搜索
项目一数控机床基本操作[学习目标]通过本课题学习，掌握数控车床的基本结构及其各轴移动方向对应的坐标轴；理解坐标系的确立原则，以及机床上几种坐标系的联系与区别；掌握M、S、T指令在程序中的用法，以及增量与绝对坐标系的使用情况；并练习掌握加工前的对刀准备动作。[知识点]本课题主要讲解以下知识点：1、弄清楚机床结构及其移动方向对应坐标轴；2、坐标系的确立原则；3、机床坐标系、编程坐标系、加工坐标系的联系与区别；4、绝对坐标与增量坐标；5、加工前的准备动作之一——对刀；6、M、S、T指令。[学习内容]一、机床结构及其坐标轴如右图示，操作机床面板，了解各坐标轴位置规定并弄清楚正、负方向等（可拓展讲解其他类型结构）。+Z+XO+C′+Z+X图1-1数控车床的机床坐标系二、坐标系的确立原则1．刀具相对于静止工件而运动的原则这一原则使编程人员能在不知道是刀具移近工件还是工件移近刀具的情况下，就可依据零件图样，确定机床的加工过程。附记机床操作安全规程。2．标准坐标（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，为了确定机床上的成形运动和辅助运动，必须先确定机床上运动的方向和运动的距离，这就需要一个坐标系才能实现，这个坐标系就称为机床坐标系。标准的机床坐标系是一个右手笛卡尔直角坐标系。3．运动的方向数控机床的某一部件运动的正方向，是增大工件和刀具之间距离的方向。+Y+X+Z+Z+C+B+YO+X+A+X、+Y或Z+A、+B或+C+Y+Z′+C′+X+A+Y′+Z+C+X′+B′+B+A′O图1-2运动方向的判断示意图根据实际情况，结合具体机床，依次确定Z、X、Y轴。三、三点联系与区别1、机床原点：是指在机床上设置的一个固定的点，即机床坐标系的原点。它在机床装配、调试时就已确定下来了，是数控机床进行加工运动的基准参考点。在数控车床上，一般取在卡盘端面与主轴中心线的交点处，如图1-3（a）中1O即为机床原点。图1-32、编程原点：是指根据加工零件图样选定的编制零件程序的原点，即编程坐标系的原点。如上图（b）中所示的2O点。编程原点应尽量选择在零件的设计基准或工艺基准上，并考虑到编程的方便性，编程坐标系中各轴的方向应该与所使用数控机床相应的坐标轴方向一致。3、加工原点：也称程序原点。是指零件被装卡好后，相应的编程原点在机床原点坐标系中的位置。四、绝对坐标与增量坐标1.刀具（或机床）运动位置的坐标值是相对于固定的坐标原点给出，即称为绝对坐标。如图1-4（a）所示，A、B点的坐标值为：XA=10，YA=12，XB=30，YB=37。图1-4绝对坐标与增量坐标2.刀具（或机床）运动位置的坐标值是相对于前一位置，而不是相对于固定的坐标原点给出的，称为增量坐标。常使用尺寸字中的第二组坐标U、V、W（分别与X、Y、Z平行且同向）表示。上图（b）中，B点的坐标是相对于前面的A点给出的，其增量坐标为：UB=20，VB=25。U-V坐标系统称为增量坐标系统。在程序编制过程中，是使用绝对坐标系还是使用增量坐标系，也可以根据需要和方便用G指令来选择。五、对刀设若有下图所示加工零件、程序，需要在加工前的完成对刀动作（移动刀具到起刀点位置）。图1-5对刀示意图表1-1程序表程序说明%1G92X50Z100M03S300G00X45Z－1G01X0F80G00X50Z100M05.M30建立工件坐标系主轴正转快速到达切削起点，进行端面切削快速返回起刀点，主轴停程序结束对刀方法多种多样，建议初学者先理解掌握一般对刀法。为使结果更为精确，可反复进行“试切—测量—调整”几个阶段的练习。如右图示零件，其对刀操作过程如下：1.回参考点：进行回参考点操作，通过刀具返回机床零点消除刀具运行中插补累积误差。卡盘工件LZXa（60，100）刀具②①φdO起刀点图1-6试切法对刀示意图2.试切削：用手动方式操做机床，先切削工件外圆表面保持刀具在X方向位置不变退刀，记录此时X轴坐标值Xt，并测量试切后的工件外圆直径为d；然后切削工件的右端面，保持刀具在Z方向位置不变退刀，记录此时Z轴坐标值Zt。