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⑴加工精度高,产品质量稳定。
⑵适合加工回转表面复杂的零件。
⑶具有广泛的适应性。
⑷生产效率高。
⑸能够减轻操作者的劳动强度,改善劳动条件。
⑹机床价格昂贵。
⑺要求操作者理论知识,综合素质水平较高。
4、用途:
数控车床可以对回转体类零件具有车削,钻削工艺内容的工序进行高效,自动,精确的加工。
特别是用于多品种,大批量的机床加工。
二、数控车床的组成、加工原理以及与普通车床的区别
1、数控车床的组成
数控机床的基本组成
2、数控机床的加工原理
数控机床的加工原理是:
首先要将被加工零件的图样及工艺信息数字化,用规定的代码和程序格式编写加工程序;
然后将所编程序指令输入到机床的数控装置中;
再后数控装置将程序(代码)进行译码,运算后,向机床各个坐标的伺服机构和辅助控制装置发出信号,驱动机床各运动部件,控制所需要的辅助运动,最后加工出合格零件。
3、数控车床的结构以及与普通车床的区别(见图1)
从总体上看,数控车床没有脱离普通车床的结构形式,它没有传统车床的进给箱和交换齿轮架,其主运动,进给运动的形式没变,而是改变了驱动的方式。
Z、X两方向的运动是由伺服电机直接驱动滚珠丝杠运动同时带动刀架移动,形成纵横向切削运动,从而实现车床的进给运动。
而主轴带动工件旋转形成数控车床的主运动。
这就是数控车床的传动原理。
三、数控车床的操作过程及安全操作规程
1、数控车床安全操作规程
⑴工作时必须穿工作服,长发必须戴安全帽,不允许戴手套操作机床。
⑵开机前先检查机床运行状况是否正常,润滑是否良好。
⑶安装刀具,工件必须牢固,不要把工具等物品遗留在机床内。
⑷机床开动前必须关好安全防护门。
⑸机床加工时禁止用手触摸刀尖,工件及铁屑。
⑹禁止用手触摸运动中的主轴,刀架,尾座等运动部件。
⑺定期维护机床。
2、数控机床的操作过程
3、华中“世纪星”HNC-21T车床数控系统操作面板的介绍
华中“世纪星”HNC-21T是基于嵌入式工业PC的开放式数控系统,配备高性能32位微处理器、内装式PLC及彩色LCD显示器。
采用国际标准G代码编程,与各种流行的CAD/CAM自动编程系统兼容。
⑴操作装置
①操作台结构
HNC-21T车床数控装置操作台为标准固定结构,如图2所示。
图2NC-21T车床数控装置操作台
②显示器
操作台的左上部为7.5′彩色液晶显示器,分辨率为640×
480。
③NC键盘
NC键盘包括精简型MDI键盘和F1-F10十个功能键。
标准化的字母数字式键盘的大部分键具有上档键功能,当“UPPER”键有效时,指示灯亮,输入的是上档键。
NC键盘用于零件程序的编制、参数输入、MDI及系统管理操作等。
④机床控制面板
标准机床控制面板的大部分按键(除“急停”按钮外)位于操作台的下部。
机床控制面板用于直接控制机床的动作或加工过程。
⑵软件操作界面
HNC-21T的软件操作界面如图3所示。
其界面由如下几个部分组成:
图3NC-21T的软件操作界面
①图形显示窗口
②菜单命令条
③运行程序索引
④选定坐标系下的坐标值,坐标系可在机床坐标系/工件坐标系/相对坐标系之间切换;
显示值可在指令位置/实际位置/剩余进给/跟踪误差/负载电流/补偿值之间切换。
⑤工件坐标零点在机床坐标系下的坐标
⑥辅助功能M、S、T;
当前刀位CT、选择刀位ST
⑦当前加工程序行
⑧当前加工方式、系统运行状态及当前时间
⑨当前坐标、剩余进给
⑩直径/半径编程、公制/英制编程、每分钟进给/每转进给、快速修调、进给修调、主轴修调倍率
四、数控车床的编程步骤
1、分析工件图纸:
确定工件的加工部位和具体内容。
2、编制工艺卡片:
工艺卡片是程序编制,刀具选择的依据。
工艺卡片的内容,主要有工步顺序,工步内容,刀具种类与牌号,切削参数。
3、数值计算:
就是确定工件加工时进刀尺寸的内容。
4、编写程序单:
