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数控机床介绍


《数控车床编程与操作》

项目一 数控车床概述及基本编程指令
吴治国 整理

学习情境
数控车床主要用来加工轴类零件的内外圆柱面, 圆锥面,螺纹表面,成形回转体面等.对于盘类零 件可以进行钻孔,扩孔,绞孔,镗孔等。机床还 可以完成车端面,切槽,倒角等加工,数控车床

是目前国内使用极为广泛的一种数控

机床。先来
认识它的结构、功能特点,掌握编程基础知识。

学习任务

任务一

数控车床认识

任务二

数控机床坐标系

任务三

数控车床的基本编程指令

任务一

数控车床认识

一、数控设备的产生和发展
1. 数控的基本概念
NC 数字控制:是以数字化信号对机构的运动 过程进行控制的一 种方法。出现的年代:1952-1965 CNC 计算机数字控制: 由硬件和软件共同完成数控的功能,具有 柔性。 1974年以后 数控机床:指应用数控技术对加工过程进行控制的机床。 数控加工:泛指在数控机床上进行零件加工的工艺过程。

任务一

数控车床认识

2. 数控机床产生与常用的数控系统
1948年,美国帕森(Parsons)公司在研制加工直升机螺旋桨叶片轮廓 用检查样板的机床时,首先提出计算机控制机床的设想,在麻省理工学 院(MIT)的协助下,于1952年研制成功了世界上第一台三坐标直线插补 且连续控制的立式数控铣床。1958年由清华大学和北京第一机床厂合作 研制了我国第一台数控铣床。 我国在数控车床上常用的数控系统有日本FANUC(发那科或法那科)公 司的0T、0iT、3T、5T、6T、10T、11T、0TC、0TD、0TE等,德国 SIEMENS(西门子)公司的802S、802C、802D 、840D等,以及美国 ACRAMATIC数控系统、西班牙FAGOR数控系统等。 国产普及型数控系统产品有:广州数控设备厂GSK980T系列、华中 数控公司的世纪星21T、北京机床研究所的1060系列、无锡数控公司的 8MC/8TC数控系统、北京凯恩帝数控公司KND-500系列、北京航天数控 集团的CASNUC-901(902)系列、大连大森公司的R2F6000型等。

任务一
二、认识数控车床

数控车床认识

1. 数控车床的用途

数控车床是数字程序控制车床的简称,是一种高精度、高效率的自动化机床, 主要用于轴类、盘套类等回转体零件的加工。它是目前国内使用极为广泛的一种 数控机床,约占数控机床总数的25%。

加工零件的尺寸精度可达IT5~IT6,表面粗糙度可达1.6μm以下。

任务一
2. 数控车床的分类

数控车床认识

1)按车床主轴位置分类 (1) 卧式数控车床 卧式数控车床如图1-2(a)所示 (2) 立式数控车床 车床主轴垂直于水平面 如图1-2(b)所示。

(a) 卧式数控车床 图1-2 数控车床

(b) 立式数控车床

任务一

数控车床认识

2)按加工零件的基本类型分类 (1)卡盘式数控车床 (2)顶尖式数控车床 3)按刀架数量分类 (1)单刀架数控车床 (2)双刀架数控车床

任务一
4)按功能分类

数控车床认识

(1)经济型数控车床 (2)普通数控车床 (3)车削加工中心

(4)FMC车床

任务一

数控车床认识

5)按进给伺服系统控制方式分类 (1)开环控制 不带反馈的控制系统,一般适用于经济型数控机床和旧机床数 控化改造。

?

任务一

数控车床认识

(2)半闭环控制 开环系统的丝杠上装有角位移测量装置,中档数控机床广泛采用半 闭环数控系统。

?

任务一

数控车床认识

(3)闭环控制 在机床移动部件上直接装有位置检测装置,适用于精度要求很高的数 控机床

?

任务一

数控车床认识

3. 数控车床的结构与数控系统的基本功能

数控车床的总体结构

1—脚踏开关;2—对刀仪;3—主轴卡盘;4—主轴箱;5—防护门;6—压力表 7、8—防护罩;9—转臂;10—操作面板;11—回转刀架;12—尾座;13—滑板;14—床

?

