简易数控加工知识培训课程

老九

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                   数控加工知识培训教程
第一部分   数控加工基础
一、数控加工概述
1、数控技术是20世纪40年代后期发展起来的一种自动化加工技术，它综合了计算机、自动控制、电机、电气传动、测量、监控和机械制造等学科的内容，目前在机械制造业中已经得到了广泛的应用。
2、数控（Numerical Control，简称NC），是以数字化信号对机床运动及加要过程进行控制的一种方法。
3、三坐标机床为例说明其工作原理：
   将加工程序输入到数控系统后，数控系统对数据进行运算和处理，向主轴箱内的驱动电机和控制各进给轴的伺服系统装置发出指令。伺服装置接受指令后向控制三个方向的进给伺服（步进）电机发出脉冲信号民。
   主轴驱动电机带支刀具旋转，进给伺服（步进）电机带动滚珠丝杠使机床的工作台沿X、Y 、Z 轴移动，铣刀对工件进行切削。
4、数控加工的内容
   在数控机床加工前，先要考虑操作内容和动作，如工步的划分、顺序，走刀路线、位移量和切削参数等。按规定的代码形式编排程序，程序输入，检验。
   一般来说，数控加工主要包括以下内容：
Ø              确定零件上需要数控加工的表面；
Ø              对零件图纸进行数控加工的工艺分析；
Ø              数控加工的工艺设计；
Ø              编制加工程序；
Ø              输入加工程序；
Ø              对加工程序进行检验和修改；
Ø              运行加工程序，对零件加工。
二、数控加工的特点
1、加工精度高   采用高精度的滚珠丝杠传动，机床的定位精度和重复定们精度都很高。特别是有的机床加工过程具有自动监测和误差补偿功能，因而能可靠保证加工精度和尺寸稳定性。
2、生产效率高   数控机床在加工中零件的装夹次数少，一次装夹可加工出很多表面，省去了划线和找正，换刀，检测等许多中心环节。
3、特别适合加工复杂的轮廓表面，如空间曲面等。
4、有利于实现计算机辅助制造；
5、初期投资大，加工成本高。价格、维修、操作人员。
三、数控机床的组成和分类：
     组成：控制系统、伺服系统、机床主体。
应用角度：数控车，数控铣、加工中心（刀库和自动换刀）、多轴数控铣等。
四、数控机床控制系统：
采用CNC控制系统，即计算机控制系统。
组成：微机系统（处理和储存）、人机界面接口、通信接口（R232串行接口）、进给轴位置控制、主轴控制、辅助控制系统（如切削液开、断，刀库、刀具等）。
第二部分  数控加工的有关问题
一、数控机床的坐标系统
    坐标系的建立：
我国采用国标IS0标准统一规定了有选举权控机床的坐标轴，包括其代码、运动方向等。              数控机床的坐标系采用右手笛卡尔坐标系手指方向为正。
1．  机床坐标系
　　以机床原点为坐标原点建立起来的X、Y、Z轴直角坐标系，称为机床坐标系。机床原点为机床上的一个固定点，也称机床零点。机床零点是通过机床参考点间接确定的，机床参考点也是机床上的一个固定点，其与机床零点间有一确定的相对位置，一般设置在刀具运动的X、Y、Z正向最大极限位置。在机床每次通电之后，工作之前，必须进行回机床零点操作，使刀具运动到机床参考点，其位置由机械档块确定。这样，通过机床回零操作，确定了机床零点，从而准确地建立机床坐标系，即相当于数控系统内部建立一个以机床零点为坐标原点的机床坐标系。机床坐标系是机床固有的坐标系，一般情况下，机床坐标系在机床出厂前已经调整好，不允许用户随意变动。
2．  工件坐标系

