第10章 典型數(shù)控機床和數(shù)控機床編程及加工

第10章典型數(shù)控機床

由于各院校的數(shù)控機床型號不一，系統(tǒng)不同，故應(yīng)根據(jù)實際應(yīng)用的數(shù)控機床進行教學(xué)。這里只對西門子802D系統(tǒng)進行簡單的介紹。

10.1.SINUMERIK802D鍵符定義:????

10.2.外部機床控制面板??10.3SINUMERIK802D系統(tǒng)簡介1.屏幕劃分

如圖10-1所示，系統(tǒng)屏幕可以劃分為以下三個區(qū)域：狀態(tài)區(qū)應(yīng)用區(qū)說明及軟鍵區(qū)圖10-1SINUMERIK802D系統(tǒng)界面?狀態(tài)區(qū)顯示：

?說明及軟鍵區(qū)：??操作區(qū)域：

?10.4直角坐標系坐標系：機床中使用順時針方向的直角坐標系。機床中的運動是指刀具和工件之間的相對運動。圖10-2直角坐標系中坐標方向的規(guī)定?機床坐標系(MCS)：機床中坐標系如何建立取決于機床的類型，它可以旋轉(zhuǎn)到不同的位置。圖10-3銑床中機床坐標系/坐標軸機床坐標系的原點定在機床零點，它也是所有坐標軸的零點位置。該點僅作為參考點，由機床生產(chǎn)廠家確定。?工件坐標系(WCS)：用于工件編程時對工件的幾何位置進行描述。工件零點可以由編程人員自由選取，編程員無需了解機床上的實際運行，也就是說不管是工件運動還是刀具運動，方向始終以工件不動而刀具運動來定義。圖10-4工件坐標系?相對坐標系：除了機床坐標系和工件坐標系之外，該系統(tǒng)還提供一套相對坐標系。使用此坐標系可以自由設(shè)定參考點，并且對工件坐標系沒有影響。屏幕上所顯示的軸運動均相對于這些參考點而言。?工件裝夾：加工工件時工件必須夾緊在機床上。固定工件，保證工件坐標系坐標軸平行于機床坐標系坐標軸，由此在坐標軸上產(chǎn)生機床零點與工件零點的坐標值偏移量，該值作為可設(shè)定的零點偏移量輸入到給定的數(shù)據(jù)區(qū)。當NC程序運行時，此值就可以用一個編程的指令（比如G54）來選擇。?圖10-5工件在機床上?當前工件坐標系：編程時編程員可以通過TRANS指令設(shè)定一個相對于工件坐標系的零點偏置，由此產(chǎn)生所謂的“當前工件坐標系”。圖10-6工件坐標系與當前工件坐標系?10.5開機和回參考點說明：在給系統(tǒng)和機床通電以后，必須參照機床的操作說明，因為“開機和回參考點”這一功能與機床的關(guān)系很大。機床控制面板不同，則操作有可能不完全一樣。標準機床控制面板802DMCP的操作步驟：第一步：接通CNC和機床電源。系統(tǒng)啟動以后進入“加工”操作區(qū)JOG運行方式。出現(xiàn)“回參考點”窗口如圖10-7所示。?圖10-7JOG方式回參考點狀態(tài)圖?第二步：按機床控制面板上的回參考點鍵，啟動“回參考點”功能。在“回參考點”窗口中(圖10-7)顯示了該坐標軸是否必須進行回參考點操作。顯示該坐標軸未回參考點，故必須進行回參考點操作。顯示該坐標軸已經(jīng)到達參考點。?第三步：按機床控制面板上的坐標軸方向鍵給每個坐標軸逐一回參考點。各軸回參考點完成后，可通過選擇另一種運行方式（如MDA、AUTO或JOG）結(jié)束該功能。注意：（1）“回參考點”只有在JOG方式下才可以進行。（2）如果選擇了錯誤的回參考點方向，則不會產(chǎn)生運動。?10.6手動控制運行手動控制運行指JOG方式和MDA方式。1.JOG運行方式JOG（點動）方式包括三種：JOG（點動）運行方式、增量運行方式和手輪運行方式三種。?（1）JOG（點動）運行方式操作步驟：①按機床控制面板上的JOG（點動）鍵，選擇JOG運行方式；②按機床控制面板上的鍵，移動相應(yīng)的坐標軸。只要相應(yīng)的方向鍵一直按著，坐標軸就一直連續(xù)不斷地以“設(shè)定數(shù)據(jù)”（在界面中）中規(guī)定的速度運行，如果“設(shè)定數(shù)據(jù)”中此值為“零”，則按照機床數(shù)據(jù)中存儲的值運行。?需要時可以使用修調(diào)開關(guān)來調(diào)節(jié)運行速度。若同時按住相應(yīng)的坐標軸鍵和“快進”鍵，則坐標軸以快進速度運行。?（2）增量運行方式操作步驟：①按機床控制面板上的“增量選擇”鍵，選擇增量運行方式；②每按一次鍵，則相應(yīng)的坐標軸以步進增量運行。?（3）手輪運行方式操作步驟：①按機床控制面板上的JOG（點動）鍵，進入JOG運行方式；②按軟鍵，顯示如圖10-8所示,移動光標選擇要移動的手輪軸，然后按動相應(yīng)的坐標軸軟鍵來移動坐標軸。?圖10-8“手輪”窗口?10.7參數(shù)設(shè)定(對刀)在CNC進行工作之前，必須在NC上通過參數(shù)的輸入和修改對機床、刀具等進行調(diào)整：*輸入刀具參數(shù)及刀具補償參數(shù)*輸入/修改零點偏置*輸入設(shè)定數(shù)據(jù)?1.輸入刀具參數(shù)及刀具補償參數(shù)刀具參數(shù)包括刀具幾何參數(shù)、磨損量參數(shù)和刀具型號參數(shù)。不同類型的刀具均有一個確定的參數(shù)數(shù)量，每個刀具有一個刀具號(T--號)。操作步驟：按此鍵，打開刀具補償參數(shù)窗口，顯示所使用的刀具清單如圖10-9所示?？梢酝ㄟ^光標鍵和“上一頁”、“下一頁”鍵選出所要求的刀具。?圖10-9刀具參數(shù)設(shè)定?可通過以下步驟輸入補償參數(shù)：（1）移動光標定位于輸入?yún)^(qū)；（2）輸入數(shù)值；（3）按輸入鍵。注意：最多可以建立48個刀具。?2.建立新刀具操作步驟：(1)按鍵，如圖10-9所示；(2)按鍵，如圖10-10所示；(3)選擇刀具類型，按鍵（或鍵），如圖10-11所示；?圖10-10新刀具窗口

