数控车床编程.docx
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数控车床编程
数控车床编程
数控技巧集传统的机械制造技巧、计算机技巧、成组技巧与现代控制技巧、传感检测技巧、信息处理技巧、收集通信技巧、液压气动技巧、光机电技巧于一体，是现代先辈制造技巧的基本和核心。
把传统制造业推动到了信息化制造时代，是现代工业实现主动化、柔性化、集成化临盆的基本，是一种常识密集型和资金密集型的技巧。
数控车床己经成为现代企业的必须品。
跟着数控技巧的赓续成熟和成长及市场日益繁华，其竞争也越来越激烈，人们对数控车床选择也有了加倍广阔的范围，对的数控机床技巧的控制也越来越高。
本设计侧重对MJ-520型数控车床构造及机能做初步懂得及FANUC-0TE体系法度榜样的编制及加工工艺的应用做过细的介绍。
数控加工是机械制造业中的先辈加工技巧，在临盆企业中，数控机床的应用越来越广泛。
跟着数控技巧的成长，数控机床不仅在航空、造船、军工等范畴广泛应用，并且也进入了汽车、机床等平易近用机械制造行业。
今朝，在机械制造行业中，单件小批量的临盆所占的比例越来越大年夜，机械产品的精度和质量也在赓续的进步。
是以，数控机床被广泛应用。
2、课题的实际意义
数控机床正在各行各业中获得广泛的应用。
是以研究和设计数控机床有很强的实际意义。
微机控制技巧正在发挥出巨大年夜的优胜性。
根据教授教化请求，结合本身的材料控制状况，选择数控机床工艺编程及操作加工作为卒业设计课题。
卒业设计是学生必须要经历的一个重要的实践环节。
经由过程本环节的锤炼力争能把以前所学的常识融合贯通，从而达到温故而知新的目标，进步解决实际工程课题的才能。
3、数控编程的概念
众所周知，在通俗机床上加工零件时，一般是由工艺人员按照设计图样事先制订好零件的加工工艺规程。
在工艺规程中制订出零件的加工工序、切削用量、机床的规格及刀具夹具等内容。
操作人员按工艺规程的各个步调操作机床，加工出图样所给定的零件。
也就是说零件的加工过程是由人来完成的。
例如开车、泊车、改变主轴转速、改变进给偏向和速度、切削液的开、关等都是由工人手工操作的。
再有凸轮控制的主动车床或由仿形机床加工零件时，固然不须要人对它进行操作，但必须根据零件的特点及工艺请求，设计出凸轮的活动曲线或靠模，由凸轮或靠模控制机床活动，最后加工出零件。
在这个加工过程中，固然避免了操作者直接把持机床，但每一个凸轮机构或靠模，只能加工一种零件。
当改变加工零件时，就要改换凸轮、靠模。
是以，只能用于大年夜批量、专业化临盆中。
数控机床和以上两种机床是不一样的。
它是按照事先便好的加工法度榜样，主动的对被加工零件进行加工。
我们把零件的加工工艺路线、工业参数、刀具的活动轨迹、位移量、切削参数（主轴转数、进给量、背吃刀量等）以及帮助功能（换刀、主轴正传、反转、切削液开、关等），按照数控机床规定的指令代码及法度榜样格局编写成加工法度榜样单，然后输入到数控机床的体系中，从而批示机床加工零件。
这种从零件图的分析到制成控制介质的全部过程叫做数控法度榜样的编制。
从以上分析可以看出，数控机床与通俗机床加工零件的差别在于数控机床是按照法度榜样主动加工零件，而通俗机床要由人来操作，我们只要改变控制机床动作的法度榜样就可以达到加工不合零件的目标。
是以，数控机床特别是用于加工小批量且行装复杂、请求精度高的零件。
从外不雅看，数控机床都有CRT屏幕，我们可以从屏幕上看到加工法度榜样、各类工艺参数等内容。
从内部构造看，数控机床没有变速箱，它的主活动和进给活动都是由直流或交换无机变速伺服电念头来完成的。
别的，数控机床一般都有工件测量体系，在加工过程中，可以削减对工件进行人工测量的次数。
数字控制是用数字、字母和其他控制字符进行编程，来实现机械设备主动化的一种情势。