根据工艺卡片,用数控机床系统代码编写工件加工程序。
5、试运行验证程序:
⑴试切对刀。
⑵锁住机床,验证程序。
⑶单段执行程序命令,运行程序。
6、自动车削工件。
五、数控车床的编程要点和编程方法
1、数控车床编程要点
数控车床的编程具有如下特点:
⑴一个程序段中,根据图样上标注的尺寸可以采用绝对值编程或增量值编程,也可以采用混合编程。
⑵被加工零件的径向尺寸在图样上和测量时,一般用直径值表示,所以采用直径尺寸编程更为方便。
车削加工常用棒料作为毛胚,加工余量较大,为简化编程,常用采用不同形式的固定循环。
⑶编程时,认为车刀刀尖是一个点,而实际上为了提高刀具寿命和工件表面质量,车刀刀尖常磨成一个半径不大的圆弧。
为提高工件的加工精度,编制圆头刀程序是,需要对刀具半径进行补偿。
使用刀具半径补偿后,编程时可直接按工件轮廓尺寸编程。
⑷为了提高加工效率,车削加工的进刀与退刀都采用快速运动。
进刀时,尽量接近工件切削开始点,切削开始点的确定以不碰撞工件为原则。
2、数控车床的编程方法
⑴编程前的工艺准备:
如前所述,分析工件图纸;
编制工艺文件;
数值计算。
⑵数控车削加工程序编制:
数控车床程序格式:
程序段格式分为ISO国际代码和EIA代码,我们以华中“世纪星”HNC-21T系统为例介绍ISO国际代码。
所谓程序格式,就是指程序段书写的规则,它包括程序名、程序段号等,每个程序都由以下几部分组成:
%####程序名以%开头,####代表程序号,通常为四位数,范围为0000一9999。
N##程序顺序号以N开头,##代表顺序号。
①准备功能G代码:
准备功能指令,有字母(称为地址符)G和其后的两位数字所组成,该代码的作用主要是指定数控车床的一般位于坐标指令的前面。
常用G代码表:
代码
级别
功能
备注
G00
01
快速定位功能
G01
直线插补功能
G02
圆弧插补功能(顺圆)
G03
圆弧插补功能(逆圆)
G04
00
暂停
G20
08
英寸输入
G21
毫米输入
G28
返回刀参考点
G29
由参考点返回
G32
G36
17
直径编程
G37
半径编程
G40
09
刀尖半径补偿取消
G41
左补刀
G42
右补刀
G54
11
第一坐标系选择
G55
第二坐标系选择
G56
第三坐标系选择
G57
第四坐标系选择
G58
第五坐标系选择
G59
第六坐标系选择
G71
06
外径/内径车削复合循环
G72
端面车削复合循环
G73
闭环车削复合循环
G76
螺纹切削复合循环
G80
端面车削循固定环
G81
端面车削固定循环
G82
螺纹切削固定循环
G90
13
绝对编程
G91
相对编程
G92
工件坐标系设定
G94
14
每分钟进给
G95
每转钟进给
G96
16
恒线速度切削
G97
②辅助功能M代码:
辅助功能指令,有字母(称为地址符)M和其后的两位数字所组成,该代码的作用主要用于机床加工操作时的工艺指令。
常用M代码表:
模态
M00
非模态
程序停止
M02
程序结束
M30
程序结束并返回程序起点
M98
调用子程序
M99
子程序结束
M03
主轴正转
M04
主轴反转
M05
主轴停止
③N、F、T、S功能:
(a)N功能:
程序段号是有字母N和后面的四位数字来表示的。
通常是按顺序在每个程序段前加上编号(顺序号)。
(b)F功能:
是表示进给速度的功能,是有字母F和其后面的若干位数字来表示的。
每分钟进给量G94,F所指定的进给速度单位为mm/min。
例如:
F25.54,即为25.54mm/min。
每转进给量G95,F所指定的进给速度单位为mm/r。
F0.15,即为0.15mm/r。
(c)T功能:
是表示刀具功能。
根据加工需要,在某些程序段指令进行选刀和换刀。
刀具功能是用字母T和其后的四位数字表示。
其中前两位为刀具号,后两位为刀具补偿号。
(d)S功能:
是表示主轴功能。
主要表示主轴转速或线速度。
