搜索
2019/9/17数控机床实例（铣床部分）2019/9/17数控铣床3.22019/9/17•3.2.1数控机床的分类：（1）数控铣床按主轴布置形式可分为三类：立式、卧式、龙门数控铣床。1）立式数控铣床2019/9/17•2）卧式数控铣床卧式数控铣床的主轴轴线与工作台面平行，主要用来加工箱体类零件。卧式数控铣床相比，立式数控铣床，结构复杂，在加工时不便观察，但排屑顺畅。3）龙门式数控铣床工作台宽度在630mm以上的数控铣床，多采用龙门式布局，用于大工件、大平面的加工，主要在汽车、航空航天、机床等行业使用。2019/9/17•分为点位控制数控铣床、直线控制数控铣床和轮廓控制数控铣床。•（2）按运动方式分轮廓控制铣床加工直线控制铣床加工点位控制铣床加工2019/9/17•分为开环控制、闭环控制和半闭环控制数控铣床。•1）开环控制数控铣床•运动部件没有位置检测反馈装置，采用步进电动机驱动•（3）按伺服系统的控制方式分类开环控制数控机床结构2019/9/17•2）闭环控制数控铣床•运动部件上安装有位置测量反馈装置，由直流或交流伺服电动机驱动。闭环控制数控机床结构2019/9/17•3）半闭环控制数控铣床•将位置检测元件安装在电动机轴端或丝杠轴端，通过角位移的测量间接计算出机床工作台的实际运行位移，与数控装置中的指令位移量相比较，实现差值控制。半闭环控制数控机床结构2019/9/17•有两坐标联动、两坐标半联动、三坐标联动和多坐标联动之分。•如图是6坐标铣床，•X、Y、Z、B、C、W•六个轴。（4）按控制联动坐标数2019/9/17•分为经济型数控铣床、全功能数控铣床、高速数控铣床和龙门数控铣床。•（5）按系统功能经济全功能高速铣床龙门铣床2019/9/17•3.2.2数控铣床的结构和调整1.数控铣床的组成数控铣床一般由机床本体、数控系统、进给伺服系统、冷却润滑系统等几大部分组成。机床本体是数控机床的主体，包括：床身、立柱等支承部件；主轴等运动部件；工作台、刀架以及进给运动执行部件、传动部件；此外还有冷却、润滑、转位和夹紧等辅助装置。与传统机床相比，数控铣床的外部造型、整体布局、传动系统与刀具系统的部件结构以及操作机构等都发生了很大的变化，这种变化的目的是为了满足数控技术的要求和充分发挥数控机床的特点。2019/9/17•1.底座；2.强电柜；3.变压器箱；4、13、14.伺服电动机；5.主轴变速控制面板；6.床身；7.数控柜；8、11.纵向行程限位开关；9.挡铁；10.操纵台；12.横向滑板；15.升降台；16.纵向滑板2019/9/17•2．数控铣床结构的主要特点（1）高刚度和高抗振性铣床刚度是铣床的技术性能之一，它反映了铣床结构抵抗变形的能力。根据铣床所受载荷性质的不同，铣床在静态力作用下所表现的刚度称为铣床的静刚度；铣床在动态力作用下所表现的刚度称为铣床的动刚度。在铣床性能测试中常用铣床柔度来说明铣床的该项性能（柔度是刚度的倒数）。为满足数控铣床高速度、高精度、高生产率、高可靠性和高自动化的要求，与普通铣床比较，数控铣床应有更高的静、动刚度，更好的抗振性。2019/9/17•（2）减少铣床热变形的影响•铣床的热变形是影响铣床加工精度的重要因素之一。由于数控铣床主轴转速、进给速度远高于普通铣床，而大切削量产生的炽热切屑对工件和铣床部件的热传导影响远比普通铣床严重。而热变形对加工精度的影响，操作者往往难以修正。因此，应特别重视减少数控铣床热变形的影响。•（3）传动系统机械结构简化•数控铣床的主轴驱动系统和进给驱动系统，分别采用交流、直流主轴电动机和伺服电动机驱动，这两类电动机调速范围大，并可无级调速。因此使主轴箱、进给变速箱及传动系统大为简化，箱体结构简单，齿轮、轴承和轴类零件数量大为减少，甚至不用齿轮，由电动机直接带动主轴或进给滚珠丝杠。2019/9/17•（4）高传动效率和无间隙传动装置对进给系统中的机械传动装置和元件要求具有高寿命、高刚度、无间隙、高灵敏度和低摩擦阻力的特点。