要依据之一，因此，在确定走刀路线时最好画一张工序简图，将已经拟订出的走刀路线画上去(包括进、退刀路线)，这样可为编程带来很大方便。工步的划分与安排一般可根据走刀路线来进行，在确定走刀路线时，主要考虑下列几点:,下一页,上一页,返回,第四节数控加工工艺路线的确定和工艺文件的编制,为保证工件轮廊表面在加工后的表面粗糙度要求，精加工时，最终轮廊应安排在最后一次走刀连续加工出来;,选择最短走刀路线，以减少空行程时间、提高加工效率;,要选择工件在加工后变形较小的路线，例如对细长零件或薄板零件，应分几次走刀加工到最后尺寸，或采用对称去余量法安排走刀路线;,在确定刀具的进退刀(切入与切出)路线时，应尽量减少在轮廊处停刀，以避免切削力突然变化造成弹性变形而留下刀痕，一般应沿着零件表面的切向进入和退出切削，尽量避免沿工件轮廓面垂直方向进、退刀而划伤工件,下一页,上一页,返回,第四节数控加工工艺路线的确定和工艺文件的编制,工艺文件的编制,数控加工工艺文件既是数控加工的依据、产品验收依据，也是操作者需要遵守、执行的规程，它是编程员在编制加工程序单时做出的与程序单相关的技术文件。编写数控加工工艺文件是数控加工工艺设计的重要内容之一。有的技术文件则是加工程序的具体说明或附加说明，目的是让操作者更加明确程序的内容、安装与定位方式、各个加工部位所选用的刀具及其他问题。工艺文件主要包括数控加工工序卡、数控加工走刀路线图、数控刀具调整单、数控机床调整单、加工程序单等。下面介绍几种常用数控加工工艺文件。,下一页,上一页,返回,第四节数控加工工艺路线的确定和工艺文件的编制,数控加工走刀路线图,走刀路线是刀具在整个加工工序中的运动轨迹，它不但包括了工步的内容，也反映出工步的顺序。走刀路线是编写程序的重要依据之一。,数控加工工序卡,数控加工工序卡与普通加工工序卡有许多相似之处，不同的是该卡中还应反映使用的辅具、刃具切削参数、切削液等，它是操作人员按照数控加工工艺进行数控加工的主要指导性工艺文件。工序卡应按已确定的工步顺序填写。,表,2-2,为加工中心上数控镜铣削工序卡。,下一页,上一页,返回,第四节数控加工工艺路线的确定和工艺文件的编制,数控机床调整单,数控机床调整单是机床操作人员在加工前调整机床的依据。它包括机床控制面板开关调整单和数控加工零件安装、零点设定卡片两部分。,填与数控机床调整单时，应注恿以下几点:,对于由程序中给出速度代码(如给出Fl,F2等)而其进给速度由拨盘拨入的情况，在数控机床调整单中应给出各代码的进给速度值。,对于有刀具半径补偿运算的数控系统，应将实际所用刀具半径值记入数控机床调整单。在有刀具长度和半径补偿开关组的数控系统中，应将每组补偿开关记入数控机床调整单。,下一页,上一页,返回,第四节数控加工工艺路线的确定和工艺文件的编制,若程序中不要求垂直校验时，应在数控机床调整单的垂直校验开关位置栏内填入“断”。这时不检查程序段中字符数日是奇数还是偶数。,冷却方式开关给出的是油冷还是雾冷。,数控刀具调整单,数控刀具调整单主要包括数控刀具卡以下简称刀具卡)和数控刀具明细表(以下简称刀具表)两部分。,数控加工时，对刀具的要求十分严格，一般要在机外对刀仪上，事先调整好刀具的直径和长度。刀具卡主要反映刀具编号、刀具结构、刀柄规格、组合件名称代号、刀片型号和材料等，它是组装刀具和调整刀具的依据。刀具卡的格式见,表,2-4,；刀具表是调刀人员输入刀具调整参数的主要依据。刀具表的格式见,表,2-5,下一页,上一页,返回,第四节数控加工工艺路线的确定和工艺文件的编制,加工程序单,加工程序单是编程员根据工艺分析情况，经过数值计算、按照机床特定的指令代码编制的。它是记录数控加工工艺过程、工艺参数、位移数据的清单，也是手动数据输人(MDI)和置备纸带、实现数控加工的主要依据。