主轴功能是由字母S和其后面的数字来表示的。
⑶坐标系统:
如图4
(图4)
①机床的坐标轴:
数控车床是以机床主轴轴线方向为z轴方向,刀具远离工件的方向位Z轴的正方向。
X轴垂直于工件旋转轴线的方向,且刀具远离主轴轴线的方向为x轴的正方向。
②机床原点,参考点及机床坐标系:
(如图O’点):
机床原点,参考点是机床上的一个固定点。
其位置由z向与x向的机械挡块来确定。
所建立的z轴与X轴的直角坐标系,即为机床坐标系。
③工件原点和工件坐标系:
(如图O点):
工件原点是人为设定的,通常选择在工件的右断面中心点上。
在这一点上所建立的Z轴与X轴的直角坐标系,即为工件坐标系。
④加工坐标系的设置(改变坐标系):
即工件坐标系如何取代机床坐标系。
利用刀具补偿改变坐标系。
即:
用对刀方式将机床坐标系原点z’轴移至加工工件的右断面,形成工件坐标系的Z轴,(Z'
+A→Z);
同样将机床坐标系原点X'
轴移至加工工件右断面的中心点上,形成公件坐标系的x轴,(X'
+A→X)。
⑷如何根据图纸编程:
编程实例(见图5)
(图5)
程序如下:
%1234
N01GOOX45Z2
N02M03S600
N03G71U1R1P4Q15X0.5Z0.5F100
N04GOOX0
N05G01Z0F50
N06G03X24Z-12R12
N07G01X24Z-14
N08X28
N09X30
N10Z-32
N11X34
N12X35
N13Z-49.838
N14G02X42Z-57R14
N15G01X42Z-70F100
N16G00X70Z70
N17M30
第二篇数控铣削加工技术训练
1、了解数控铣床和加工中心的基本结构,工作原理及常用数控系统。
2、掌握数控铣床工艺的基础知识,与普通铣床工艺进行比较,分析其异同点。
3、掌握数控铣床操作技能和机床使用方法。
【实习内容及步骤】
1、内容:
熟悉数控铣床的结构、操作原理,完成指定及自选工件的表面加工的编程和上机操作。
2、步骤:
⑴讲解数控铣床基拙知识。
⑵熟悉数控铣床的操作。
⑶编制数控铣床的程序。
⑷完成规定的实验内容。
⑸完成创新设计工件的加工。
【实习设备及材料】
1、设备:
总计三台设备、分组训练,每组一台机床。
西门子802D立式加工中心一台,FANUC数控铣床和立式加工中心各一台。
2、材料:
石蜡等
【注意事项】
1、认真遵守实验安全管理制度。
2、严格遵守设备操作规程。
3、应按照拟定的工艺要求进行加工工件。
。
4、文明生产。
5、听从指导教师的指导。
一、数控机床基本知识
数控是一种利用计算机通过数字信息来实现加工自动控制的技术。
数控机床则是指以数字形式进行信息控制的机床。
由于数控与机床控制技术的发展紧密相连,因此,现在人们通常讲的“数控”就是指“数控机床”。
(一)数控机床的组成及工作原理
1、数控机床的组成
数控机床的基本构成主要包括控制介质、数控装置、伺服系统和机床本体。
数控机床的构成框图如图1所示。
(图1)
2、数控机床的工作原理
数控机床的工作原理如图2所示。
在数控机床上加工零件时,首先要将被加工的零件的状态、尺寸及工艺要求等,采用手工或自动程序编制,然后送入数控装置。
在数控系统控制软件的支持下,经过处理与计
算后,发出相应的指令,通过伺服系统经传动机构驱动机床有关部件,使机床的刀具与工件及其它辅助装置按预定的加工程序进行运动,从而加工出符合要求的零件。
图2数控机床的工作原理
(二)数控系统的分类
机床数控系统,通常按控制运动方式和有无测量装置进行分类。
1、按控制运动方式分类
⑴点位控制数控系统 数控装置只控制移动部件从一个位置(点)精确地移到另一个位置(点),而对它们的运动轨迹没有严格要求,因为在定位移动中不进行切削加工,常见的有数控钻床、数控冲床及数控坐标镗等。
⑵直线控制数控系统 数控装置不仅控制两点间的准确位置,还要控制移动速度和轨迹。
在刀具相对于工件移动时进行切削加工,其轨迹是平行机床各坐标轴的直线。