目前，数控铣床进给驱动系统中常用的机械装置主要有三种，即滚珠丝杠螺母副、静压蜗杆-蜗轮机构和预加载荷的双齿轮-齿条机构。（5）低摩擦因数的导轨对导轨地要求有：在高速进给时不振动；低速进给时不爬行；具有很高的灵敏度；能在重载下长期连续工作；耐磨性高；精度保持性好等。现代数控铣床使用的导轨，仍是滑动导轨、滚动导轨和静压导轨三种类型，但在材料和结构上已发生了质的变化，已不同于普通铣床的导轨。2019/9/17•3．数控铣床的使用要求数控铣床是一种全自动化的机床，但是象装卸工件和刀具、清理切屑、观察加工情况和调整等辅助工作，还得由操作者来完成。因此，在使用方面有特定要求：（1）便于同时操作和观察（2）刀具、工件装卸、夹紧方便（3）排屑和冷却2019/9/17•4．数控铣床操作注意事项操作者尤其地初学者在操作数控铣床时应该注意以下几个方面。（1）操作前必须仔细阅读该机床的使用说明书。（2）加强机床的日常维护和保养。（3）每次开机前要检查一下铣床后面润滑油泵中的润滑油是否充裕，空气压缩机是否打开，切削液是否足够等。（4）注意开机时，先打开电源，然后再按下CNC电源中的开启按钮。（5）不要轻易修改系统内定的各类参数。建议用户记录原始参数值备查。（6）经常注意刀具磨损对零件尺寸精度的影响2019/9/17•3.2.3常用编程指令1．常用的准备功能编程见下表2019/9/17地址含义编程格式G00快速移动点定位G00X_Y_G01直线插补G01X_Y_Z_F_G02顺时针圆弧插补G17G02X_Y_（R或I_J_）F_G18G02X_Z_（R或I_K_）F_G19G02Y_Z_（R或J_K_）F_G03逆时针圆弧插补G17G03X_Y_（R或I_J_）F_G18G03X_Z_（R或I_K_）F_G19G03Y_Z_（R或J_K_）F_G04暂停G04P_G07虚轴指定G07X_Y_Z_AG09准停校验G09G17/G18/G19XY/ZX/YZ平面选择G17/G18/G19G20/G21/G22英寸/毫米/脉冲当量输入G20/G21/G22G24G25镜像开镜像关G24X_Y_Z_G25X_Y_Z_G41/G42刀具半径补偿—左/右G41/G42G0(G1)X_Y_Z_D_2019/9/17••地址含义编程格式G43/G44刀具长度补偿—正/负G43/G44X_Y_Z_H_G49刀具长度补偿注销G49G50G51缩放关缩放开G51X_Y_Z_P_G50G52G53局部坐标系设定直接机床坐标系编程G52X_Y_ZG53G54～G59工件坐标系选择G54～G59G60单方向定位G60X_Y_Z_AG61精确停止校验方式G61G64连续方式G64G65子程序调用G65PG68坐标系旋转G17/G18/G19G68X_Y_（或Y_Z_或X_Z_）P_G69坐标系旋转撤销G692019/9/17••地址含义编程格式G69坐标系旋转撤销G69G73，G74，G76，G80～G89固定循环（G73，G74，G76,G80～G89）X_Y_Z_R_Q_P_I_J_K_F_L_G80：取消固定循环G90/G91绝对值/增量值编程G90/G91G92加工坐标系设置G92X_Y_Z_A_G94每分钟进给量G94F_G95每转进给量G95F_G98固定循环刀具返回起始点G98G99固定循环刀具返回R点G992019/9/17常用编程指令介绍•（1）尺寸单位选择（G20/G21/G22）•（2）进给速度单位的设定（G94/G95）•格式：G94F_或G95F_•G94每分钟进给。对于线性轴F的单位依G20/G21/G22的设定而为mm/min、in/min或脉冲当量/min；对于旋转轴F的单位为度/min或脉冲当量/min。•G95为每转进给，即主轴转一周时，刀具的进给量F的单位依G20/G21/G22的设定而为mm/r、in/r或脉冲当量/r，这个功能只在主轴装有编码器时才能使用。G94、G95为模态功能，可相互注销，G94为缺省值。