?圖10-11新刀具號輸入

?(4)填入相應(yīng)的刀具號。(5)按鍵確認輸入，在刀具清單中自動生成數(shù)據(jù)組--零。?3.確定刀具補償值（對刀）功能：利用此功能可以計算刀具TXX未知的幾何長度。前提條件：換入該刀具。在JOG方式下移動該刀具，使刀尖到達一個已知坐標值的機床位置，這可能是工件上的一個已知位置（比如工件零點）。過程：輸入?yún)⒖键c坐標X0，Y0或者Z0。注意：銑刀要計算長度l和半徑，車刀則僅須計算長度l。?利用F點的實際位置(機床坐標)和刀尖所在的參考點(已知坐標值)，系統(tǒng)可以在所預(yù)選的坐標軸方向計算出刀具補償值長度l或刀具半徑如圖10-12所示。說明：可以使用一個已經(jīng)計算出的零點偏置(比如G54值)作為已知的機床坐標。在這種情況下，可以使刀沿運行到工件零點。如果刀沿直接位于工件零點，則偏移值Offset為零。?圖10-12計算鉆頭的長度補償：長度l(Z軸)?對刀操作步驟：（1）換入該刀具。在JOG方式下移動該刀具，使刀尖到達一個已知坐標值的機床位置，這可能是工件上的一個已知位置（比如工件零點）。（2）按鍵，如圖10-9所示；（3）移動光標到該刀具號所在行；（4）按軟鍵，打開刀具補償值窗口，自動進入位置操作區(qū)，如圖10-13所示；?圖10-13選擇手動或半自動測量?（5）按軟鍵，打開補償值窗口，如圖10-14所示；圖10-14“對刀”窗口長度測量刀具直徑測量?（6）在X0，Y0或者Z0處登記一個刀具當前所在位置的數(shù)值，該值可以是當前的機床坐標值，也可以是一個零點偏置值。如果使用了其它數(shù)值，則補償值以此位置為準。（7）按軟鍵“設(shè)置長度”或者“設(shè)置直徑”，系統(tǒng)根據(jù)所選擇的坐標軸計算出它們相應(yīng)的幾何長度l或直徑。所計算出的補償值被存儲。如果在刀具和工件之間裝有間隔物，可以在“清除”區(qū)定義它的厚度。?

