CNC数控加工教材-第一阶段

1CNC車床內部教育訓練(第一階段)CNC車床歷程簡介及基本程式構成說明報告人:賴明昌2第一章CNC車床的歷史及加工規劃3CNC車床的歷史一，普通車床•大約在70年代以前。•用扁平皮帶傳動以塔輪方式換檔改變轉速。•必須自己配置齒輪才能車牙。•最高轉速大約1200RPM。二，高速車床•大約在70年代以後。•用V型皮帶帶動主軸旋轉•以搖桿撥動齒輪組，即可快速換檔改變轉速•車牙時，依照表列撥動齒輪組即可車牙•最高轉速大約1800RPM4CNC車床的歷史三，NC車床•NC是英文(NumericalControl)的縮寫，中文是(數值控制)工具機。•所謂(數值控制)就是將我們所需要的各種控制資料，例如：主軸轉速、加工條件、工件尺寸等，製成一系列的數值指令，輸入控制器內，以控制機器運作。•控制NC機器時，必須要將加工過程的程式，使用打孔機製成孔帶碼紙帶，再使用讀帶機將之讀入機器運作。•修改程式困難，且不易操作及控制。•美國麻省理工學院於1952年發展出第一部NC銑床•楊鐵於1976年最早量產銷售數控車床。，5CNC車床的歷史四，CNC車床•CNC是英文(ComputrNumericalControl)的縮寫，中文是(電腦數值控制)。•所以CNC車床可稱為電腦數值控制車床。•目前主要控制器有：1.日本發那科(Fanuc)2.三菱(Mitsubishi)3.德國西門子(Siemens)，6CNC工具機的一般操作流程用CNC工具機加工零件，必須先準備加工切削程式，再用這個程式操作CNC機器。(1)首先從零件圖準備CNC機器的程式，然後將程式讀入CNC系統。(2)然後再機器上安裝工件和刀具，刀具依程式指令移動，實際進行加工。加工計劃→工件圖面→程式設計→CNC工具機●CNC程式製作方式:電腦自動設計;人工設計●實際製作程式前，先做如何加工的加工計劃7加工計劃的規劃•決定工件的加工範圍•決定工件的安裝方法•決定每一切削工程的加工順序•決定切削刀具、切削條件•決定每一切削工程的切削方法8CNC程式設計師應具備的條件•具備機械零件圖的識圖能力•良好的數學基礎•刀具切削的常識•熟悉機器的性能及原理•實際的切削加工經驗9第二章CNC座標軸及原點10CNC座標軸•當刀具要到達的位置被指令時，CNC移動刀具到該位置。刀具要到達的位置，在座標系中，以座標值表現。座標值由每個程式軸的成分組成。使用右手座標系統,通常主軸方向為Z軸.•在CNC車床座標設定通常有兩種方式,如下面所示:•1.座標零點設定在夾頭面•2.座標零點設定在工件端面111.座標零點設定在夾頭面122.座標零點設定在工件端面13CNC車床座標系的設定14(A)設定工件座標系Z軸零點WORKSHIFT(基準刀)記憶器的Ｚ值•用基準刀，在手動操作下，沿端面切削工件,約10MM左右.•僅在Ｘ方向退回刀具，不可移動Ｚ軸。停止主軸。•按[OFFSET]出現補正畫面。按[PageDown][翻頁]直到出現工件平移座標WORKSHIFT•按ＭＺ0[INPUT],(將工件端面設定為Z軸零點)•螢幕將顯示工件座標系,在機械原點位置的Ｚ軸座標值,例如:Z358.1515(B)設定工件座標系X軸零點記憶器的X值•方式1.(以主軸中心為基準設定零點)•查詢機器設定說明書.•內孔刀座中心點,由機械原點到主軸中心線的距離.(可用中心鑽檢驗)•將其值打入工件座標X軸.•例如是220MM,按X220.[INPUT],此值將設定工件座標系記憶器的Ｘ值.•螢幕將顯示工件座標系,在機械原點位置的X軸Z軸座標值為X220.•工件座標系零點(X0,Z0)即設定完成.Z358.1516(B)設定工件座標系X軸零點記憶器的X值•方式2.(以基準刀為基準設定零點)•用手動操作，沿外徑切削工件。•不可移動Ｘ軸，僅在Ｚ軸方向退回刀具。停止主軸。•測量切削後的外徑,例如是Φ50.3•按ＭＸ50.3[INPUT],此值將設定基準刀記憶器的Ｘ值.