数控机床编程与操作.pptx

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1、情境三 数控加工中心 项目1孔板的综合加工实例 第1页/共45页项目一：孔板的综合加工项 任目 务导 驱向 动 二、加工工艺分析 三、仿真加工四、数控编程五、加工操作及检测五、加工操作及检测 一、项目内容六、重难点解疑六、重难点解疑第2页/共45页一、项目内容在配有FANUC 0I 系统的CNC车床上完成下图所示工件的加工(工艺分析、编写加工程序、仿真加工）。毛坯尺寸30020038，下底面已经半精加工。材料为塑胶模具钢LKM2311。第3页/共45页第4页/共45页二、加工工艺分析二、加工工艺分析1.1.零件图样分析零件图样分析（学生先进行分析，教师分析介绍）（学生先进行分析，教师分析介绍）

2、零件特点、加工要求、注意事项零件特点、加工要求、注意事项2.2.工艺分析工艺分析（学生先讨论加工方案，教师分析介绍）（学生先讨论加工方案，教师分析介绍）确定装夹方案、定位基准、编程原点、加工起点确定装夹方案、定位基准、编程原点、加工起点 利用平口钳装夹坯料；利用平口钳装夹坯料；取比下底面高取比下底面高35mm35mm处为基准面，编程原点为工件对称中心点；处为基准面，编程原点为工件对称中心点；刀具选择刀具选择 2525面铣刀、面铣刀、5 5中心钻中心钻 、10.210.2钻头、钻头、M12M12丝锥丝锥14.814.8钻头钻头 、1515铰刀、铰刀、19.819.8钻头钻头 、2020铰刀和铰刀

3、和2626立铣刀立铣刀第5页/共45页确定加工参数主轴转速：面铣粗加工S800S800，半精加工S1000S1000；钻孔S1000S1000进给速度：面铣粗加工F500F500，半精加工S200S200；钻孔F100F100背吃刀量：面铣粗加工2mm2mm，半精0.5mm0.5mm制定加工工艺毛坯：尺寸3003002002003838，材料塑胶模具钢LKM2311LKM2311；平口钳装夹，夹持10mm10mm；用面铣刀粗铣平面一次，吃刀量为2mm2mm；再半精铣平面，吃刀量0 0.5mm.5mm。用5 5钻头定孔位置，钻深5mm5mm；用10.210.2钻头钻6 6个螺纹孔，盲孔深33mm

4、33mm；用M12M12丝锥攻6 6个螺纹孔，螺纹深24mm24mm；第6页/共45页用14.8mm钻头其他孔，钻通，取深度38mm；用15mm铰刀精加工4个顶针孔用19.8mm钻头扩导柱孔，然后用20mm铰刀精加工用26立铣刀加工导柱沉孔，深度为6.5mm第7页/共45页O0301;G90 G17 G21 G40 G49 G80;G54 X170.0 Y-100.0;M03 S500;G43 Z100.0 H01;Z10.0;G01 Z1.0 F200;M98 P63301;G90 G00 Z10.0;X170.0 Y-100.0;G01 Z0.5 F200;M3 S800;M98 P630

5、01;G91 G28 Z0;O3301;G91G01X-340.0 F200;Y20.0;X340.0;Y20.0;M99;铣平面程序铣平面程序注：坯料尺寸30020038 30020038 使用2525面铣刀，取下底面做基准。用子程序调用循环6 6次。三、数控编程三、数控编程第8页/共45页M05;T02 M06G90 G17 G21 G40 G49 G80;G54 X-125.0 Y40.0;M03 S1000;G44 Z100.0 H02;G99 G81 Z-5.0 R10.0 F100;X-127.0 Y77.0;X-90.0 Y80.0;X0;X90.0;X127.0 Y80.0;X

6、125.0 Y40.0;钻钻5 5中心孔程序中心孔程序注：采用5 5的中心钻定孔位。钻深5mm5mm。Y-40.0;Y-77.0;X90.0 Y-80.0;X0;X-90.0;X-127.0 Y-77.0;X-125.0 Y-40.0;G80 G91 G28 Z0;第9页/共45页M05;T03 M06G90 G17 G21 G40 G49 G80;G54 X-90.0 Y80.0;M03 S1000;G44 Z100.0 H03;G99 G83 Z-33.0 R10.0 Q5.0 F100;X0;X90.0;Y-80.0;X0;X-90.0;G80 G91 G28 Z0;钻钻1010螺纹孔程