不同的数控机床、不同的数控系统，加工程序单的格式也不同。,表,2-6,为数控车削加工程序单示例。,上一页,返回,表2-1 IT13-IT7孔加工方式,返回,图2-5快速可调卡盘,返回,图2-6液压传动三爪自定心卡盘,返回,图2-7自动更换卡盘卡爪装置,返回,图2-8自动夹紧拨盘结构,返回,图2-9数控自定心中心架,返回,图2-14槽系组合夹具,返回,表2-2工序卡,返回,表2-4刀具卡,返回,表2-5刀具表,返回,表2-6加工程序单,返回,第3章数控车床及程序编制,第一节数控车床概述,第二节数控车床编程基础,第三节数控车床实训项目,第一节数控车床概述,数控车床的分类和布局,车削加工一般是通过工件的旋转和刀具的进给完成切削过程的。其主要加工对象是回转体零件，包括车外圆、车端面、切断和车槽、钻中心孔、钻孔、车孔、铰孔、惚孔、车螺纹、车圆锥面、车成形面、滚花和攻螺纹等。但由于数控车床是自动完成内外圆柱面、圆锥面、圆弧面、端面、螺纹等工序的切削加工的，所以数控车床特别适合加工形状复杂的轴类或盘类零件。,返回,下一页,第一节数控车床概述,数控车床的分类,随着数控车床制造技术的不断发展，产品的规格不断增多，对数控车床的分类可以采用不同的方法。,按主轴的配置形式分类,卧式数控车床主轴轴线处于水平位置的数控车床。,立式数控车床。主轴轴线处于垂直位置的数控车床。,还有具有两根主轴的车床，称为双轴卧式数控车床或双轴立式数控车床。,下一页,返回,上一页,第一节数控车床概述,按数控系统控制的轴数分类,两轴控制的数控车床。机床上只有一个回转刀架，可实现两坐标控制。,四轴控制的数控车床。机床上有两个独立的回转刀架，可实现四轴控制。,下一页,上一页,返回,第一节数控车床概述,数控车床的布局,数控车床采用伺服电动机经滚珠丝杠，将运动传到滑板和刀架，实现Z向(纵向)和X向(横向)进给。数控车床也有加工各种螺纹的功能，一般地，伺服电动机驭动主轴旋转，主轴箱内安装有脉冲编码器，主轴的运动通过同步齿形带1:1地传到脉冲编码器。当主轴旋转时，脉冲编码器便给数控系统发出检测脉冲信号，使主轴电动机的旋转与刀架的切削进给保持同步关系，即实现加工螺纹时主轴转一转，刀架Z向移动工件一个导程的运动关系。,下一页,上一页,返回,第一节数控车床概述,数控车床的主轴、尾座等部件相对床身的布局形式与卧式车床基本一致，刀架和导轨的布局形式则发生厂根本的变化，这是因为刀架和导轨的布局形式直接影响数控车床的使用性能及机床的结构和外观。另外，数控车床上都设有封闭的防护装置。,床身和导轨的布局数控车床床身导轨与水平面的相对位置如,图,3-1,所示。,刀架的布局数控车床的刀架是机床的重要组成部分。刀架是用于夹持切削刀具的，因此其结构直接影响机床的切削性能和切削效率。总体来说刀架大致可以分两大类，即排刀式刀架和转塔式刀架。有的车削中心还采用带刀库的自动换刀装置。,下一页,上一页,返回,第一节数控车床概述,转塔式刀架也称刀塔或刀台，转塔式刀架有立式和卧式两种结构形式。转塔刀架是一刀多位的自动定位装置，通过转塔头的旋转、分度和定位来实现机床的自动换刀动作。,回转刀架在机床上的布局形式有两种。一种是用于加工盘类零件的回转刀架，其回转轴垂直于主轴;另一种是用于加工轴类和盘类零件的回转刀架，其回转轴平行于主轴。,四坐标控制的数控车床，床身上安装有两个独立的滑板和回转刀架，故称为双刀架四坐标数控车床。其上每个刀架的切削进给量是分别控制的，因此两刀架可以同时切削同一工件的不同部位，既扩大厂加工范围，又提高了加工效率。,下一页,上一页,返回,第一节数控车床概述,典型数控车床(MJ一50)简介,MJ-50型数控车床由济南第一机床厂生产，配有日本FANUC-OTE、德国SIEMENS或台湾HUST-11T三种数控系统。,MJ-50数控车床的外观及部件MJ-50数控车床为两坐标连续控制的卧式车床。