•螢幕將顯示相對於基準刀X軸座標值,例如:X220.5•基準刀即設定完成.17(C)調整設定工件座標系記憶器的Z值•當工件座標零點要調整時,必須設定工件座標系記憶器的Z值1.用增量座標W值輸入2.例如:W0.2[INPUT],工件長度將減少0.2MM3.工件座標系零點將向左修正0.2MM,亦即向負(-)方向修正0.2MM•註:工件座標系Z軸補正調整值與一般補正值W正負號相反.18直徑值指定和半徑值指定•一般工件的外徑及內徑用直徑值指定在直徑指定，指定直徑值（示於圖上）為X軸的值。19半徑值指定•一般工件的切槽深度及車牙深度及內外徑切削循環的切削深度用半徑值指定在半徑指定，指定從工件中心算起的距離。即半徑值為X軸的值。20第三章CNC程式的組成21程式的組成•O1234(0T-CTEST);•N1G00X200.Z120.T0;•T1000(MTJNR2525);•G50S2000M8;•G96S180M3;•X90.Z3.T0002;•G1Z-20.F.25;•U0.5;•·G0Z-1.5;•G1U-3.Z0F.2;•X20.;X5.F.1;•X-1.F.05M9;•G0U1.Z20.M5;•X200.Z120.T0;•M30;•程式開始•第一工程,刀具定位•選10號刀•G50限制最高轉速•程式內容•e程式內容•程式結束22•程式:一群為操作機器而給CNC的指令，稱為程式。•單節:每一順序步驟的一群指令稱為單節。•序號:辨別單節的號碼，稱為序號。•每單節開頭有序號，指示CNC操作的順序，而結尾有一[EOB]碼指示單節的結束。•一般CNC機器，單節結束碼[EOB](EndOfBlock)，以[;]或[R]來表示。•在個人電腦為[NL](下一行)或[Enter],但不顯示出來。•一個[單節](BLOCK)由一個以上的[單語](WORD)構成。例:G00X120.Z120.T00*單語單語單語單語•一個[單語](WORD)由一個英文字母稱為位址(Address)或(稱為指令)及一些數字構成（數字可用＋或－符號）如下所示。Ｘ-100.0指令(位址)數值23基本指令碼及指令值範圍機能位址(指令碼)意義米制輸入範圍程式號碼O程式號碼1-9999序號Ｎ序號1-9999準備機能Ｇ機能模式指定(如直線圓弧等)0-99Ｘ,Ｚ,Ｕ,Ｗ座標軸移動指令±9999.999Ｒ圓弧半徑，轉角Ｒ±9999.999Ｃ倒角量±9999.999尺寸字Ｉ,Ｋ圓弧中心座標±9999.999進給速度指定(每轉進給率)螺紋導程指定0.0001-500.00(MM/轉)進給機能Ｆ進給速度指定(每分鐘進給)1-100000(MM/分鐘)主軸機能Ｓ主軸速度指定0-20000刀具機能Ｔ刀具號碼指定,補正號碼指定0-9932輔助機能Ｍ機械側ON/OFF控制指定0-999暫停Ｐ,Ｕ,Ｘ暫停時間指定0-99999.99程式號碼指令Ｐ副程式號碼指定1-9999序號指令Ｐ,Ｑ程式重覆部份的序號指定1-9999重覆次數Ｐ副程式的重覆次數1-9999注意:其中(GMNOPQST)不可以輸入小數點.注意:一般數字,沒有輸入小數點時其單位為mM=0.001mM(公釐mM)24第四章M機能(輔助機能)25輔助機能(M機能)•當實際加工工件，需要鬆緊夾頭，旋轉主軸和供應冷卻液。用於機械機能的ON/OFF開關動作控制，使用位址Ｍ後的兩位數指令，在一個單節通常可指定一個Ｍ碼。26標準M碼一覽表指令動作說明M00程式暫停加工動作全部都暫時停止,再按啟動即可繼續執行M01選擇性暫停動作與M00相同,但由操作面盤上的選擇性暫停開關控制有效M03主軸正轉主軸逆時針方向旋轉M04主軸反轉主軸順時針方向旋轉M05主軸停止主軸停止旋轉M08切削液開切削液馬達啟動,冷卻液噴出M09切削液關切削液馬達關閉,冷卻液停止M30程式結束還原主軸停止,切削液關閉,加工動作全部都停止,游標回到開頭位置M98呼叫副程式由主程式跳到副程式的部份執行M99副程式結束副程式結束,返回主程式繼續執行27第五章S機能(主軸轉速機能)28主軸轉速機能(S機能)•位址Ｓ的４位數值指令，用於控制主軸速度。