第4章数控车床编程ppt课件.ppt
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1、第4章 数控车床编程,4.1 概 述,4.2 数控车削加工程序的编制,4.4 车削加工编程实例,本章小结,4.3 数控车床的操作面板及操作简介,本章学习目标: 本章讲述数控车床的编程特点及各编程指令的使用,数控车床的用途、布局、主要参数及其操作,并通过典型实例讲述了数控车削加工程序的编制。本章要求了解数控车床的用途、布局、主要参数及其操作,掌握数控车床的编程特点及各编程指令的使用,并能熟练地编制数控车削加工程序。,本章教学学时:16学时,本章教学要求 重点 数控车床的编程特点及各编程指令的使用; 数控车床编程的综合运用。 难点 车削加工循环;刀具补偿; 子程序调用;宏程序,4.1 概 述,数控
2、车床,4.1.1 数控车床的用途、布局,1数控车床的用途,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、成形回转体表面等。对于盘类零件可进行钻孔、扩孔、铰孔、镗孔等加工。机床还可以完成车端面、切槽、倒角等加工。,2数控车床的布局 ( MJ-460数控车床的外观图),图4-1 MJ-460数控车床的外观图 1脚踏开关 2主轴卡盘 3主轴箱 4机床防护门 5数控装置 6对刀仪 7刀具8操作面板 9回转刀架 10尾座 11床身,4.1.2 数控车床的主要技术参数,1机床的主要参数 允许最大工件回转直径 460mm; 最大切削直径292mm 最大切削长度650mm;主轴转速范围 5020
3、00r/min (无级) 床鞍定位精度X轴:0.015/100mm ; Z轴:0.025/300mm 床鞍重复定位精度 X轴:0.003mm ; Z轴:0.005mm 刀架有效行程 X轴:215mm ;Z轴:675mm 快速移动速度X轴:12m/min ;Z轴:16m/min 刀具规格车刀20mm20mm;镗刀8mm40mm 自动润滑15分/次;卡盘最大夹紧力42140N;安装刀具数12把 尾座套筒行程 90mm;主轴电动机功率11/15kW 进给伺服电动机X轴:AC 0.6Kw;Z轴:AC 1.0kW,2数控系统的主要技术规格 控制轴数2轴(X轴、Z轴,手动方式时仅1轴) 联动轴数2轴 最小
4、输入增量X轴:0.001mm ;Z轴:0.001mm 最小指令增量X轴:0.0005mm/P; Z轴:0.001 mm/P 最大编程尺寸 9 999.999mm 程序存储量256M;程序号 O+4位数字 此外,还有直线插补功能、全象限圆弧插补功能、进给功能、主轴功能、刀具功能、辅助功能、编程功能、安全功能、键盘式手动数据输入(MDI)功能、通讯功能、CRT数据显示功能、丝杠间隙补偿、螺距误差补偿、刀具半径及位置补偿和故障自诊断功能等。,4.2 数控车削加工程序的编制,4.2.1 数控车床的编程特点,(1)在一个程序段中,可以采用绝对值编程、增量值编程或混合编程。 (2)直径方向用绝对坐标编程时
5、X以直径值表示,用增量坐标编程时以径向实际位移量的2倍值表示,并附上方向符号。 (3)数控装置具备不同形式的固定循环。 (4)本机床具有刀具半径自动补偿功能(G41,G42),可直接按工件轮廓尺寸编程,无需先计算补偿量。 (5)不同组G代码可编写在同一程序段内均有效;相同组G代码若编写在同一程序段内,后面的G代码有效。见表,直径编程 切削起始点的确定,(6)对于车削加工,进刀时采用快速走刀接近工件切削起点附近的某个点,再改用切削进给,以减少空走刀的时间,提高加工效率。切削起点的确定与工件毛坯余量大小有关,应以刀具快速走到该点时刀尖不与工件发生碰撞为原则。如右下图。,注:100组的 G代码为非模
6、态,其他各组中的G代码均为模态。2标有*的G代码为数控系统通电后的状态。,表4-1 准备功能,4.2.2 编程坐标系的设定,1机床坐标系的建立,机床原点:机床原点为机床上的一个固定点,数控车床一般将其定义在主轴前端面(或卡盘后端面)的中心。 机床坐标系:是以机床原点为坐标原点建立的X、Z轴两维坐标系。Z轴与主轴中心线重合,为纵向进刀方向;X轴与主轴垂直,为横向进刀方向。 机床参考点:是指刀架中心退离距机床原点最远的一个固定点。该位置由设置在机床X向、Z向滑板上的机械挡块通过行程开关来确定。,图4-2 机床坐标系,机床坐标系,注意:在以下三种情况下,数控系统失去了对机床参考点的记忆,因此必须使刀
7、架重新返回机床参考点。 (1)机床关机后,又重新接通电源开关时。 (2)机床解除急停状态后。 (3)机床超程报警信号解除之后。,2编程坐标系(或称工件坐标系)的设定,编程坐标系是用于确定工件几何图形上各几何要素(如点、直线、圆弧等)的位置而建立的坐标系,是编程人员在编程时使用的。编程坐标系的原点就是编程原点。而编程原点是人为设定的。数控车床工件原点一般设在主轴中心线与工件左端面或右端面的交点处。,设定编程坐标系的指令格式: G50 X Z ; 说明: 1)G50表示编程坐标系的设定,X、Z表示编程原点的位置。 2)程序如设该指令,则应在刀具运动指令之前设定。 3)当系统执行该指令后,刀具并不运