如,图,3-2,所示,下一页,上一页,返回,第一节数控车床概述,数控车床的传动和结构,主传动系统及主轴部件,主运动传动系统以MJ-50数控车床为例，其传动系统图如,图,3-3,所示。其中主运动传动系统由功率为11/15KW的AC伺服电动机驭动，经一级1:1的带传动带动主轴旋转，使主轴在353500r/min的转速范围内实现无级调速。主轴箱内部省却厂齿轮传动变速机构，因此减少了原齿轮传动对主轴精度的影响，且维修方便。,主轴部件数控车床主轴部件的精度、刚度和热变形对加工质量有直接影响。,图,3-4,所示为MJ-50数控车床主轴结构。,下一页,上一页,返回,第一节数控车床概述,进给传动系统及传动装置,进给传动系统数控车床的进给传动系统是控制X,Z坐标轴的伺服系统的主要组成部分。,进给系统传动装置,X轴进给传动装置。,图,3-6,是MJ-50数控车床X轴进给传动装置的结构简图。,Z轴进给传动装置。MJ-50数控车床Z轴进给传动装置如,图,3-7,所示。,下一页,上一页,返回,第一节数控车床概述,自动回转刀架和机床尾座,自动回转刀架数控车床的自动回转刀架的转位换刀过程为:接收到数控系统的换刀指令后，刀盘松开-刀盘旋转到指令要求的刀位一刀盘夹紧并发出转位结束信号。,图,3-8,所示为MJ-50数控车床的回转刀架结构简图。,机床尾座以MJ-50数控车床的尾座为例。,图,3-9,为尾座结构简图。尾座体的运动由滑板带动移动。尾座体移动后，由手动控制的液压缸将其锁紧在床身上。,上一页,返回,第二节数控车床编程基础,数控车床编程的特点,工件坐标系,工件坐标系应与机床坐标系的坐标方向一致:X轴对应工件径向;Z轴对应工件轴向C轴(主轴)的运动方向从机床尾架向主轴看，逆时针为+C向，顺时针为-C向。如,图,3-10,所示。,工件坐标系原点应选择在便于测量或对刀的基准位置，一般设置在工件的右端面或左端面上。,下一页,返回,第二节数控车床编程基础,直径编程和半径编程,在数控车削加工的程序编制中，X轴的坐标值取零件图中的直径值或半径值，通过参数设定来选择。直径编程如,图,3-11,所示，图中A点的坐标值为(30,80),B点的坐标值为(40,60)。采用直径尺寸编程与零件图中的尺寸标注一致，这样可以避免尺寸换算过程中造成的错误，给编程带来很大方便。,切削起始点的确定,对于车削加工，进刀时采用快速进给速度接近工件切削起点附近的某个点后，再改用切削进给速度运行。切削起点的确定与工件毛坯的余量大小有关，应该以刀具快速运行到该点,时刀尖不与工件发生碰撞为原则。切削起始点的确定如,图,3-12,所示。,下一页,上一页,返回,第二节数控车床编程基础,数控车床编程指令的功能,数控车削加工程序的结构,根据数控车削加工的动作顺序可以归纳出编制程序控制数控车床进行加工的顺序规律,为:程序号程序段号(指明加工动作顺序的先后)设定机床主轴转速设定机床主轴旋转方向启动机床主轴设定加工刀具设定工件坐标系从起始点快速接近被加工工件设定切削加工的运行速度指定加工运行轨迹的类型给定加工运行轨迹的参数 返回到换刀点换刀一继续进行加工，直至加工完毕 返回到起始点换为加工开始时的第一把刀具关闭机床主轴的转动一程序结束。,下一页,上一页,返回,第二节数控车床编程基础,数控车床加工准备类指令(FANUC数控系统),数控编程指令功能有准备功能(G功能)、辅助功能(M功能)、进给功能(F功能)、主轴转速功能(S功能)、刀具功能(T功能),由于不同的数控系统有不同的指令方法和含义，具体应用时应该参照数控机床的编程说明书。,SX X主轴转速,M03主轴顺时针旋转,M04主轴逆时针旋转,M05主轴停止旋转,M08 切削液开,M09切削液关,下一页,上一页,返回,第二节数控车床编程基础,M30程序结束,G21(G20)米制(英制)单位选择,G98/G99进给位移量,G99指令的F直接指定刀具每分钟的进给量，如,图,3-13,所示。