数控铣床编程与操作模块二-平面图形加工课件.pptx

1、模块二平面图形加工为硬铝,12课时。图2-1-2三维效果图课题一直线图形加工本课题完成零件如图2-1-1所示,其三维效果如图2-1-2所示。材料【知识学习】一、程序指令1.七大类数控机床程序字(功能字)数控机床每个程序字表示一种功能,由程序字组成一个个程序段,完成数控机床某一预定动作。根据程序字的功能类别可分为七大类,分别为顺序号字、尺寸字、进给功能字、刀具功能字、主轴转速功能字、辅助功能字和准备功能字。(1)顺序号字(或程序段号)地址:N1N9999,一般放在程序段段首。功能:表示该程序段的号码,一般间隔510,在以后插入程序时不会改变程序段号的顺序。地址:XYZ(此外还有A、B、C,I、J

2、、K等)。功能:表示机床上刀具运动到达的坐标位置或转角。例如,G00 X20 Y30 Z100;表示刀具运动终点的坐标为(20,30,100)。尺寸单位有米制、英制之分;米制一般用毫米(mm)表示,英制用英寸(in)表示。(3)进给功能字(2)尺寸字地址:F功能:表示刀具切削加工时进给速度的大小,数控车床进给速度的单位一般为毫米/转(mm/r);数控铣床进给速度的单位一般为毫米/分钟(mm/min)。例如,N10 G1 X20 Y10 F70表示刀具进给速度为70mm/min。(4)主轴转速功能字地址:S。功能:表示主轴的转速,单位:转/分钟(r/min)。例如,S1500表示主轴转速为150

3、0r/min。(5)刀具功能字地址:T。功能:表示指定加工时所选用的刀具号。例如,T6表示选6号刀。(6)辅助功能字地址:M从M00M99(或M999),前置的“0”可省略不写,如M02与M2、M03与M3可以互用。功能:表示数控机床辅助装置的接通和断开,一般由PLC(可编程序控制器)控制,FANUC(法那克)0i系统和SINUMERIK(西门子)802S/C系统常用辅助指令含义见表2-1-1。(7)准备功能字(G代码或G功能字)表2-1-1法那克系统和西门子系统常用辅助指令及含义功能:是建立机床或控制系统工作方式的一种命令。如图2-1-3所示,刀具空间快速运动至P点(40,30,5),数控程

4、序为“G00 X40 Y30 Z5”。图2-1-3快速点定位2.快速点定位G00(或G0)指令其中,X、Y、Z为目标点的坐标;F为刀具进给速度大小,单位一般为毫米/分钟(mm/min)。3.直线插补G01(或G1)指令例如图2-1-5所示,刀具起点在P1点,直线加工至P2点,再直线加工至P3点,数控程序为:N20 G1 X80 Y90 F70;由P1直线插补至P2,进给速度为70mm/min。二、加工工艺分析1.工、量、刃具选择N30 X120 Y70;由P2直线插补至P3,(G1、F70为续效指令可不写)。表2-1-3直线图形加工工、量、刃具清单刀具从P1点下刀直线加工至P2点直线加工至P3

5、点直线加工至P4点抬刀(加工字母“Z”)。2.加工工艺方案刀具空间移动至P5点上方下刀直线加工至P6点直线加工至P7点抬刀刀具空间移动至P8点上方下刀直线加工至P6点抬刀(加工字母“Y”)。刀具空间移至P9点上方下刀直线加工至P12抬刀刀具空间移动至P11点上方下刀直线加工至P10点抬刀结束(加工字母“X”)。图2-1-6加工工艺路线表2-1-4基点坐标(单位:mm)3)程序编制 加工前必需做好各项准备工作,编程时这些准备工作的数控指令应编写在程序前面第一、二段程序内,然后才开始编写加工程。此图形简单,P1P12等基点(图2-1-1)的坐标很容易算出,见表2-1-4。4)参考程序 程序名:法那

6、克系统程序名“O0021”;西门子系统程序名“XX0021.MPF”。本例法那克系统与西门子系统程序基本相同。参考程序见表2-1-5。表2-1-5参考程序示例表2-1-5参考程序示例【资料链接】1)数控机床程序字除常用的七大类功能字外还有一些表示其它功能的字,一般由一字母及数字组成,法那克系统常见的其它字有:D表示刀具半径补偿号;H表示刀具长度补偿号;R表示圆弧半径;P表示子程序指定和重复次数等。西门子系统程序字还可包含多个字母,采用多个字母时,数值与字母间用“=”隔开,如CR=10;常用的程序字见表2-1-6。表2-1-6常用的程序字2)除准备功能指令分模态有效和程序段有效两种类型外,其它功

7、能指令也分为模态有效和程序段有效两类。一、加工准备二、对刀X、Y、Z轴均采用试切法对刀,并把操作得到的零偏值输入到G54等偏置寄存器中。三、空运行【技能训练】法那克系统空运行是指刀具按参数指定的速度运行,而与程序中指定的进给速度无关,用来在机床不装工件时检查刀具的运动(一般为避免撞刀常把基础坐标系中Z值提高50100mm后运行程序)。西门子系统空运行是刀具不作移动仅数控程序运行一遍,与法那克系统机床锁住、辅助功能锁住功能相同,仅检查数控程序是否正确。1.法那克系统（1）空运行操作(2)机床锁住操作按下机床操作面板上的机床锁住开关,启动程序后,刀具不再移动,但是显示器上每一轴运动的位移在变化,就