7、序螺纹孔程序注：采用1010的钻头钻螺纹孔，孔深33mm33mm。第10页/共45页M05;T04 M06G90 G17 G21 G40 G49 G80;G54 X-90.0 Y80.0;M03 S100;G44 Z100.0 H04;G99 G74 Z-33.0 R10.0 F150;X0;X90.0;Y-80.0;X0;X-90.0;G80 G91 G28 Z0;攻攻M12M12螺纹孔程序螺纹孔程序注：采用M12M12机用丝锥攻螺纹，螺纹深24mm24mm。第11页/共45页M05;T05 M06G90 G17 G21 G40 G49 G80;G54 X-125.0 Y40.0;M03 S

8、1000;G44 Z100.0 H05;G99 G83 Z-38.0 R10.0 Q3 F100;X125.0 Y40.0;Y-40.0;X-125.0 Y-40.0;G80 G91 G28 Z0;钻钻1515孔程序孔程序注：先采用14.814.8的钻头粗加工孔，孔深38mm38mm。然后用1515的铰孔刀精加工推杆孔第12页/共45页M05;T06 M06G90 G17 G21 G40 G49 G80;G54 X-127.0 Y77.0;M03 S1000;G44 Z100.0 H06;G99 G83 Z-38.0 R10.0 Q3 F100;X127.0 Y77.0;Y-77.0;X-12

9、7.0 Y-77.0;G80 G91 G28 Z0;钻钻2020孔程序孔程序注：先采用19.619.6的钻头粗加工孔，孔深38mm38mm。然后用2020的铰孔刀精加工导柱孔第13页/共45页M05;T07 M06G90 G17 G21 G40 G49 G80;G54 X-127.0 Y77.0;M03 S1000;G44 Z100.0 H07;G99 G82 Z-6.5 R10.0 P1 F100;X127.0 Y77.0;Y-77.0;X-127.0 Y-77.0;G80 G91 G28 Z0;M30;铣铣2626沉孔程序沉孔程序注：采用2626的立铣刀加工沉孔，孔深6.5mm6.5mm。

10、第14页/共45页四、仿真加工1.1.进入仿真系统进入仿真系统2.2.选择机床选择机床3.3.演示仿真并讲解演示仿真并讲解4.4.学生进行仿真练习学生进行仿真练习第15页/共45页五、数控加工及检测1.1.教师讲解机床结构与操作规范教师讲解机床结构与操作规范2.2.教师演示机床操作教师演示机床操作3.3.学生练习机床操作学生练习机床操作4.4.学生装夹工件学生装夹工件5.5.学生输入程序学生输入程序6.6.学生装刀、对刀、检验对刀学生装刀、对刀、检验对刀7.7.教师检查教师检查8.8.学生加工操作、检测调整程序学生加工操作、检测调整程序9.9.检测加工零件检测加工零件第16页/共45页重难点解

11、疑目录加工中心简介加工中心常用编程指令螺纹孔的编程加工加工中心的编程要点六、重点难点解析第17页/共45页 1.加工中心概述(1)加工中心的定义 是指配有刀库和自动换刀装置，在一次装卡工件后可实 现多工序（甚至全部工序）加工的数控机床，简称MCMC。(2)(2)特点 数控系统能控制机床自动地更换刀具，连续地对工件各加工表面自动进行钻削、扩孔、铰孔、镗孔、攻丝、铣削等多种工序的加工，工序高度集中。一、加工中心简介第18页/共45页 根据机床的主轴布置形式将其分为以下三种：(1)(1)立式加工中心：指主轴垂直布置的加工中心。它具有操作方便、工件装夹和找正容易、占地面积小等优点，故应用较广。但由于受