一個單節可指定一個Ｓ碼。•在CNC當切削工件時主軸的旋轉有兩種方式指定:1.固定轉速2.固定週速•G96S180---固定週速(每分鐘180米)•G97S1500---固定轉速(每分鐘1500轉)•G50S2500---設定最高轉速(最高每分鐘2500轉)29最高轉速設定（G50）•防止主軸轉速太高,離心力太大產生危險及影響機器使用年限.最高轉速設定Ｇ碼指令如下：G50Ｓ****註:ｓ表主軸最高轉速（rpm）(轉/每分鐘）（每分鐘幾轉）例:G50S2500表示限制主軸最高轉速2500RPM30週速一定控制（G96）•車削直徑變化較大的工件時使用.•週速一定控制是位址Ｓ後設定週速（刀具及工件間的相對速度），配合刀具位置計算主軸轉速，使週速固定在指定值。•所以,使用週速一定控制時，加工座標系必須設定，使旋轉中心與Z軸（Ｘ＝０）一致。這樣計算出來的轉速值才會正確.•週速的單位：Ｍ/min（公尺/每分鐘）（每分鐘幾公尺）（每分鐘幾米）指令方法週速一定控制的Ｇ碼指令如下：Ｇ96Ｓ****註:ｓ表週速（M/min）（公尺/每分鐘）例G96S180M3表示主軸以週速每分鐘180米旋轉•轉速與週速的轉換換算公式V=pDN(週速V)=(圓週率p)*(直徑D)*(轉速N)V=(3.1416*D*N)/1000N=(1000*V)/(3.1416*D)31轉速一定控制（G97）•一般在車牙或車削工件直徑變化較小時使用.•設定主軸轉速並取消週速控制,轉速不隨車削直徑改變.•主軸轉速單位:(RPM)(rev/min)(轉/分鐘)(每分鐘幾轉)指定轉速指令,並取消週速一定控制：Ｇ97Ｓ****；註:ｓ表主軸轉速（rpm）(轉/每分鐘）（每分鐘幾轉）•例:G97S1200M3表示主軸以每分鐘1200轉旋轉32第六章T機能(刀具機能)33刀具機能(T機能)當執行粗車,精車,螺紋切削,切槽時,需要選擇一把適合的刀具.將每一把刀具分配一個號碼,在程式指定一個號碼,機器就選擇相對的刀具.指令Ｔ的前兩位數指令，用於機械側的刀具選擇。補正號碼用Ｔ碼的後兩位數指定34刀具幾何形狀(大小)補正因此，選一標準刀具，先測量標準刀具鼻尖位置和每一把刀具鼻尖位置的差值。在CNC設定測量值，即使刀具改變，不用更改程式，就能進行加工。這種機能稱為刀具幾何形狀(大小)補正。加工工件，經常需要數支刀具。這些刀具有不同的形狀。依照這些刀具來改變程式將很煩雜35(A)設定刀具幾何形狀(大小)補正的Ｚ值•將要設定的刀具，在手動操作下，沿端面切削工件,約10MM左右.•僅在Ｘ方向退回刀具，不可移動Ｚ軸。停止主軸。•按[OFFSET]出現補正畫面。按[PageDown][翻頁]直到出現外形幾何座標OFFSET/GEOMETRY•按上下鍵移動游標到要輸入補正的號碼上.•按ＭＺ0[INPUT],(將工件端面設定為Z軸零點)•螢幕將顯示刀具Ｚ軸座標值。36(B)設定刀具幾何形狀(大小)補正的X值•用手動操作，沿外徑切削工件。•不可移動Ｘ軸，僅在Ｚ軸方向退回刀具。停止主軸。•測量切削後的外徑,例如是Φ50.3。•按[OFFSET]出現補正畫面。按[PageDown][翻頁]直到出現外形幾何座標OFFSET/GEOMETRY。•按上下鍵移動游標到要輸入補正的號碼上。•按ＭＸ50.3[INPUT],此值將設定工件座標系記憶器的Ｘ值。•螢幕將顯示刀具X軸座標值。37第七章F機能(進給速率機能)38每分鐘進給（G98）•用每分鐘進給模式G98，刀具每分鐘進給率是以數字接在F後面直接指令。•G98是持續型指令，一旦指定，直到G99（每轉進給）被指令前，它一直有效。分39每轉進給（G99）•用G99指定每轉進給模式。在F後面，直接指定主軸轉一圈刀具的進給量。•它需要在主軸上，安裝一個位置信號器。•G99是持續指令。G99指定以後，直到G98(每分鐘進給)被指定前，它一直有效。