G98后的F指定每分钟的进给量，单位是um/min，有小数点的单位是mm/min。G98为模态指令，在程序中指定后，直到G98指令被G99替代前，一直持续有效。,G92(或G50)工件坐标系设定指令,G50坐标系平移(仅限于FANUC系统用标准组数控代码),G00快速定位,Fx x运行速度设定,上一页,返回,第三节数控车床实训项目,数控车削加工套类零件实训内容及步骤,套类零件如,图,3-14,所示，数控车削加工套类零件实训内容及步骤见,表,3-1,数控车削套类零件实训任务书,套类零件如,图,3-15,所示，数控车削套类零件实训任务书见,表,3-2,返回,图3-1数控车床的布局形式,返回,图3-2 MJ-50数控车床的外观图,返回,图3-3 MJ-50数控车床传动系统图,返回,图3-4 MJ-50数控车床主铀部件,返回,图3-6 MJ-50数控车床X东由讲给传动装置的结构简图,返回,图3-7 MJ-50数控车床Z东由讲给传动装置简图,返回,图3-8 MJ-50数控车床的回转刀架结构简图,返回,图3-9尾座结构简图,返回,图3-10数控车床坐标系,返回,图3-11 直径编程,返回,图3-12切削起始点的确定,返回,图3-13 G98/G99指令的使用,返回,图3-14套类零件(锥齿轮)实训图,返回,表3-1数控车削加工套类零件实训内容及步骤,下一页,表3-1数控车削加工套类零件实训内容及步骤(2),下一页,上一页,表3-1数控车削加工套类零件实训内容及步骤(3),下一页,上一页,表3-1数控车削加工套类零件实训内容及步骤(4),返回,上一页,图3-15套类零件实训图,返回,表3-2数控车削套类零件实训任务书,下一页,表3-2数控车削套类零件实训任务书(2),下一页,上一页,表3-2数控车削套类零件实训任务书(3),返回,上一页,第4章数控铣床及程序编制,第一节数控铣床概述,第二节数控铣床编程基础,第三节数控铣床实训项目,第一节数控铣床概述,数控铣床的组成和布局,数控铣床是一种用途广泛的机床，加工中心、柔性制造单元等都是在其基础上发展起来的。它主要用于各类较复杂平面、曲面和壳体类零件的加工，如各类模板、样板、叶片、凸轮、连杆和箱体等。,数控铣床的布局形式有以下三种:,卧式数控铣床,主轴轴线平行于水平面，为了扩大加工范围、扩充功能，常采用增加数控转盘或万能数控转盘来实现4,5坐标加工，可以省却很多专用夹具或专用角度成形铣刀，适合加工箱体类零件及在一次安装中改变工位的零件。由于卧式数控铣床的横向运动通常是连续的，所以不设专门固定圆盘铣刀刀杆的移动拖板与托架，如,图,4-1,所示。,返回,下一页,第一节数控铣床概述,数控立式铣床,一般的数控铣床是指规格较小的升降台数控铣床，其工作台宽度多在400 mm以下，一般都采用工作台移动、升降，主轴不动方式，与普通立式升降台铣床差不多。,数控立铣床多为三坐标联动机床，即可以同时控制三个坐标轴运动(见,图,4-2,)。,也有一些数控立铣床只能同时控制三个坐标中的两个坐标联动，第三个坐标轴只能沿一个方向做等距离的周期移动，这种数控立铣床称为两轴半控制铣床。,此外，还有机床主轴可以绕X,YZ坐标轴中的其中一个或两个轴做数控摆角运动的四坐标和五坐标数控立铣床。,下一页,返回,上一页,第一节数控铣床概述,立卧两用数控铣床,主轴方向可以更换，在一台机床上既能进行立式加工，又能进行卧式加工。主轴方向的更换方法有手动和自动两种，可以配上数控万能主轴头，主轴头可以任意转换方向，柔性极好。,下一页,上一页,返回,第一节数控铣床概述,数控铣床的关键传动结构,以XKA5750数控铣床为例，讲解数控铣床的关键传动结构。