号码，字母和符号是为特定的工作情况或工作而设定的一种恰当的内编码。
根据法度榜样指导的改变，机械的加工也随之改变方法。
更易改写法度榜样的优胜性使NC体系更合适加工渺小体积的产品。
与改换临盆设备比拟，经由过程编辑新的法度榜样来实现产品的加工要轻易得多。
4、数控机床的构成和工作道理
数控机床由法度榜样编制及法度榜样载体、输入装配、数控装配（CNC）、伺服驱动及地位检测、帮助控制装配、机床本体等几部分构成。
数控机床的床体与传统机床类似，由主轴传动装配、进给传动装配、床身、工作台以及帮助活动装配、液压气动体系、润滑体系、冷却装配等构成。
但数控机床在整体构造、外不雅造型、传动体系、刀具体系的构造以及操作机构等方面都已产生了很大年夜的变更。
这种变更的目标是为了知够数控机床的要乞降充分发挥数控机床的特点。
5、数控车床的构造特点
与传统车床比拟，数控车床的构造有以下特点：
5.1、因为数控车床刀架的两个偏向活动分别由两台伺服电念头驱动，所以它的传动链短。
不必应用挂轮、光杠等传动部件，用伺服电念头直接与丝杠联络带动刀架活动。
伺服电念头丝杠间也可以用同步皮带副或齿轮副联络。
5.2、多功能数控车床是采取直流或交换主轴控制单位来驱动主轴，按控制指令作无级变速，主轴之间不必用多级齿轮副来进行变速。
为扩大年夜变速范围，如今一般还要经由过程一级齿轮副，以实现分段无级调速，即使如许，床头箱内的构造已比传统车床简单得多。
数控车床的另一个构造特点是刚度大年夜，这是为了与控制体系的高精度控制相匹配，以便适应高精度的加工。
5.3、数控车床的第三个构造特点是轻拖动。
刀架移动一般采取滚珠丝杠副。
滚珠丝杠副是数控车床的关键机械部件之一，滚珠丝杠两端安装的滚动轴承是专用铀承，它的压力角比常用的向心推力球辆承要大年夜得多。
这种专用轴承配对安装，是选配的，最好在轴承出厂时就是成对的。
5.4、为了拖动简便，数控车床的润滑都比较充分，大年夜部分采取油雾主动润滑。
5.5、因为数控机床的价格较高、控制体系的寿命较长，所以数控车床的滑动导轨也请求耐磨性好。
数控车床一般采取镶钢导轨，如许机床精度保持的时光就比较长，其应用寿命也可延长很多。
5.6、数控车床还具有加工冷却充分、防护较严密等特点，主动运转时一般都处于全封闭或半封闭状况。
5.7、数控车床一般还配有主动排屑装配。
6、数控机床选择
起首应根据被加工工件的尺寸，技巧请求进行工艺分析，根据工件加工数量并推敲工件加工各项技巧经济指标，合理选用数控机床。
若被加工件是圆柱形，圆锥形，各类成型反转展转外面，螺纹以及各类盘类工件并进行钻、扩、镗孔加工，可选用MJ-520数控车床及FANUC-0TE体系。
6.1、MJ-520数控车床（FANUC-0TE体系）的构成及操作
MJ-520数控车床由济南第一机床厂临盆，设备FANUC-0TE体系，是一种全功能型的数控车床。
MJ520型数控车床的外形图。
6.1.1、主传动体系
数控车床主活动请求速度在必定范围内可调，有足够的驱动功率，主轴反转展转轴心线的地位精确稳定，并有足够的刚性与抗振性。
6.1.2、进给传动体系
数控车床进给传动体系是用数字控制X、Z坐标轴的直接对象，工件最后的尺寸精度和轮廓精度都直接收进给活动的传动精度、灵敏度和稳定性的影响。
为此，数控车床的进给传动体系应充分留意削减摩擦力，进步传动精度和刚度，清除传动间隙以及削减活动件的惯量等。
为使全功能型数控车床进给传动体系请求高精度、快速响应、低速大年夜转矩，一般采取交、直流伺服进给驱动装配，经由过程滚珠丝杠螺母副带动刀架移动。
刀架的快速移动和进给移动为同一条传动路线。
6.1.3、主动反转展转刀架
数控车床的刀架是机床的重要构成部分，其构造直接影响机床的切削机能和工作效力。