任务一

数控车床认识

4. 数控车床的主要技术参数和型号
C K 6 1 36 主参数代号 (床身上工件最大回转直径的 1/10,单位 cm) 系代号(卧式车床系 ) 组代号(落地及卧式车床组 ) 特性代号(数控) 类代号(车床类)

? 表6-5

铣削加工六方形子程序

任务一

数控车床认识

三、数控车床的工作原理

6-5 ? 表6-6

铣削加工六方形子程序 铣削加工带圆角凸台子程序

任务一

数控车床认识

四、数控车床的特点
数控车床与普通车床相比较具有如下优点。 (1)数控车床一般具有手动加工(用电手轮)、机动加工和控制程序自动加工等功能, 加工过程中一般不需要人工干预。普通车床只具有手动加工和机动加工功能,加 工过程全部由人工干预。

(2)数控车床一般具有CRT屏幕显示功能。显示加工程序、多种工艺参数、加工 时间、刀具运动轨迹以及工件图形等。数控车床一般还具有自动报警显示功能, 根据报警信号或报警提示,可以迅速地查找车床故障。而普通车床不具备上述功 能。
(3)数控车床的主传动和进给传动采用直流或交流无级调速伺服电动机。一般没 有主轴变速箱和进给变速箱,传动链短。而普通车床主传动和进给传动一般采用 三相交流异步电动机,由变速箱实现多级变速以满足工艺要求,机床传动链长。 (4)数控车床一般具有工件测量系统。加工过程中一般不需要进行工件尺寸的人 工测量。而普通车床在加工过程中,必须由人工不断地进行测量,以保证工件的 加工精度。

6-5 ? 表6-6

铣削加工六方形子程序 铣削加工带圆角凸台子程序

任务一

数控车床认识

五、数控车床的应用范围
数控车床最适合加工具有以下特点的零件。
(1)形状结构比较复杂的零件。 (2)多品种、小批量生产的零件。

(3)需要频繁改型的零件。
(4)需要最短周期的急需零件。 (5)价值昂贵,不允许报废的关键零件。

(6)批量较大、精度要求高的零件。

任务二
一、机床坐标系

数控机床坐标系

在数控车床上,一般来讲,通常使用的有两个坐标系: 一个是机床坐标系:另外一个是工件坐标系,也叫程序坐标系。

1.机床的坐标轴

笛卡儿右手直角坐标系

任务二

数控机床坐标系

Z轴
数控车床是以机床主轴轴线方向为Z轴方向 刀具远离工件的方向为Z轴的正方向

X轴
X轴位于与工件安装面相平行的水平面内, 垂直于工件旋转轴线的方向,且刀具远离主轴轴线的方向为X轴的正方向。

任务二

数控机床坐标系

?

直径编程与半径编程

? 编制轴类工件的加工程序时,因其截面为圆形,所以尺寸有直径指定 和半径指定两种方法,采用哪种方法要由系统的参数决定。采用直径 编程时,称为直径编程法;采用半径编程时,称为半径编程法。车床 出厂时均设定为直径编程,所以在编程时与X轴有关的各项尺寸一定 要用直径值编程;如果需用半径编程,则要改变系统中相关的几项参 数,使系统处于半径编程状态。

任务二

数控机床坐标系

常见的数控车床刀架坐标系统

任务二

数控机床坐标系

带卧式刀塔的数控车床坐标系

任务二

数控机床坐标系

2.机床原点、参考点
机床原点也称为机械原点, 是机床坐标系的原点,为车床上的一个固定点,在机床装配、调试 时就已经确定下来。

参考点也是机床上的一固定点,其位置由Z向与X向的机械挡块来确定。 当机床回参考点后,显示的Z与X的坐标值均为零。

任务二

数控机床坐标系

机床原点和参考点

任务二

数控机床坐标系

3.工件原点和工件坐标系 工件原点是人为设定的,设定的依据是既要符合 图样尺寸的标注习惯,又要便于编程。通常工件 原点选择在工件右端面、左端面或卡爪的前端面。 以工件原点为坐标原点建立一个Z轴与X轴的直 角坐标系,称为工件坐标系。

任务二

数控机床坐标系

工件原点和工件坐标系

任务三

数控车床的基本编程指令

一、数控编程与数控系统
输入数控系统中的、使数控机床执行一个确定的加工任务 的、具有特定代码和其他符号编码的一系列指令,称为数控程 序(NC Program)或零件程序(Part Program)。

生成用数控机床进行零件加工的数控程序的过程,称为数控编程(NC Program)。

数控系统的种类繁多,为实现系统兼容,国际标准化组织制定了相应的标准, 我国也在国际标准基础上相应制定了JB 3208—1999标准。 由于数控技术的高速发展和市场竞争等因素,导致不同系统间存在部分不兼容, 如FANUC-0i系统编制的程序无法在SIEMENS系统上运行.