,机床传动系统图,XKA5750机床传动系统图如,图,4-3,所示，主运动是铣床主轴的旋转运动，由装在滑枕后部的交流主轴伺服电动机驭动。,升降台目动平衡装置,图,4-4,所示为升降台升降传动部分。,上一页,返回,第二节数控铣床编程基础,数控铣床的坐标系统,编程时，无论机床实际加工时是刀具移动还是被加工工件移动，都一律假定被加工工件相对静止不动，而是刀具在移动，这就需要坐标系。数控铣床的坐标系规定使用右手笛卡儿坐标系。确定数控铣床的标准坐标系统时，若加工时工件固定不动，刀具运动，则坐标系正方向字母不带撇，反之，则正方向字母带撇。传递切削动力的主轴为Z轴，刀具远离工件的方向作为坐标的正方向。,下一页,返回,第二节数控铣床编程基础,数控铣床坐标系的原点，称为机床原点(机床零点)，也称作参考点。该点是机床上一个固定的点，对立铣床而言，一般是在X轴、Y轴、Z轴正向的极限位置上。机床起动后，首先要将机床的位置回零，即各轴都移动到机床零点。这样在执行程序时，才能有正确的工件坐标系。,下一页,上一页,返回,第二节数控铣床编程基础,数控铣床的系统功能,数控铣床的系统功能主要有五类:,准备功能,准备功能亦称G功能，主要是用来指令机床的动作方式。它由地址字G及其后面的两位数字组成。需要指出的是:不同的数控系统具有不同的G代码，一定要根据机床说明书中所规定的代码进行编程。,表,4-1,是日本FANUC公司铣镜类数控系统的部分G功能指令。,下一页,上一页,返回,第二节数控铣床编程基础,绝对编程和增量编程指令G90,G91,快速点定位指令G00,直线插补指令G01,圆弧插补命令G02、G03,暂停指令G04,米制输入和英制输入指令G21、G20,刀具长度补偿指令G43、G44,G49,刀具半径补偿指令G41、G42,G40,下一页,上一页,返回,第二节数控铣床编程基础,辅助功能,辅助功能也称M功能，由地址字M及其后两位数字组成。辅助功能是用来指令机床辅助动作及状态的，如主轴旋转方向和起动、停止，切削液供给和关闭，夹具夹紧和松开、更换刀具等功能。,表,4-2,是数控机床常用的辅助功能表。,表4-2中的M00是指在指定程序段完成后，进给运动、主轴回转、切削液等均停止，以便进行手动操作。若要继续执行加工程序，必须重新按启动按钮。,进给功能,进给功能用来指定刀具相对于工件的进给速度。,下一页,上一页,返回,第二节数控铣床编程基础,主轴转速功能,主轴转速功能也称为S功能，用于指定主轴转速。一般是直接指定转速,也有用二位代码法指定的。,刀具功能,刀具功能是用来选择刀具和进行刀具补偿调用的，一般由T后接四位数字组成，前两位是刀具号，后两位是刀具补偿值组别号。,下一页,上一页,返回,第二节数控铣床编程基础,数控铣床的编程方法,子程序,在一个加工程序的若干位置上，如果存在按某一固定顺序重复出现的内容，为了简化程序可以把这些重复的内容抽出，按一定格式编成子程序，然后像主程序一样将它们输入到程序存储器中。主程序在执行过程中如果需要某一子程序，可以通过调用指令来调用子程序，执行完子程序后可再返回主程序，继续执行后面的程序段。,为了进一步简化程序，子程序还可以调用另一个子程序，这称为子程序的嵌套。,下一页,上一页,返回,第二节数控铣床编程基础,子程序的格式,子程序的调用,调用子程序格式:,下一页,上一页,返回,第二节数控铣床编程基础,子程序的执行程序的执行过程举例说明如下:,下一页,上一页,返回,第二节数控铣床编程基础,刀具位置补偿指令G45,G46,G47、G48,刀具位置补偿指令是非模态指令,仅在指定的程序段中有效，其补偿值用D代码设定。,G45，刀具沿运动方向上增加一个补偿值;G46，刀具沿运动方向上减少一个补偿值;G47，刀具沿运动方向上增加两个补偿值;G48，刀具沿运动方向上减少两个补偿值。