反转展转式刀架上反转展回头各刀座用于安装或支撑各类不合用处的刀具，经由过程反转展回头的扭转﹑分度和定位，实现机床的主动换刀。
反转展转刀架分度精确，定位靠得住，反复定位精度高，转位速度快，夹紧性好，可以包管数控车床的高精度和高效力。
按照反转展转刀架的反转展转轴相对于机床主轴的地位，可分为立式和卧式反转展转刀架。
6.2、MJ-520数控车床的重要功能
6.2.1、重要用来加工轴类零件的表里圆柱面、圆锥面、螺纹外面、成型反转展转体外面。
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。
6.2.2、车床加工工件的毛坯多为圆棒料或铸锻件，加工余量较大年夜，一个外面须要进行多次反复的加工。
假如对每个加工轮回都编写若干个法度榜样段就要大年夜大年夜增长编程的工作量。
是以，为了简化编程，机床的数控体系中备有车外圆、车端面、车螺纹等不合情势的轮回功能。
6.2.3、在一个法度榜样段中可以采取绝对值编程，也可以采取增量值编程，还可以采取绝对值编程与增量值编程的混淆编程。
6.2.4、在数控车床的控制体系中，都有刀具的补偿功能。
刀具的补偿功能为编程供给了便利。
在加工过程中，对刀具地位的变更、刀具几何外形的变更、刀尖的圆弧半径，编程人员可以按照工件的实际轮廓编制法度榜样，无需改变法度榜样，只要将变更的尺寸或圆弧半径输入到存储器中，刀具便能主动补偿。
6.2.5、为了进步机床径向尺寸加工精度，数控体系X向的脉冲当量取Z向脉冲当量的一半。
6.3、机床的重要参数：
许可最大年夜工件反转展转直径500㎜
最大年夜切削直径310㎜
最大年夜切削长度650㎜
主轴转数范围35～3500r/min（持续无级）
个中恒扭距范围35～437r/min
个中恒功率范围437～3500r/min
主轴通孔直径80㎜
拉管通孔直径65㎜
刀架有效行程X轴：
182㎜Z轴：
675㎜
快速移动速度X轴：
10m/minZ轴：
15m/min
安装刀具数10把
刀具规格车刀25㎜×25㎜；镗刀φ12㎜～φ45㎜
选刀方法刀盘就近转位
分度时光单步：
0.8s；180°：
2.2s
尾座套筒直径90㎜
尾座套筒行程130㎜
主轴交换伺服电念头持续11kW；30min超载15kW
进给交换伺服电念头X轴:
0.9kW;Z轴：
1.8kW
机床外形尺寸（长×宽×高）2995㎜×1667㎜×1796㎜
6.4、数控体系的操作面板
MJ－520机床操作面板
6.5、数控体系的重要技巧规格：
机床设备的FANUC-0TE体系的重要技巧规格见表--1
表―1FANUC-0TE体系根本规格
序号
名称
规格
1
控制轴数
X轴、Z轴，手动方法同时仅一轴
2
最小设定单位
X轴、Z轴0.001㎜
0.0001in
3
最小移动单位
X轴0.0005㎜
0.00005in
Z轴0.001
0.0001in
4
最大年夜编程尺寸
±9999.999㎜
±9999.999in
5
定位
履行G00指令机会床快速活动并减速停止在终点
6
直线插补
G01
7
全象限圆弧插补
G02（顺圆）,G03（逆圆）
8
快速倍率
LOW,25％,50％,100％
9
手摇轮持续进给
每次仅一轴
10
切削进给率
G98指令每分钟进给量（㎜/min）G99指令每转进给量（㎜/r）
11
进给倍率
从0～150％范围内以10％递增
12
主动加/减速
快速移动时依比例加/减速,切削时依指数加/减速
13
暂停
G04（0～9999.999s）
14
空运行
空运行时为持续进给
15
进给保持
在主动运行状况下暂停X轴、Z轴进给,按法度榜样启动按钮可以恢复主动运行
16
主轴速度敕令
主轴转速由地址S和4位数字指令指定
17
刀具功能
由地址T和2位数刀具编号＋2位数刀具补偿号构成