8、像刀具在运动一样。(3)辅助功能锁住操作 按下机床操作面板上辅助功能锁住,M、S、T代码被禁止输出并且不能执行,只运行一遍程序。按选择自动加工模式,按功能切换键,按软键,按软键,出现如图2-1-7所示画面,移动光标至DRY空运行,并用(回车键)选中,再移动光标至PRT程序测试有效,用(回车键)选中,按软键。图2-1-72.西门子系统空运行操作打开程序,按数控启动键即可空运行测试程序。空运行结束后,重复第一步,把移动光标至DRY空运行,并用(回车键)取消;再移动光标至PRT程序测试有效,用(回车键)取消,按软键结束空运行。四、零件单段运行加工零件单段工作模式是按下数控启动按钮后,刀具在执行完程序

9、中的一段程序后停止。通过单段加工模式可以逐段地执行程序,便于仔细检查数控程序。表2-1-7数控铣床课题评分表五、零件加工及评分标准(表2-1-7)【思考与练习】1.如何编写完整加工一个零件的数控程序?2.常用数控程序功能字有哪几大类?各有何功能?3.G00、G01指令格式如何?使用时二者有何区别?4.编写加工图2-1-8所示图形的程序(图形深1mm)。图2-1-84题图课题二圆弧图形加工【学习目标】1.知识目标了解G17、G18、G19平面选择指令含义。掌握G02、G03圆弧插补指令及应用。会计算基点坐标。2.技能目标掌握圆弧加工方法。掌握零件自动加工方法。完成图2-2-1所示零件,其立体图如

10、图2-2-2所示,材料为硬铝,10课时。图2-2-2三维效果图一、编程指令1.平面选择指令(G17、G18、G19)表2-2-1坐标平面指令代码 顺时针、逆时针方向判别:从不在圆弧平面的坐标轴正方向往负2.圆弧插补指令【知识学习】方向看,顺时针用G02,逆时针用G03,如图2-2-4所示。(3)指令格式 1)格式一:终点坐标+圆弧半径(见表2-2-2)。表2-2-2法那克系统与西门子系统圆弧插补指令其中,X、Y为圆弧终点坐标;R、CR为圆弧半径;F为圆弧插补进给速度。图2-2-5 如图2-2-5所示,加工圆弧起点在A点,终点为B点。法那克系统与西门子系统指令格式相同,格式为:G17 G02(G

11、03)X Y I J F 2)格式二:终点坐标+圆心坐标。(4)指令使用说明如图2-2-6所示,圆弧起点A(30、85),终点B(100、44),圆心O(49、37)。加工程序:G17 G02 X100 Y44 I19 J-48 F60如图2-2-7所示,加工整圆,刀具起点在A点,逆时针加工。解:用格式一(终点坐标+圆弧半径)把整圆分两段加工,先加工半圆再加工另半圆。用格式二(终点坐标+圆心坐标)直接用一段程序即可加工出整圆。表2-2-3参考示例程序二、加工工艺分析1.工、量、刃具选择表2-2-4圆弧图形加工工、量、刃具清单2.加工工艺方案(1)加工工艺路线 不分粗、精加工,一次垂直下刀至深度

12、尺寸,加工出图形。(2)合理切削用量选择 加工材料为硬铝,硬度较低,切削力较小,切削速度可选大些;刀具直径较小,进给速度选择小一些;字深1mm,一次下刀至深度。表2-2-5基点坐标(单位:mm)3.参考程序编制表2-2-6参考程序示例表2-2-6参考程序示例表2-2-6参考程序示例【资料链接】在G18或G19平面中进行圆弧插补时,若采用圆弧终点坐标+圆心坐标指令格式其格式不同于G17平面中圆弧插补。【技能训练】一、加工准备二、对刀X、Y、Z轴均采用试切法对刀,并把操作得到的零偏值输入到G54等偏置寄存器中。三、空运行法那克系统:把基础坐标系中Z轴值变为“+50”,选择MEM(自动加工)工作模式

13、,打开程序,按下空运行按钮,按循环启动按钮,观察加工轨迹。空运行结束后使空运行按钮复位。西门子系统:通过数控面板设置空运行和程序测试有效,打开程序,选择AUTO(自动加工)模式,按下数控启动键,观察程序运行情况。四、零件自动加工方法法那克系统:改变基础坐标系中Z轴值为0,选择MEM(自动加工)工作模式,打开程序,调好进给倍率,按下循环启动按钮。西门子系统:取消空运行及程序测试有效,打开程序,选择AUTO(自动加工)模式,按数控启动按钮。表2-2-7圆弧图形加工评分表五、零件加工及评分标准(表2-2-7)六、加工结束,清理机床【思考与练习】1.分析圆弧插补指令中终点坐标+半径与终点坐标+圆心坐标