常见的有简易数控车床、数控镗铣床等。
⑶轮廓控制数控系统采用这类数控系统的机床又称连续控制或多坐标轴联动数控机床,其数控系统控制几个坐标轴同时协调运动,即能够实现两个或两个以上的坐标轴联动加工,可用于加工平面曲线或曲面的零件。
常见的有数控铣床、加工中心、数控车床等。
2、按有无测量装置分类
⑴开环数控系统:
结构简单,没有检测装置,通常使用功率步进电动机作为执行元件。
⑵半闭环数控系统:
检测伺服电动机的转角度位移,而不是检测工作台的实际位置。
因此,丝杠的螺距误差、齿轮或同步带轮等引起的误差难以消除,但是,如果在半闭环控制系统中采用精度较高的滚珠丝杠和消除间隙的齿轮副,再配以螺距误差补偿装置是能够达到较高的加工精度。
⑶闭环数控系统:
安装在工作台上的检测元件将工作台实际位移量反馈到计算机中,与要求的位置指令进行比较,用比较的差值进行控制直到差值消除为止。
实现移动部件的精密移动。
由于闭环数控系统具有位置反馈装置,可以补偿机械传动机构中的各种误差,因而可达到很高的控制精度,一般应用在高精度的数控机床中。
(三)数控机床常用的数控系统
数控系统是机床实现自动加工的核心,数控机床根据功能和性能要求,配置不同的数控系统。
系统不同,其指令代码也有差别。
编程时应按所使用数控系统代码的编程规则进行编程,功能越强大,操作越复杂。
数控系统种类繁多,国内外很多公司都生产数控系统,目前最常用的系统有FANUC系列、SIEMENS系列。
另外,日本三菱公司、德国海得汉公司生产的系统,以及国内的华中数控、广州数控也较为常见。
二、数控铣床概述
数控铣床是一种用途广泛的机床,常分为立式铣床与卧式铣床两种。
通常数控铣床多采用两轴半联动和三轴联动,若增加一个回转坐标,即增加一个数控分度头或数控回转工作台,这种机床称为四轴驱动数控铣床,它可以加工螺旋槽、叶片等立体曲面零件。
对于某些高档的数控铣床还可实现五轴(或五轴以上的联动)。
1、数控铣削加工特点
数控铣床主要用于加工平面和曲面轮廓的零件,还可以加工复杂型面的零件,如凸轮、样板、模具、螺旋槽等。
数控铣床的加工特点主要体现在其“数控”的各种功能上,加上完善的机械机构,数控铣床具有以下加工特点
⑴加工精度高,质量稳定。
⑵加工灵活,通用性强。
⑶工序集中。
⑷加工生产率高。
⑸减轻了操作者的改善操作者的劳动条件。
2、常见的数控铣床
⑴经济型数控铣床
⑵全功能立式、卧式数控铣床
⑶龙门式数控铣床
⑷加工中心加工中心最重要的特点是机床中设置有刀库和换刀机构,刀库中存放有不同数量的各种刀具。
加工中心是数控铣床的基础上发展起来的,同类型的加工中心与数控铣床的布局相似,主要在刀库的结构和位置上有区别。
三、数控铣床的操作与编程
(一)、机床面板说明及各功能键的作用
由于生产厂家的不同,数控系统选配上的差异,操作和控制面板的布局也各不相同,现以XH716A立式加工中心(数控系统为西门子802D)配置为例,介绍加工中心的操作面板、控制面板及其功能。
1、CRT/MDI操作面析
西门子802D的系统操作面板如图所示,用操作键盘结合显示屏可以进行数控系统操作。
2、机床操作面板
西门子802D的操作面板如图3—2所示
主要功能键说明:
MDA用于直接通过操作面板输入数控程序和编辑程序
SINGL自动加工模式中,单步运行
AUTO进入自动加工模式
JOG手动模式,手动移动各轴
REF回参考点模式
主轴正转
主轴反转
循环启动
3、数控铣床的手动操作(西门子802D系统)
⑴手动返参考点操作
参考点为机床的测量基准,机床在每次开电后必须进行一次返回参考点。
返回参考点也称回零操作,机床在回完参考点后,坐标的软限位生效,丝杠螺距误差补偿生效,同时由于数控系统通过参考点建立了坐标测量基准,因而零件加工程序中的零点偏移指令生效。
返回参考点的过程:
a)坐标轴开关指向要返回参考点的轴(如Z轴)
b)“方式开关”指向“返参考点”位置。