18
帮助功能
由地址M和两位数字构成,每个法度榜样段只能指令一个M码
19
坐标体系设定
G50
20
绝对值/增量值混淆编程
绝对值编程和增量值编程可在同一法度榜样段中应用
21
法度榜样号
O＋4位数字（EIA标准）,:
＋4位数字（ISO标准）
22
序列号查找
应用MDI和CRT查找法度榜样中的次序号
23
法度榜样号查找
应用MDI和CRT查找0或（:
）后面4位数字的法度榜样号
24
读出器/穿孔机接口
PPR便携式纸带读出器
25
纸带读出器
250字符/s（50Hz）,300字符/s（60Hz）
26
纸带代码
EIA（RS-244A）,ISO（R-40）
27
法度榜样跳段
将机床上该功能开关置于“ON”地位时,跳过法度榜样中带“/”的法度榜样段
28
单步法度榜样履行
使法度榜样一段一段的履行
29
法度榜样保护
存储器内的法度榜样不克不及修改
30
工作法度榜样的存储和编辑
80m/264ft
31
可存放法度榜样
63个
32
紧急停止
按下紧急停止按钮,所有指令停止,机床也停止活动
33
机床锁定
仅滑板不克不及移动
34
可编程控制器
PMC-L型
35
显示说话
英文
36
情况前提
情况温度:
运行0～45℃;运输和保管－20～60℃相对湿度:
低于75％
7、编程要点
7.1、坐标系的设定
工件安装在卡盘上，机床坐标系与工件坐标系一般是不重合的。
为了便于编程，必须起首设定工作坐标系，该坐标系与机床坐标系不重合。
1、机床坐标系。
MJ-50数控机床的机床坐标系及机床参考点与机床原点的相对地位如下图。
数控机床开机时，必须先肯定机床参考点，只有机床参考点肯定今后，车刀移动有根据，不然，不仅编程无基准，还会产生碰撞变乱。
机床参考点的地位由设置在机床X向.，Z向滑板上的挡块经由过程行程开关来肯定。
当刀架返回机床参考点时，装在X向和Z向滑板上的两挡块分别压下对应的开关，向数控体系发出旌旗灯号，停止滑板活动，即完成了返回机床参考点的操作。
在机床通电之后，刀架返回参考点之前，不论刀架处于什么地位，此时CRT屏幕上显示的X，Z坐标值均为0。
当完成了返回机床参考点的操作后，CRT屏幕上急速显示出刀架中间在机床坐标系中的坐标值，即建立机床坐标系。
机床参考点在以下三种情况下必须设定:
（1）机床关机今后从新接通电源开关。
（2）机床解除急停状况。
（3）机床解除超程报警旌旗灯号。
在以上三种情况下，数控体系掉去对机床参考点的记忆，以此必须进行返回机床参考点的操作。
2、工作坐标系的设定。
当采取绝对值编程时，必须起首设定工作坐标系，该坐标系与机床坐标系不重合。
工作坐标系是用于肯定工件几何图形上各几何要素的地位而建立的坐标系，是在编程时应用的，工作坐标系的原点就是工作原点，是工资设置的。
数控车床工作原点一般设在主轴中间线与工件左端面或右端面的交点处。
设定工件坐标系就是以工件原点为坐标原点，肯定刀具肇端点的坐标值。
工件坐标系设定后，CRT屏幕上显示的是车刀刀尖相对于工件原点的坐标系。
编程时，工件各尺寸的坐标值是相对于工件原点而言的，是以，数控车床的工件原点又是法度榜样原点。
工件原点设定在工件左端面的中间照样右端面的中间，主如果推敲工件图样上的尺寸可以或许便利地换算成坐标值，以便与编程。
车床刀架的换刀点是指刀架转位换刀时地点的地位。
换刀点是随便率性一点，可以和刀具肇端点重合。
它的设定原则是：
刀架转位时不碰撞工件和机床上其他部件。
换刀点的坐标值一般用实测的办法来设定。
8、FANUC体系编程及加工
FANUC体系操作面板
8.1、数控车床编程加工筹划肯定
8.1.1肯定加工筹划的原则
加工筹划又称工艺筹划，数控机床的加工筹划包含制订工序、工步及走刀路线等内容。