8、动,系统根据G50指令中的X、Z值从刀具起始点反向推出编程原点。 4)在G50程序段中,不允许有其他功能指令,但S指令除外,因为G50还有另一种功用(设定恒切削速度)。,例: O为编程原点,按下图设置编程坐标系为 G50 X128.7 Z375.1;,例如:如图4-3,O为编程原点,P0为刀具起始点,设定编程坐标系为 G50 X300 Z480;,图4-3,车床刀架的换刀点是指刀架转位换刀时所在的位置。换刀点是任意一点,可以和刀具起始点重合,它的设定原则是以刀架转位时不碰撞工件和机床上其它部件为准则。,4.2.3 常用编程指令的使用,1快速定位G00 格式:G00 X(U) Z(W); 说明:
9、 1)G00指令使刀具在点位控制方式下从刀具所在点以快移速度向目标点移动。采用绝对坐标X、Z编程时用终点的坐标值编程;采用增量坐标U、W编程时,用刀具的移动距离编程。绝对坐标和增量坐标可以混编。不运动的坐标可以省略。G00可以简写成G0 。 2)X、U的坐标值均为直径量。 3)程序中只有一个坐标值X或Z时,刀具将沿该坐标方向移动;有两个坐标值X和Z时,刀具将先以1:1步数两坐标联动,然后单坐标移动,直到终点。 4)G00快速移动速度由机床设定(X轴:12m/min;Z轴:16m/min),可通过操作面板上的速度修调开关进行调节。,例:如右图刀尖从A点快进到B点,分别用绝对坐标、增量坐标和混合坐
10、标方式写出该G00程序段。,绝对坐标方式:G00 X40 Z58; 增量坐标方式:G00 U-60 W-28.5; 混合坐标方式:G00 X40 W-28.5; 或 G00 U-60 Z58;,2直线插补G01 格式:G01 X(U) Z(W) F; 说明: 1)G01指令使刀具以F指定的进给速度直线移动到目标点,一般作为切削加工运动指令,既可以单坐标移动,又可以两坐标同时插补运动。X(U)、Z(W)为目标点坐标。F为进给速度(进给率),在G98指令下,F为每分钟进给(mm/min);在G99(默认状态)指令下,F为每转进给(mm/r)。 2)程序中只有一个坐标值X或Z时,刀具将沿该坐标方向移
11、动;有两个坐标值X和Z时,刀具将按所给的终点直线插补运动。,例:如图刀具从P0P1P2P3P0点运动(图中为G00方式;为G01方式)。加工程序为:,绝对坐标方式: N030 G00 X50 Z2;(P0P1) N040 G01 Z-40 F0.1;(P1P2) N050 X80 Z-60;(P2P3) N060 G00 X200 Z100;(P3P0) 增量坐标方式: N030 G00 U-150 W-98; (P0P1) N040 G01 W-42 F0.1; (P1P2) N050 U30 W-20; (P2P3) N060 G00 U120 W160; (P3P0),3圆弧插补G02、
12、G03 格式:G02(G03) X(U) Z(W) R F; 或 G02(G03) X(U) Z(W) I K F; 说明: 1)该指令控制刀具按所需圆弧运动。G02为顺时针圆弧插补,G03为逆时针圆弧插补;X、Z表示圆弧终点绝对坐标,U、W表示圆弧终点相对于圆弧起点的增量坐标,R表示圆弧半径,I、K表示圆心相对圆弧起点的增量坐标,F表示进给速度。 2)X、U、I均采用直径量编程。,图4-6 顺时针车圆弧,例:图4-6所示工件,加工顺时针圆弧的程序为: 绝对坐标方式: N050 G01 X20 Z-30 F0.1; N060 G02 X40 Z-40 R10 F0.08; 增量坐标方式: N0
13、50 G01 U0 W-32 F0.1; N060 G02 U20 W-10 I20 K0 F0.08;,图4-7 逆时针车圆弧,绝对坐标方式: N050 G01 X28 Z-40 F0.1; N060 G03 X40 Z-46 R6 F0.08; 增量坐标方式: N050 G01 U0 W-42 F0.1; N060 G03 U12 W-6 R6 F0.08;,例:如图加工逆时针圆弧的程序为:,4程序延时(暂停)G04 格式:G04 X;或G04 U;或G04 P; 说明: 1)该指令按给定时间延时,不做任何动作,延时结束后再自动执行下一段程序。该指令主要用于车削环槽,盲孔及自动加工螺纹时可