12、立柱的高度和自动换刀装置的限制，不能加工太高的零件。因此，主要适用于加工高度尺寸小、加工面与主轴轴线垂直的板材类、壳体类零件，也可用于模具加工 。2.2.加工中心的分类及其加工范围 第19页/共45页 （2 2）卧式加工中心：指主轴水平布置的加工中心。它的工作台大多为可分度的回转台或由伺服电动机控制的数控回转台，在零件的一次装夹中通过旋转工作台可实现多加工面加工，如果为数控回转工作台，还可参与机床各坐标轴的联动，实现螺旋线的加工。因此，它适用于加工内容较多、精度较高的箱体类零件及小型模具型腔的加工。它是加工中心中种类最多、规格最全、应用范围最广的一种。第20页/共45页卧式加工中心 第21页/

13、共45页 3.加工中心的组成 主要有床身、立柱、滑座、工作台、主轴箱、自动换刀装置、数控装置、伺服驱动装置、检测装置、液压系统和气压系统等组成。以立式加工中心为例，外形如下图。第22页/共45页 床身活动防护门刀库主轴箱主轴伺服电机护线架数控系统及其操作面板主轴工作台冷却泵和冷却液箱立式加工中心外形第23页/共45页 4.自动换刀装置 换刀装置的用途是按照加工需要，自动地更换装在主轴上的刀具。自动换刀装置是一套独立、完整的部件。（1）自动换刀装置的形式 回转刀架换刀装置：结构简单、装刀数量少，用于数控车床 带刀库的自动换刀装置：结构较复杂、装刀数量多，广泛应用 第24页/共45页 （2 2）刀

14、库的形式 常用的有 鼓轮式 结构简单，刀库容量相对较小,一 般在1 12424把刀具，主要适用于小型 加工中心。链式 刀库容量大，一般在1 1100100把刀具，主要适用于大中型加工中心。第25页/共45页 （3 3）自动换刀过程：自动换刀装置的换刀过程由选刀和换刀两部分组成。当执行到T指令即选刀指令后，刀库自动将要用的刀具移动到换刀位置，完成选刀过程，为下面的换刀做好准备；当执行到M06指令时即开始自动换刀，把主轴上用过的刀具取下，将选好的刀具安装在主轴上。第26页/共45页 4.自动换刀装置选刀方式 顺序选刀方式 任选方式 刀具编码方式刀座编码方式计算机记忆方式 换刀方式 机械手换刀 刀库

15、主轴运动换刀 第27页/共45页2.2.自动返回参考点G28指令 功 能：使各轴自动返回参考点 格 式：G28 X_Y_Z_；X、Y、Z中间点在工件坐标系中的坐标值 （可用绝对值或增量值）。设置中间点的目的是避免刀具在快速返回参考点时 与工件或夹具等发生碰撞。执行过程：执行G28指令时，各轴以快速运动方式从当前点 （x1，y1，z1）经指定的中间点（x2，y2，z2）返回到参考点M上 定位。如下图所示。第28页/共45页G28和G29指令的运动轨迹 第29页/共45页3.自动从参考点返回G29指令 功 能：使各轴自动地从参考点返回到返回点。格 式：G29 X_Y_Z_；X、Y、Z返回点在工件坐

16、标系中的坐标值 （可用绝对值或增量值，增量值是返回点相对于中间 点的位移值）。执行过程：执行G29指令时，各轴以快速运动方式，从参考点经 中间点移动到返回点。如上图所示。第30页/共45页注意事项与说明：（1）通常G28与G29指令配对使用；（2）G28和G29指令都是非模态指令；（3）使用G28指令时，必须先取消刀具半径补偿，而不必先取 消刀具长度补偿，因为G28指令包含刀具长度补偿取消、主轴停止、切削液关闭等功能；（4）该指令一般用于自动换刀。（5）在使用上经常将XY和Z分开来用。先用G28 Z_提刀并回Z 轴参考点位置，然后再用G28 X_Y_回到XY方向的参考 点。第31页/共45页4