3.计算编程原点在机床坐标系中的坐标值：设若工件长度为L，则编程原点为：Xo=Xt－d，Zo=Zt－L；若编程原点选在右端面，则此处L取0。4.计算刀具机床坐标系中的起点位置：若刀具起点位置设为A（60，100），则刀具起点坐标位置为Xa=Xo＋60，Za=Zo＋100。5.移动刀具到起点位置，执行G92指令，则系统建立了新的工件坐标系。若加工坐标系采用指令G54系列来选择，则只需计算出3步骤中的（Xo，Zo）输入相应坐标系设置中即可；但依然显得陈旧而麻烦，现在常用的T方式对刀法（即将步骤2中测量直径d和工件长度L输入到指定的刀具偏置号中，然后在程序中调用相应偏置号，如T0101就意味着使用1号刀1号偏置来建立工件坐标系），十分的简单明了。六、M、S、T指令1.辅助功能M代码辅助功能由地址字M和其后的一或两位数字组成，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。非模态M功能和模态M功能二种形式。非模态M功能：当段有效代码；模态M功能：续效代码，号上电初始化；前置M功能：在程序段编制的轴运动之前执行；后置M功能：在程序段编制的轴运动之后执行。表1-2M指令功能表代码模态功能说明代码模态功能说明MOO非模态程序停止MO3模态主轴正转起动MO2非模态程序结束MO4模态主轴反转起动MO3非模态程序结束并返回程序起点MO5模态主轴停止起动MO6非模态换刀M98非模态调用子程序MO7模态切削液打开M99非模态子程序结束MO9模态切削液停止M00、M02、M30、M98、M99用于控制零件程序的走向，是CNC内定的辅助功能，不由机床制造商设计决定，与PLC程序无关；其余M代码用于机床各种辅助功能的开关动作，其功能不由CNC内定，而是由PLC程序指定，所以有可能因机床制造厂不同而有差异(表内为标准PLC指定的功能)，请使用者参考机床说明书。2.主轴功能S代码主轴功能S控制主轴转速，其后的数值表示主轴速度，常见单位为转/每分钟(r/min)。恒线速度功能时S指定切削线速度，其后的数值单位为米/每分钟(m/min)（G96恒线速度有效、G97取消恒线速度）。S是模态指令，S功能只有在主轴速度可调节时有效。S所编程的主轴转速可以借助机床控制面板上的主轴倍率开关进行修调。3.刀具功能T代码T代码用于选刀，其后的4位数字分别表示选择的刀具号和刀具补偿号。T代码与刀具的关系是由机床制造厂规定的，请参考机床厂家的说明书。当一个程序段同时包含T代码与刀具移动指令时,先执行T代码指令。T指令同时调入刀补寄存器中的补偿值。刀具补偿功能目前常用于简便对刀中，见本课题对刀知识点。[思考与练习]1.任意给定两个坐标轴的方向，练习根据右手笛卡儿原则判定第三个坐标轴方向。2.如图1-6所示零件其编程原点可如何选择，其坐标轴位置又如何？3.M、S、T代码在程序中有何作用？图1-6轴类零件附一：数控机床安全操作规程1、操作数控机床之前应熟悉数控机床的操作说明书,听从安排,严格操作规程操作。2、开机前,应检查数控机床各部分机构是否完好,各按钮是否能自动复位。3、严禁戴手套上机床操作,女生务必戴安全帽;操作过程中应避免身体于机床(如电器柜等)接触,以防触电,参观者必须与加工区域保持一定的安全距离。4、严格遵守先开线路总电源,在开机床强电电源,然后开NC电源,最后开驱动电源(即电脑电源)的操作顺序操作。5、不允许在卡盘及床身上敲击校正；工具、工件、毛坯放在指定位置，不允许随便乱放，等不允许放在床身上。6、车削铸铁或气割下料的工件时，导轨上润滑油要擦去，工件上的型砂杂质应除干净。7、使用冷却液时，要带导轨上涂润滑油。8、爱护量具，保持量具的清洁，用后擦净、涂油，放入盒内；若有缺损，应及时向实习老师反映。9、机床工作时，人不许离开。否则必须切断电源，待机床完全停止运行后，方可离开。10、加工时精力集中，出现问题应立即按下机床的急停开关，并向实习老师报告。