,镜像加工指令G11,G12,G13,镜像加工主要用于零件图形是对称的场合。G11用于零件图形对称于Y轴，G12用于零件图形对称于X轴，G13用于零件图形对称于原点。程序格式为,下一页,上一页,返回,第二节数控铣床编程基础,固定循环指令,在数控加工中，一般来说，一个动作就应编制一条程序段。但是在孔加工时，往往要经过快速接近工件、以工进速度进行孔加工及孔加工完后快速退回三个固定动作，这就有必要将这一类相近的动作过程编制成不同的固定循环指令。固定循环功能主要用于孔加工，包括钻孔、镜孔、攻螺纹等，使用一个程序段就可以完成一个孔加工的全部动作。继续加工孔时，如果孔加工动作无须变更，则程序中所有模态的数据都可以不写，因此可以大大简化程序。固定循环功能及指令见,表,4-4,下一页,上一页,返回,第二节数控铣床编程基础,固定循环的动作孔加工固定循环通常由以下6个动作组成:,动作1X轴和Y轴定位，刀具快速定位到孔加工的位置。,动作2快进到R点，刀具自初始点快速进给到R点(准备切削位置)。,动作3孔加工，以切削进给方式执行孔加工的动作。,动作4在孔底的动作，包括暂停、主轴准停、刀具移位等动作,动作5返回到R点，继续下一步的孔加工。,动作6快速返回到初始点。,固定循环的动作如,图,4-10,所示。图中用虚线表示快速进给，用实线表示切削进给。,下一页,上一页,返回,第二节数控铣床编程基础,使用固定循环功能注意事项,在使用固定循环之前，必须用辅助功能使主轴旋转。,当使用了主轴停转指令之后，一定要注意再次使主轴回转,在固定循环方式中，其程序段必须有X,Y,Z轴(包括R)的位置数据，否则不执行固定循环。,撤销固定循环指令除了G80外，G00,C01、C02,C03也能起撤销作用，因此编程时要注意。,在固定循环方式中，G43,G44仍起着刀具长度补偿的作用,操作时应注意，在固定循环中途，若利用复位或急停使数控装置停止，但这时孔加工方式和孔加工数据还被存储着，所以在开始加工时要特别注意，使固定循环剩余动作进行完成,下一页,上一页,返回,第二节数控铣床编程基础,宏指令,把一组命令构成的某功能，像子程序那样记录在存储器中。这一组命令称之为宏程序体，简称为宏程序。宏程序通常有一个宏程序号，由字母0和后面的四位数字组成。宏程序可以像子程序一样被主程序调用。,用来编制宏程序体的命令称之为用户宏指令，简称为宏指令,变量的表示,变量的使用,地址后面的数值可以用变量代替。格式为:,下一页,上一页,返回,第二节数控铣床编程基础,变量号用变量代替时的方法是:在#b中的b用#3b代替时，用#30表示，而不是用#30表示。,变量不能用地址0,N,“/”和“：”,跟在地址后面的变量号也能用代替。,变量的种类,变量分为通用变量和系统变量两种。系统变量在系统中的用途已经固定，编程时常用的是通用变量。在3MA中，通用变量为#100#131,#500#515。二者的区别是:#100#131在电源被切断后，存储的内容被清除，而#500#515在电源被切断后，存储的内容一直被保持。,下一页,上一页,返回,第二节数控铣床编程基础,宏指令格式,G65 Hm P#i Q#j R#k;,其中，m取0199,表示宏指令功能(见,表,4-5,);#i为运算结果的变量名;#j为待运算的变量名1，也可以是常数;#k为待运算的变量名2，也可以是常数。,上一页,返回,第三节数控铣床实训项目,以数控铣床加工十字形腔零件为实例:,十字形腔零件如,图,4-12,所示，本实例选用机用虎钳装夹零件，实训内容及步骤见,表,4-6,返回,图4-1卧式数控铁床,返回,图4-2数控立式铁床,返回,图4-3 XKA5750机床传动系统图,返回,图4-4升降台升降传动部分,返回,
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