2019/9/17（3）与坐标系有关的指令1）绝对尺寸指令（G90）ISO代码中绝对尺寸指令用G90，它表示程序段中的尺寸字为绝对坐标值，即以编程零点为基准的坐标值。编程举例：G90G01X50Y-45F125。2）增量尺寸指令（G91），它表示程序段中的尺寸字为增量坐标值，即刀具运动的终点相对于起点的坐标值增量。编程举例：G91G01X-150Y145F125。在实际的编程中，选用G90还是G91，主要是根据具体的零件特点确定，那种方式编程方便就采用那一种方式。G90和G91为模态功能，可相互注销。G90为缺省值。2019/9/17•3）工件坐标系设定（G92）•G92指令是规定工件坐标系原点的指令，工件坐标系原点又称编程零点，当使用绝对尺寸编程时，必须先建立一坐标系，用来确定刀具起始点在坐标系中的坐标值。•G92指令通过设定刀具起点对•刀点与坐标系原点的相对位置•建立工件坐标系。工件坐标•系一旦建立，绝对值编程时•的指令值就是在此坐标系中•的坐标值。如右图所示。•程序示例：G92X40Y30Z252019/9/17坐标值X40Y30Z25为刀位点在工件坐标系中的初始位置，执行G92指令时，机床不动作，即X、Y、Z轴均不移动，但CRT或液晶显示器上的坐标值发生了变化。G92指令可以在程序中指定，也可以在MDI方式中设定。G92指令为非模态指令一般放在一个零件程序的第一段。4）工件坐标系选择（G54～G59）格式：G54～G59。G54～G59是系统预定的6个工件坐标系，可根据需要任意选用。这6个预定工件坐标系的原点在机床坐标系中的值（工件零点偏置值）可用MDI方式输入，系统自动记忆。工件坐标系一旦选定，后续程序段中绝对值编程时的指令值均为相对此工件坐标系原点的值。G54～G59为模态功能，可相互注销，G54为缺省值。2019/9/17如右下图所示，使用工件坐标系编程。要求刀具从当前点移动到A点，再从A点移动到B点。程序如下：%1000N01G54G00G90X30Y40N02G59N03G00X30Y30…注意：使用该组指令前，先用要输入各坐标系的坐标原点在机床坐标系中的坐标值。2019/9/17（4）快速点定位指令（G00）G00指令是指刀具以点定位控制方式，从刀具所在点以最快的速度，移动到目标点。G00指令中的快移速度由机床参数“快移进给速度”对各轴分别设定，不能用进给速度F规定。一般用于加工前快速定位或加工后快速退刀。G00为模态功能可由G01、G02、G03或G33功能注销。注意：在执行G00指令时，由于各轴以各自速度移动，不能保证各轴同时到达终点，因而联动直线轴的合成轨迹不一定是直线。操作者必须格外小心，以免刀具与工件发生碰撞。常见的做法是将Z轴移动到安全高度，再放心地执行G00指令。2019/9/17（5）直线插补指令（G01）G01指令是指刀具按给定的进给速度F，从当前点进行直线插补并到达指定的终点，可以采用绝对或增量编程。G01指令两个（或三个坐标）以联动的方式，按指定的进给速度F值插补加工出任意斜率的平面（或空间）直线。G01为模态功能可由G00、G02、G03或G33功能注销。如图所示，刀具从A点工作移动到B点。（绝对）G90G00X60.0Y30.0F150；（增量）G91G00X40.0Y20.0F150；2019/9/17（6）圆弧插补指令（G02/G03）按给定的进给速度F从当前点进行顺时针（G02）或逆时针（G03）圆弧插补。在不同平面内进行圆弧插补。G17、G18、G19为圆弧插补平面选择指令，以此来确定被加工表面所在平面，G17可以省略。格式：XY平面：G17G02X_Y_I_J_(R_)F_；G17G03X_Y_I_J_(R_)F_ZX平面：G18G02X_Z_I_K_(R_)F_；G18G03X_Z_I_K_(R_)F_YZ平面：G19G02Y_Z_J_K_(R_)F_；G19G03Y_Z_J_K_(R_)F_