在数控机床加工过程中，因为加工对象复杂多样，特别是轮廓曲线的外形及地位千变万化，加上材料不合、批量不合等多方面身分的影响，在对具体零件制订加工筹划时，应当进行具体分析和差别对待，灵活处理。
只有如许，才能使所制订的加工筹划合理，从而达到质量优、效力高和成本低的目标。
制订加工筹划的一般原则为：
先粗后精，先近后远，先内后外，法度榜样段起码，走刀路线最短以及特别情况特别处理。
1.1先粗后精
为了进步临盆效力并包管零件的精加工质量，在切削加工时，应先安排粗加工工序，在较短的时光内，将精加工前大年夜量的加工余量去掉落，同时尽量知足精加工的余量平均性请求。
当粗加工工序安排完后，应接着安排换刀落后行的半精加工和精加工。
个中，安排半精加工的目标是，当粗加工后所留余量的平均性知足不了精加工请求时，则可安排半精加工作为过渡性工序，以便使精加工余量小而平均。
在安排可以一刀或多刀进行的精加工工序时，其零件的最终轮廓应由最后一刀持续加工而成。
这时，加工刀具的进退刀地位要推敲妥当，尽量不要在持续的轮廓中安排切人和切出或换刀及逗留，以免因切削力忽然变更而造成弹性变形，致使滑腻连接轮廓上产生外面划伤、外形突变或滞留刀痕等疵病。
1.2先近后远
这里所说的远与近，是按加工部位相对于对刀点的距离大年夜小而言的。
在一般情况下，特别是在粗加工时，平日安排离对刀点近的部位先加工，离对刀点远的部位后加工，以便缩短刀具移动距离，削减空行程时光。
对于车削加工，先近后远有利于保持毛坯件或半成品件的刚性，改良其切削前提。
1.3先内后外
对既要加工表里面（内型、腔），又要加工外外面的零件，在制订其加工筹划时，平日应安排先加工内型和内腔，后加工外外面。
这是因为控制表里面的尺寸和外形较艰苦，刀具刚性响应较差，刀尖（刃）的耐费用易受切削热影响而降低，以及在加工中清除切屑较艰苦等。
1.4走刀路线最短
肯定走刀路线的工作重点，重要用于肯定粗加工及空行程的走刀路线，因精加工切削过程的走刀路线根本上都是沿其零件轮廓次序进行的。
走刀路线泛指刀具从对刀点（或机床固定原点）开端活动起，直至返回该点并停止加工法度榜样所经由的路径，包含切削加工的路径及刀具引入、切出等非切削空行程。
在包管加工质量的前提下，使加工法度榜样具有最短的走刀路线，不仅可以节俭全部加工过程的履行时光，还能削减一些不须要的刀具消费及机床进给机构滑动部件的磨损等。
优化工艺筹划除了依附大年夜量的实践经验外，还应善于分析，须要时可辅以一些简单计算。
上述原则并不是一成不变的，对于某些特别情况，则须要采取灵活可变的筹划。
如有的工件就必须先精加工后粗加工，才能包管其加工精度与质量。
这些都有赖于编程者实际加工经验的赓续积聚与进修。
8.2、加工路线与加工余量的关系
在数控车床还未达到普及应用的前提下，一般应把毛坯件上过多的余量，特别是含有锻、铸硬皮层的余量安排在通俗车床上加工。
如必须用数控车床加工时，则要留意法度榜样的灵活安排。
安排一些子法度榜样对余量过多的部位先作必定的切削加工。
对大年夜余量毛坯进行阶梯切削时的加工路线。
8.3、车螺纹时的主轴转速
数控车床加工螺纹时，因其传动链的改变，原则上其转速只要能包管主轴每转一周时，刀具沿主进给轴（多为Z轴）偏向位移一个螺距即可，不该受到限制。
但数控车床加工螺纹时，会受到以下几方面的影响：
8.3.1、螺纹加工法度榜样段中指令的螺距（导程）值，相当于以进给量（mm/r）表示的进给速度F，假如将机床的主轴转速选择过高，其换算后的进给速度（mm/min）则必定大年夜大年夜跨越正常值；
8.3.2、刀具在其位移的始/终，都将受到伺服驱动体系升/降频率和数控装配插补运算速度的束缚，因为升/降频特点知足不了加工须要等原因，则可能因主进给活动产生出的“超前”和“滞后”而导致部分螺牙的螺距不相符请求；