　　工件图样给出以后，首先应找出图样上的设计基准点。其他各项尺寸均是以此点为基准进行标注。该基准点称为工件原点。以工件原点为坐标原点建立的X、Y、Z轴直角坐标系，称为工件坐标系。
　　工件坐标系是用来确定工件几何形体上各要素的位置而设置的坐标系，工件原点的位置是人为设定的，它是由编程人员在编制程序时根据工件的特点选定的，所以也称编程原点。
　　数控车床加工零件的工件原点一般选择在工件右端面、左端面或卡爪的前端面与Z轴的交点上。图2-13所示，是以工件右端面与Z轴的交点作为工件原点的工件坐标系。
　　数控铣床加工零件的工件原点选择时应该注意：
    工件原点应选在零件图的尺寸基准上，对于对称零件，工件原点应设在对称中心上；对于一般零件，工件原点设在工件外轮廓的某一角上，这样便于坐标值的计算。对于Z轴方向的原点，一般设在工件表面，并尽量选在精度较高的工件表面。
    注意：在运用工件坐标系编程时，由于工件与刀具是一对相对运动的物体，为了编程方便，一律假定工件固定不动，全部用刀具运动的坐标系来编程。
二、对刀
　　在数控加工中，工件坐标系确定后，还要确定刀具的刀位点在工件坐标系中的位置。即常说的对刀问题。数控机床上，目前，常用的对刀方法为手动试切对刀。
1．数控车床的对刀
　　数控车床对刀方法基本相同，首先，将工件在三爪卡盘上装夹好之后，用手动方法操作机床，具体步骤如下：
1）回参考点操作  采用ZERO（回参考点）方式进行回参考点的操作，建立机床坐标系。此时CRT上将显示刀架中心（对刀参考点）在机床坐标系中的当前位置的坐标值。
2）试切对刀  先用已选好的刀具将工件外圆表面车一刀，保持X向尺寸不变，Z向退刀，按设置编程零点键，CRT屏幕上显示X、Z坐标值都清成零（即X0，Z0）；然后，停止主轴，测量工件外圆直径D。如图2-14所示。再将工件端面车一刀，当CRT上显示的X坐标值为-（D/2）时，按设置编程零点键，CRT屏幕上显示X、Z坐标值都清成零（即X0，Z0），系统内部完成了编程零点的设置功能。
3）建立工件坐标系  刀尖（车刀的刀位点）当前位置就在编程零点（即工件原点）上。
2．数控铣床的对刀
　　假设零件为对称零件，并且毛坯已测量好长为L1、宽为L2，平底立铣刀的直径也已测量好。如图2-15所示，将工件在铣床工作台上装夹好后，在手动方式操纵机床，具体步骤如下：
1）回参考点操作  
　　采用ZERO（回参考点）方式进行回参考点的操作，建立机床坐标系。此时CRT上将显示铣刀中心（对刀参考点）在机床坐标系中的当前位置的坐标值。

2）手工对刀  
　　先使刀具靠拢工件的左侧面（采用点动操作，以开始有微量切削为准），刀具如图A位置，按设置编程零点键，CRT上显示X0、Y0、Z0，则完成X方向的编程零点设置。再使刀具靠拢工件的前侧面，刀具如图B位置，保持刀具Y方向不动，使刀具X向退回，当CRT上X坐标值0时，按编程零点设置键，就完成X、Y两个方向的编程零点设置。最后抬高Z轴，移动刀具，考虑到存在铣刀半径，当CRT上显示X坐标值为（L1/2+铣刀半径），Y的坐标值为（L2/2+铣刀半径）时，使铣刀底部靠拢工件上表面，按编程零点设置键，CRT屏幕上显示X、Y、Z坐标值都清成零（即X0，Y0，Z0），系统内部完成了编程零点的设置功能。就把铣刀的刀位点设置在工件对称中心上，即工件坐标系的工件原点上。
3）建立工件坐标系  
　　此时，刀具（铣刀的刀位点）当前位置就在编程零点（即工件原点）上。由于手动试切对刀方法，调整简单、可靠，且经济，所以得到广泛的应用。
                   第三部分   数控加工程序
一、    数控车床：
1、  建立标系：
2、  编程方式选择：
3、  FUNUC-Oi系统的G代码：G00. G01. G02. G03。
4、  刀具补偿：    半径补偿：左补G41、右补G42、取消刀补G40、根据ISO标准，当刀具中心轨迹沿前进方向位于零件轮廓右边时，称为刀具半径右补偿。
           长度补偿G43、取消：G49
工件坐标系设定：G50、G54。
绝对坐标编程：G90、相对坐标编程：G91、工件原点设置：G92.
5、  辅助代码：T 、S 、M,
M00程序停止，M02、M30（重新开始）程序结束，M06换刀，M03主轴正转，M04主轴反转，M05主轴停。M07、08切削液打开，M09切削液停止。
6、  模态和非模态指令：模态又称续效指令，一经程序段中指定，便一直有效，直到以后程序段中出现同组另一指令或被其它指令取消时才失效。编写程序时，与上段相同的模态指令可不写。
7、  一个完整程序句的格式：N—G—X—Y—Z(I、J、K)F-S-T-M-LF。
二、    手工编程：
零件的加工图如下：铣周边轮廓，不考虑装夹方式， 安全高度为50。编程：
1、  加工轮廓
2、  刀具。20mm.
3、  安全高度。
4、  给定切削量：F250、S1000。
5、  工艺走刀路线：
%
o0001;
T1M6
G90  G54   X250  Y200  Z50;
G00   Z-5  M03   S1000;
G43  X200  Y120  H01
G42  D01
G01  X150  F250;
X80;
G02  X30  R25;
G01  Y140;
G03  X-30  R30;
G01  Y120;
G02  X-80  R25;
G01  X-120
Y0
X80
X150  Y100
Y120(140)
G40G49G00  Z50
X250 Y200
M09
M05
M30