11、操作过程中出现任何异常问题，都应及时向实习老师反映。12、实习时保持机床清洁和过做周边位置环境清洁，每天用后必须清理机床和打扫卫生；搞卫生时严禁用湿棉纱及其他带水物件擦拭或接触机床。项目二外圆与端面加工[学习目标]通过学习外圆与端面加工，掌握节点的计算、编程格式的确定、G00、G01指令的理解以及G00、G01指令的走刀路线，恒线速度的加工。[项目内容]在数控车床上经常加工类似下图所示的回转类零件，其外表面多为外圆和端面加工，是零件加工的基本步骤和前期工步。1、零件图形：图2-1台阶轴12、编程要求：1）、毛坯件的尺寸为100×φ40。2）、编写程序要求如下：以右端点为编程原点，要求加工端面和外圆柱。[知识点]编程中数学处理、节点的计算、编程格式的确定、G00、G01指令的理解，恒线速度加工的理解和应用。[学习内容]一、一、程序编制中的数学处理根据被加工零件图样，按照已经确定的加工路线和允许的编程误差，计算数控系统所需要输入的数据，称为数学处理。这是编程前的主要准备工作之一，不但对手工编程来说是必不可少的工作步骤，而且即使采用计算机进行自动编程，也经常需要对工件的轮廓图形进行数学预处理，才能对有关几何元素进行定义。对图形的数学处理一般包括两个方面：(1)根据零件图给出的形状、尺寸和公差等直接通过数学方法（如三角、几何与解析几何法等）计算出编程时所需要的有关各点的坐标值，圆弧插补所需要的圆弧圆心的坐标。(2)当按照零件图给出的条件还不能直接计算出编程时所需要的所有坐标值，也不能按零件图给出的条件直接进行工件轮廓几何要素的定义进行自动编程时，我们可以借助其它软件进行坐标点的处理，例如利用AutoCAD进行坐标的捕捉。如图2-2中节点的计算。图2-2例：计算下图中各节点的坐标：图2-3锥形台阶轴在上图中，我们将坐标Y换为Z，很明显这是一个在车床上加工的零件。在车床中计算节点时，同样是与例1的方法不变，但由于在车床中加工的零件都是圆形的，为了计算的方便，我们常采用直径编程。所谓直径编程，即在X方向上我们计算节点时，是原值的一倍，即直径。故在图2-3中，我们计算A点的X坐标时，应该为30，而不是15，故A点的坐标为A（30，0）、B（30，—15）、C（60，—30）、D（60，—50）。二、编程指令1、快速定位指令G00G00指令是模态代码，刀具以点定位控制方式从刀具所在点快速运动到达下一个目标位置。它只是快速定位，而无切削加工过程。指令格式：G00X（U）_Z（W）_指令说明：X、Z：为绝对编程时，快速定位终点在工件坐标系中的坐标；U、W：为增量编程时，快速定位终点相对于起点的位移量。2、直线插补G01G01是模态代码，它是直线插补指令，规定刀具在XOZ平面内以插补联动方式按指定的进给速度F做任意的直线运动。指令格式：G01X（U）_Z（W）_F_；指令说明：X、Z：为绝对编程时终点在工件坐标系中的坐标；U、W：为增量编程时终点相对于起点的位移量；F_：合成进给速度。3、恒线速度加工在加工端面及直径变化比较大的零件时，为了获得表面较好的表面质量，常要利用恒线速度加工。(1)主轴最高转速限制（G46）编程格式：G46XP例如：G46X1000P2000即主轴最低转速为1000r/min，最高转速为2000r/min。(2)恒线速度控制（G96）编程格式：G96S例如：G96S120表示控制主轴转速，使切削点的线速度始终保持在120m/min。(3)恒线速度取消（G97）编程格式：G97S例如：G97S1000表示主轴转速为1000r/min。三、编程格式的确定：1、程序段格式程序段是可作为一个单位来处理的连续的字组，它实际上是数控加工程序中的一句。多数程序段是用来指令机床完成（执行）某一个动作的。程序的主体是由若干个程序段组成的。在书写和打印时，每个程序段一般占一行，在荧光屏显示程序时也是如此。程序段格式是指程序段中的字、字符和数据的安排形式。现在一般都使用字地址可变程序