14、使刀具在短时间无进给方式下进行光整加工。 2)X、U表示秒,P表示毫秒。程序延时时间范围为16毫秒到9 999.999秒。 例:程序暂停2.5秒,可编程:G04 X2.5;或G04 U2.5;或G04 P2500;,5英制和公制(米制)输入G20、G21 格式:G20(G21) 说明: 1)G20表示英制输入,G21表示公制(米制)输入。G20和G21是两个可以相互取代的代码,但不能在一个程序中同时使用G20和G21。 2)机床通电后的状态为G21状态。,6进给速度控制G98、G99 格式:G98(G99),说明: 1)G98为每分钟进给(mm/min),G99为每转进给(mm/r)。G98通
15、常用于数控铣床、加工中心类进给指令;G99通常用于数控车床类进给指令。G99为该数控车床通电后的状态。 2)在机床操作面板上有进给速度倍率开关,进给速度可在0150%范围内以每级10%进行调整。在零件试切削时,进给速度的修调可使操作者选取最佳的进给速度。,7参考点返回检测G27 格式:G27 X(U);X向参考点检查; G27 Z(W);Z向参考点检查; G27 X(U) Z(W);X、Z向参考点检查。 说明:1)该指令用于参考点位置检测。执行该指令时刀具以快速运动方式在被指定的位置上定位,到达的位置如果是参考点,则返回参考点灯亮。仅一个轴返回参考点时对应轴的灯亮。若定位结束后被指定的轴没有返
16、回参考点则出现报警。执行该指令前也应取消刀具位置偏置。 2)X、Z为参考点的坐标值,U、W表示到参考点的距离。 3)执行G27指令的前提是机床在通电后必须返回过一次参考点。,8自动返回参考点G28 格式:G28 X(U);X向返回参考点; G28 Z(W);Z向返回参考点; G28 X(U) Z(W);X、Z向同时返回参考点。 说明: 1)该指令可使被指令的轴自动地返回参考点。X(U)、 Z(W)是返回参考点过程中的中间点位置,用绝对坐标或增量坐标指令。 2)X(U)、 Z(W)是刀架出发点与参考点之间的任一中间点,但此中间点不能超过参考点。有时为保证返回参考点的安全,应先X向返回参考点,然后
17、Z向再返回参考点。,图4-8 自动返回参考点,R-参考点,如图4-8所示,在执行G28 X80 Z50程序后,刀具以快速移动速度从B点开始移动,经过中间点A(40,50),移动到参考点R;或编程G28 U2 W2后,则刀具沿X、Z快速离开B点,经过中间点(相对于B点U=2,W=2),移动到参考点R。,9主轴控制G96、G97 格式:G96 S; G97 S; 说明: 1)G96是接通机床恒线速控制,此处S指定的数值表示切削速度(m/min)。数控装置从刀尖位置处计算出主轴转速,自动而连续的控制主轴转速,使之始终达到由S指定的数值。设定恒线速可以使工件各表面获得一致的表面粗糙度。 例:G96 S
18、150 表示切削点线速度控制在150 m/min。对下图中所示的零件,为保持A、B、C各点的线速度在150 m/min,则各点在加工时的主轴转速分别为: A:n=1000150(40)=1193r/min B:n=1000150(60)=795r/min C:n=1000150(70)=682 r/min,2)G97是取消恒线速控制,并按S指定的主轴转速旋转,此处S指定的数值表示主轴转速(r/min),也可以不指定S。 3)在恒线速控制中,由于数控系统是将X的坐标值当作工件的直径来计算主轴转速,所以在使用G96指令前必须正确的设定工件坐标系。,4)当刀具逐渐靠近工件中心时,主轴转速会越来越高,
19、此时工件有可能因卡盘调整压力不足而从卡盘中飞出。为防止这种事故,在建立G96指令之前,最好设定G50来限制主轴最高转速。,10主轴最高转速设定G50 格式:G50 S; 说明: 1)G50有坐标系设定和主轴最高转速设定两种功能,此处G50是后一种功能,用S指定的数值来设定主轴最高转速(r/min)。 如:G50 S2000;主轴最高转速设定为2000r/min。 2)在设置恒线速度后,由于主轴的转速在工件不同截面上是变化的,为防止主轴转速过高而发生危险,在设置恒线速度前,可以将主轴最高转速设定在某一个最高值,切削过程中当执行恒线速度时,主轴最高转速将被限制在此最高值。,11螺纹车削G32 格式
20、:G32 X(U) Z(W) F; 说明: 1)G32指令可进行等螺距的直螺纹、圆锥螺纹以及端面螺纹的切削。,2)X(U)、Z(W)为螺纹终点坐标,F为长轴螺距,如右图,若锥角45时,F表示Z轴螺距,否则F表示X轴螺距。F=0.001500mm。,3)1、2为车削螺纹时切入量与切出量见书上图3-30和表3-4。一般1=2 5mm,2=(1/41/2)1。 4)每刀车深量及车削次数要计算好(见表3-7),否则难保螺纹精度或发生崩刀现象。 5)车削螺纹时,主轴转速n应在保证生产效率和正常切削的情况下,宜选择较低的主轴转速。一般按机床或数控系统说明书中规定的计算式进行确定,其计算式多为: 式中:P工
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