14、两种指令格式有何区别?用终点坐标+半径格式分别编写图2-2-1零件法那克系统与西门子系统程序。2.指出立式铣床圆弧插补所在平面。3.如图2-2-8所示,圆弧起点分别在A、B、C、D点时,用终点坐标+圆心坐标编写整圆加工程序。图2-2-83题图4.编写图2-2-9所示“CNC”字母程序并加工,字宽3mm,字深1mm。图2-2-94题图 完成图2-3-1所示零件图,其三维效果如图2-3-2所示。材料为硬铝,10课时。课题三一般形状图形加工及数控仿真图2-3-2三维效果图一、绝对坐标、相对坐标指令1.指令代码绝对坐标指令代码:G90。相对坐标指令代码:G91。法那克系统与西门子系统指令代码相同。2.

15、指令功能【知识学习】如图2-3-3所示,刀具起点在P1点,直线加工至P2点,再直线加工至P3点,用G90绝对坐标指令编程。N10 G90 G1 X50 Y40 F50;刀具从P1点加工至P2点其中,第一段程序X50Y40为P2点绝对坐标,第二段程序X85 Y30为P3点绝对坐标。如图2-3-4所示,刀具起点在P1点,直线加工到P2,再从P2点加工到P3点,用G91增量坐标指令编程。N10 G91 G1 X20 Y25 F50;刀具从P1点加工至P2点其中,第一段程序中X20 Y50为P2点相对于P1点的坐标(移动增量),第二段程序中X35 Y-10为P3点相对于P2点的坐标(移动增量)。对图2

16、-3-4所示的加工路线用绝对坐标与相对坐标混合编程。3.指令使用说明N10 G0 X30 Y15;刀具移动到P1点,P1点绝对坐标为X30 Y15二、加工工艺分析1.工、量、刃具选择表2-3-1一般图形加工工、量、刃具清单 刀具空间移动至P1上方下刀顺时针圆弧加工至P2点直线加工至P3点逆时针圆弧加工至P4点抬刀刀具空间移动至P7点上方下刀直线加工至P8点顺时针圆弧加工至P9点抬刀刀具空间移动至P5点上方下刀直线加工至P6点抬刀刀具空间移动至P5上方下刀直线加工至P6点抬刀结束加工。2.加工工艺方案三、参考程序编制1.工件坐标系建立图形处于零件对称中心,故工件坐标系X、Y零点应设置在零件几何中

17、心上,Z坐标零点仍设置在零件上表面,见图2-3-1。2.基点坐标计算图2-3-1中P2、P3、P7、P8等基点坐标容易得出,见表2-3-2。表2-3-2基点坐标(单位:mm)表2-3-2基点坐标(单位:mm)其余各点用类似方法求出,见表2-3-3。表2-3-3基点坐标表2-3-3基点坐标图2-3-5表2-3-4程序示例 3.参考程序(表2-3-4)表2-3-4程序示例【技能训练】一、仿真软件使用斯沃数控仿真软件由南京斯沃软件技术有限公司开发,配备有法那克(FANUC)、西门子(SINUMERIK)、三菱(MITSUBISHI)、广州数控(GSK)、华中世纪星(HNC)、北京凯恩帝(KND)、大

18、连大森(DASEN)、南京华兴(WA)等多种数控系统数控车、数控铣及加工中心的仿真。斯沃法那克、西门子界面如图2-3-6和图2-3-7所示。图2-3-6斯沃法那克界面1.主界面介绍图2-3-7斯沃西门子界面表2-3-5工具条按钮含义表2-3-5工具条按钮含义图2-3-8“文件”主菜单的子菜单每一主菜单下又有许多子菜单,可实现相应功能,具体情况如下。1)点击“文件”主菜单可以看到图2-3-8所示子菜单。斯沃数控仿真操作同数控机床操作。2.仿真操作二、加工准备三、对刀操作X、Y、Z轴均采用试切法对刀,并把操作得到的零偏值输入到G54偏置寄存器中。四、零件自动加工将仿真正确的数控程序输入数控系统,选

19、择自动工作模式(AUTO或MEM),按下数控启动键,运行加工。五、零件加工与评分标准(表2-3-6)。表2-3-6一般图形加工评分表六、加工结束、清理机床【资料链接】目前市场上的数控仿真软件较多,如南京宇航、北京的斐克、上海宇龙等。其功能相近,主要用于辅助教学,当数控机床数量较少时可利用仿真软件的优势,做到人手一机,进行仿真练习,提高实习效率;当数控机床数量较多时,应尽可能少用仿真软件,避免学生在虚拟环境中养成不好的操作习惯,此时仿真软件主要作用是对数控程序进行检验.【操作注意事项】仿真练习在机房进行,一人一机,力求与真实环境一致进行操作,避免养成不良操作习惯。【思考与练习】1.G90、G91指令有何区别?图2-3-174题图2.比较斯沃仿真软件与数控铣床操作上的异同。3.用增量坐标编程方式编制图2-3-1所示零件的加工程序,并进行仿真、加工。4.编写图2-3-17图形数控程序。