c)按一下“正向点动键”返回参考点开始,最终在参考点处停止。
注意:
“回参考点”只有在“JOG”模式下可以进行,应尽量首先选择Z轴返回参考点。
坐标已到达参考点后有图标显示。
⑵手动控制JOG方式
a)将“方式开关”置于“手动”的位置。
b)选择手动进给速度,调整“进给倍率开关”按钮调整进给速度(1、10、100)。
c)选择坐标轴,将坐标选择开关指向要移动坐标轴。
d)按“正向点动键”或“负向点动键”,使机床沿相应轴的方向移动。
⑶手动手轮进给操作步骤
转动手摇脉冲发生器,可使机床定量进给,其操作步骤如下:
a)“方式开关”置于“手轮倍率”(1、10、100、1000)的位置。
b)选择坐标轴,将坐标选择开关指向要移动坐标轴。
c)转动手摇脉冲发生器,实现手轮手动进给。
⑷主轴手动操作
在手动进给模式操作下,通过操作面板上“主轴增速键”或“主轴减速键”,可控制主轴的转速,主轴采用变频器控制,可以实现无机调速。
使用“主轴正转”、“主轴反转”、和“主轴停”按键可对机床进行主轴“启”、“停”的操作。
⑸手动控制MDA方式
功能:
在“MDA”模式下可以编制一个零件程序段加以执行,
操作步骤:
a)选择机床操作面板上的MDA键
b)通过操作面板输入程序段
c)按启动键执行输入的程序段。
⑹输入/修改零点偏置值
所谓“零点偏置”是指加工零件的编程原点(零件被安装在机床工作台上),相对机床零点在X、Y、Z三轴上的偏置值。
机床在回完参考点后,在MCS(机床坐标系)状态下显示的实际值是以机床零点为基准,而工件的加工程序则以工件零点为基准,这之间的差值作为可设的零点偏移量输入。
802D系统有6个零点偏置即G54—G59。
按机床控制面板上的“参数操作区域”键和“零点偏移”键,将光标移动到G54—G59中的一个偏置代码上,输入对刀后记录后正确的X、Y、Z三个坐标值,按“改变有效”键确认。
4、数控程序的自动加工
⑴自动加工
a)“方式开关”指向自动模式位置。
b)按“程序管理操作区域”键打开“程序目录窗口”。
c)在第一次选择“程序”操作区时会自动显示“零件程序和子程序目录”。
用光标键把光标定位到所选的程序。
d)按“执行”键选择待加工的程序,被选择的程序名称显示在屏幕区。
e)调整“倍率开关”的位置,选择合适的进给速度。
f)按“循环启动”键进行自动加工。
⑵机床图形模拟加工
机床图形模拟加工分两种方式:
第一种是在机床加工与图形模拟同步运行,这种方法用于程序验证后的模拟加工。
另一种只进行程序的图形模拟,机床此时不动,即机床“锁轴”,这种方法主要用于新程序的演示,便于发现程序中的错误。
机床图形模拟加工必须在自动方式下完成,操作也完全包括自动加工方式下的各项操作步骤。
同步模拟加工的操作比较简单,只需将图“自动模式”状态图中的“模拟”软键按下即可。
5、加工中心编程基础
⑴数控机床坐标系和参考点
a)机床坐标轴
数控机床的坐标系采用笛卡儿坐标系。
为编程方便,对坐标轴的名称和正负方向都有统一规定,符合右手法则。
无论那一种数控机床都规定Z轴作为平行于主轴中心线的坐标轴。
b)机床原点、参考点及机床坐标系
机床原点又称机械原点,它是机床坐标系(MCS)的原点。
该点是机床上的一个固定点,其位置是由机床设计和制造单位确定的,通常不允许用户改变。
机床原点是工件坐标系、机床参考点的基准点。
机床坐标系(MCS),是最基本的坐标系,它是用来确定工件坐标系的基本坐标系,是由机床原点为坐标系原点建立起来的X、Y、Z轴直角坐标系。
机床参考点是设置机床坐标系的一个基准点,通常设置在机床各轴靠近正向的极限位置。
机床参考点与机床原点的相对位置由机床参数设定,因此,机床开机时必须先进行回机床参考点操作,这样才能确定机床原点的位置,从而建立起机床坐标系。
机床参考点已由机床制造厂家测
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