8.3.3、车削螺纹必须经由过程主轴的同步运行功能而实现，即车削螺纹须要有主轴脉冲产生器（编码器）。
当其主轴转速选择过高，经由过程编码器发出的定位脉冲（即主轴每转一周时所发出的一个基准脉冲旌旗灯号）将可能因“过冲”（特别是当编码器的质量不稳准时）而导致工件螺纹产生乱扣。
是以，车螺纹时，主轴转速切实其实定应遵守以下几个原则：
1.在包管临盆效力和正常切削的情况下，宜选择较低的主轴转速；
2.当螺纹加工法度榜样段中的导入长度δ1和切出长度δ2推敲比较充裕，即螺纹进给距离跨越图样上规定螺纹的长度较大年夜时，可选择恰当高一些的主轴转速；
3.当编码器所规定的许可工作转速跨越机床所规定主轴的最大年夜转速时，则可选择尽量高一些的主轴转速；
4.平日情况下，车螺纹时的主轴转速（n螺）应按其机床或数控体系解释书中规定的计算式进行肯定，其计算式多为：
n螺≤n允／L（r／min） 式中n允—编码器许可的最高工作转速（r／min）； L—工件螺纹的螺距（或导程，mm）。
8.4、数控车床的编程特点
8.4.1、在一个法度榜样段中，根据图样上标注的尺寸，可以采取绝对值编程、增量值编程或二者混淆编程。
8.4.2、因为被加工零件的径向尺寸在图样上和测量时，都是以直径值表示。
所以直径偏向用绝对值编程时，X以直径值表示，用增量值编程时，以径向实际位移量的二倍值表示，并附上偏向符号（正向可以省略）。
8.4.3、为进步工件的径向尺寸精度，X向的脉冲当量取Z向的一半。
8.4.4、因为车削加工常用棒料或锻料作为毛坯，加工余量较大年夜，所认为简化编程，数控装配常具备不合情势的固定轮回，可进行多次反复轮回切削。
8.4.5、编程时，常认为车刀刀尖是一个点，而实际上为了进步刀具寿命和工件外面质量，车刀刀尖常磨成一个半径不大年夜的圆弧，是以为进步工件的加工精度，当编制圆头刀法度榜样时，须要对刀具半径进行补偿。
大年夜多半数控车床都具有刀具半径主动补偿功能（G41、G42）这类数控车床可直接按工件轮廓尺寸编程。
对不具备刀具半径主动补偿功能的数控车床，编程时，需先计算补偿量。
表—02准备功能
序号
代码
组别
功能
1
2
3
4
G00
G01
G02
G03
01
01
01
01
快速定位
直线插补
圆弧插补顺时针
圆弧插补逆时针
5
6
G04
G10
00
00
暂停
数据设定
7
8
G20
G21
06
06
英制输入
米制输入
9
10
G25
G26
08
08
主轴速度波动检测断
主轴速度波动检测通
11
12
G27
G28
00
00
参考点返回检查
参考点返回
13
G32
01
螺纹切削
14
15
16
G40
G41
G42
07
07
07
撤消刀尖半径补偿
刀尖半径左补偿
刀尖半径右补偿
17
18
G50
G65
00
00
坐标系设定，主轴最大年夜速度设定
调用宏指令
19
20
21
22
23
24
25
G70
G71
G72
G73
G74
G75
G76
00
00
00
00
00
00
00
精车轮回
外圆粗车轮回
端面粗车轮回
固定外形粗车轮回
端面钻孔轮回
外圆车槽轮回
多头螺纹轮回
26
27
28
G90
G92
G94
01
01
01
外圆切削轮回
螺纹切削轮回
端面切削轮回
29
30
31
32
G96
G97
G98
G99
主轴横线速控制
撤消主轴横线速控制
每分钟进给
每转进给
表—03辅助功能
序号
代码
功能
1
M00
法度榜样停止
2
M01
选择停止
3
M02
法度榜样停止
4
M03
主轴正转
5
M04
主轴反转
6
M05
主轴停止
7
M08
冷却液开
8
M09
冷却液关
9
M23
切削螺纹
10
M24
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