1.數(shù)控機床的控制面板?2.數(shù)控機床的開機過程?3.數(shù)控機床的手動操作？4.數(shù)控機床的刀具設(shè)置與對刀過程？思考題?數(shù)控機床編程及加工機械工程實驗教學(xué)中心實驗?zāi)康耐ㄟ^數(shù)控機床的加工程序編制，掌握編程的方法及技巧；將在計算機上用OpenSoftCNC軟件模擬顯示加工過程校驗程序，然后在數(shù)控機床上對工件進行加工；結(jié)合機械加工工藝，實現(xiàn)最優(yōu)化編程，提高加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率。機械工程實驗教學(xué)中心數(shù)控編程的基本原理數(shù)控編程的目的；數(shù)控編程的內(nèi)容；編程步驟。機械工程實驗教學(xué)中心數(shù)控編程的基本原理所謂編程，就是把零件的圖形尺寸、工藝過程、工藝參數(shù)、機床的運動以及刀具位移等內(nèi)容，按照數(shù)控機床的編程格式和能識別的語言記錄在程序單上的全過程。這樣編制的程序還必須按規(guī)定把程序單制備成控制介質(zhì)如程序紙帶、磁帶等，變成數(shù)控系統(tǒng)能讀懂的信息，再送入數(shù)控機床，數(shù)控機床的CNC裝置對程序經(jīng)過處理之后，向機床各坐標的伺服系統(tǒng)發(fā)出指令信息，驅(qū)動機床完成相應(yīng)的運動。機械工程實驗教學(xué)中心數(shù)控編程的目的數(shù)控編程的基本原理①分析零件圖紙，確定加工工藝過程；②計算走刀軌跡，得出刀位數(shù)據(jù)；③編寫零件加工程序；④制作控制介質(zhì)；⑤校對程序及首件試加工。機械工程實驗教學(xué)中心數(shù)控編程的內(nèi)容數(shù)控編程的基本原理機械工程實驗教學(xué)中心數(shù)控編程的步驟零件圖紙分析零件圖紙制定工藝規(guī)程數(shù)學(xué)處理編寫程序文件制作控制介質(zhì)程序校驗及試切數(shù)控機床OpenSoftCNC軟件介紹OpenSoftCNC軟件包括數(shù)控車床模擬仿真和數(shù)控銑床模擬仿真系統(tǒng)，由軟件+標準硬件系統(tǒng)構(gòu)成，不要求專用硬件或運動控制卡，所有數(shù)控功能和邏輯控制功能均由軟件完成，操作界面由系統(tǒng)操作和機床控制兩大部分組成。機械工程實驗教學(xué)中心OpenSoftCNC軟件介紹機械工程實驗教學(xué)中心為例，軟件提供下列指令：以數(shù)控車床模擬仿真系統(tǒng)（OpenSoftCNC01T）組別指令功能編程格式模態(tài)

1G00快速線性移動G00X(U)_Z(W)_√G01直線插補G01X(U)_Z(W)_√G02順時針圓弧插補G02I_K_X(U)_Z(W)_√G03逆時針圓弧插補G03I_K_X(U)_Z(W)_√G32恒螺距公制螺紋插補G32X(U)_Z(W)_K_I_H√G33恒螺距英制螺紋插補G33X(U)_Z(W)_K_I_H√G27X軸返回程序零點G27

G28Z軸返回程序零點G28

G92定義絕對坐標系G92X_Z_√2G04延時G04E_

3M00暫停M00

M02程序結(jié)束M02

4M03主軸正轉(zhuǎn)M03√M04主軸反轉(zhuǎn)M04√M05主軸停M05√5M08開冷卻液M08√M09關(guān)冷卻液M09√

6M97程序跳轉(zhuǎn)M97P_

M98子程序調(diào)用M98P_L_

M99子程序返回M99

7M20自定義開關(guān)1有效M20√M21自定義開關(guān)1無效M21√8M22自定義開關(guān)2有效M22√M23自定義開關(guān)2無效M23√9S主軸轉(zhuǎn)速控制S00～S07；S0000～S9999√10T指定刀具T00～T05√11F指定速度F12～F4000√OpenSoftCNC軟件介紹在程序管理界面下，可進行有關(guān)數(shù)控加工程序文件的各種操作，如讀入程序、編輯修改及查錯編譯等。每一個工件程序由若干個程序段組成；每一個程序段完成一個加工步驟；每一個程序指令有程序段號和若干個指令代碼組成，指令代碼在程序段中的位置可以是任意的，同組指令在同一程序段中不能重復(fù)使用；最后一個程序段由指令代碼M02作為程序結(jié)束標志。機械工程實驗教學(xué)中心OpenSoftCNC軟件介紹

在運行加工程序之前，必須通過參數(shù)設(shè)置對機床和刀具進行調(diào)整，使其與加工要求相符，這樣才能正確地進行加工或模擬加工。OpenSoftCNC軟件系統(tǒng)的參數(shù)主要有以下內(nèi)容：①基本設(shè)置設(shè)置可修改的基本參數(shù)。②刀具設(shè)置設(shè)置刀具編號、類型和刀具補償?shù)葏?shù)。③軸參設(shè)置設(shè)置和查看坐標軸參數(shù)。④工件坐標設(shè)置設(shè)置G54—G59等工件坐標系的原點坐標。