任务三

数控车床的基本编程指令

二、数控程序编制的基本方法
1. 编程方法 手工编程 2. 编程步骤 自动编程

任务三

数控车床的基本编程指令

3.程序的结构

1)程序的结构
一个数控程序由程序号、程序内容和程序结束组成。程序号由英 文字母O加上4位数字构成,程序结束用M02或M30指令。 O1000 ; N10 T0101; N20 G00 X50. Z60. S300 M03 ; … N30 G01 X100. Y500. F0.2 ; N200 M30 ; } 程序号 程序内容

}

程序结束

任务三
(1)程序号。

数控车床的基本编程指令

在数控装置中,程序的记录是由程序号来辨别的,调用某个程序可通过程 序号来调出,编辑程序也要首先调出程序号。程序号由4位数(1~9999)表 示。程序编号方式为:O_ _ _ _ ; 可以在程序编号的后面注上程序的名字并用括号括起。程序名可用16位字 符表示,要求有利于理解。程序编号要单独使用一个程序段。 (2)程序内容。

程序内容部分是整个程序的核心。主要用来使数控机床自动完成零件的加工。
零件加工程序,由若干个程序段组成;每个程序段一般占一行,由段结束符 号“;”隔开。 (3)程序结束。 程序结束是以程序结束指令M02或M30作为整个程序结束的符号,用来结束 零件加工。

任务三

数控车床的基本编程指令

2)程序段的构成 每个程序段由若干个字组成;每个字又由地址码和若干个数字组成, 字母、数字、符号统称为字符。 程序段的构成主要是由程序段序号和各种功能指令构成的,格式如下:

N

G

X(U)

Z(W)

F

M

S

T



N为程序段序号;G为准备功能;X(U)、Z(W)为工件坐标系中X、Z轴移动终 点位置(相对移动量);F为进给功能指令;M为辅助功能指令;S为主轴功能 指令;T为刀具功能指令。

任务三

数控车床的基本编程指令

三、数控车床编程基本功能指令

1)准备功能(G功能)

2)辅助功能(M功能)

表1-1 G指令的有关规定和含义
G代码
*G00 G01 01 G02 G03 G04 G20 06 G21 毫米输入 G71 内外径粗车循环 00 圆弧插补(顺时针) 圆弧插补(逆时针) 暂停指令 英寸输入 G57 G58 G59 G70 14 选择工件坐标系4 选择工件坐标系5 选择工件坐标系6 精加工循环


快速定位

功能
G55 G56

G代码



功能
选择工件坐标系2 选择工件坐标系3

直线插补(切削进给)

G27
G28 00 G29 G30 G32 *G40 G41 G42 G50 G52 G53 *G54 14 00 07 01

检查参考点返回
返回参考点 从参考点返回 回到第二参考点 切螺纹 取消刀具半径补偿 刀具半径左补偿 刀具半径右补偿 主轴最高转速设置 设置局部坐标系 选择机床坐标系 选择工件坐标系1

G72
G73 G74 G75 G76 G90 G92 G94 G96 12 *G97 G98 05 *G99 01 00

台阶粗车循环
成型重复循环 Z向进给钻削 X向切槽 螺纹切削循环 (内外直径)切削循环 螺纹切削循环 (台阶)切削循环 恒线速度控制 恒线速度控制取消 指定每分钟移动量 指定每转移动量

表1-2 M代码的说明
M代码
M00 M01 M02 M03 M04 M05 M08 M09

功能
程序停止 选择程序停止 程序结束 主轴顺时针旋转 主轴逆时针旋转 主轴停止 冷却液开 冷却液关

M代码
M12 M13 M21 M22 M30 M98 M99

功能
尾顶尖伸出 尾顶尖缩回 门打开可执行程序 门打开无法执行程序 程序结束并返回程序头 调用子程序 子程序取消

任务三

数控车床的基本编程指令

3)F、S、T功能 (1)F功能。用来指定进给速度,由地址F和其后面的数字组 成。 G99程序段单位为mm/r 例如:G96 S100表示线速度100m/min。 G98为每分钟进给,单位为mm/min 。

例如:G97 S800 表示主轴转速为800r/min
系统开机状态为G99,只有输入G98指令后 G99才被取消。


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