17、.4.辅助功能及应用（1）M06：自动换刀指令，在下一把刀处于待换刀位置,机床各相关坐标到达换刀参考点后，执行该指令可以自动更换刀具。（2）M19：主轴准停指令,本指令将使主轴定向停止，确保主轴停止的方位和装刀标记方位一致。第32页/共45页5.5.自动换刀程序的编写 编写自动换刀程序时，应考虑如下问题：(1)换刀动作前必须使主轴准停（用M19指令）。(2)换刀点的位置应根据所用机床的要求安排，有的机床要求必 须将换刀位置安排在参考点处或至少应让Z轴方向返回参考 点。（使用G28）(3)换刀完毕后，可使用G29指令返回到下一道工序的加工起始 位置。(4)换刀完毕后，安排重新启动主轴的指令第33

18、页/共45页(5)(5)换刀过程由选刀和换刀两部分动作组成，通常选刀动作和换 刀动作可分开进行。为了节省自动换刀时间，可考虑将选刀 动作与机床加工动作在时间上重合起来。自动换刀程序的编写方法自动换刀程序的编写方法方法一：方法一：M19M19；G28 G91 Z0G28 G91 Z0；G28 X0 Y0 T02G28 X0 Y0 T02；M06M06；G90 G29 X50.0 Y50.0 G90 G29 X50.0 Y50.0；G29 Z100.0G29 Z100.0；第34页/共45页5.5.自动换刀程序的编写方法二：方法二：G01 XG01 X T02 T02；M19 M19；G28 G9

19、1 Z0G28 G91 Z0；G28 X0 Y0G28 X0 Y0；M06M06；G90 G29 X50.0 Y50.0G90 G29 X50.0 Y50.0；G29 Z100.0G29 Z100.0；说明：说明：方法二的换刀方法，选刀动作和前一把刀具的加工动作方法二的换刀方法，选刀动作和前一把刀具的加工动作 相重合，换刀时间不受选刀时间长短的影响，因此换刀相重合，换刀时间不受选刀时间长短的影响，因此换刀 时间最短。时间最短。第35页/共45页1、螺纹加工循环指令（G74）左旋攻螺纹循环G74 格式:G98（G99）G74X_Y_Z_R_F_L_动作分解动作分解:左旋攻螺纹左旋攻螺纹（攻反螺纹

20、）时（攻反螺纹）时主轴主轴反转反转，到孔底时，到孔底时主轴主轴正转正转，然后，然后进给速度进给速度退回退回。初始高度初始高度安全高度安全高度孔底平面孔底平面主轴正转主轴正转主轴反转主轴反转G74动作指令图动作指令图三、螺纹孔的编程加工 第36页/共45页注意：1、攻螺纹过程要求主轴转速与进给速度成严格的比例关系，进给速度F(mm/min)=转速(r/min)螺纹导程P(mm).2、R应选在距工件表面7mm以上的地方。第37页/共45页2、螺纹加工循环指令（G84）右旋攻螺纹循环格式:G98 G84 X_Y_Z_R_F_L_动作分解动作分解:从从R点点到到Z点点攻攻丝丝时时刀刀具具主主轴轴正正转

21、转。到到孔孔底底部部时时，主主轴轴反反转转，刀刀具具以以反反向向进进给给速速度度退退出出.初始高度初始高度安全高度安全高度孔底平面孔底平面主轴反转主轴反转主轴正转主轴正转G84动作指令图动作指令图第38页/共45页螺纹加工编程举例编制右所示的螺孔加工程序编制右所示的螺孔加工程序（设（设Z轴开始点距工作表面轴开始点距工作表面50mm处，切削深度为处，切削深度为10mm）。）。R面面50初始面初始面3(1)先用G81钻孔O0009G92 X-100.Y-50.Z50.G90 G00 X0.Y0.M03 S800G91 G99 G81 X40.Y40.Z-13.R-47.F100X40.Y0.L3X

22、0.Y50.X-40.Y0.L3G90 G80 X0.Y0.Z50.M05 M30第39页/共45页()再用G84攻丝M03 S140G91 Y40.G99 G84 X40.Z-13.R-43.L4 F280 Y50G99 G84 X-40.Z-13.R-43.L3 (X-40.L3)G80 Z43.X-160.Y90.M05M30第40页/共45页四、四、加工中心编程要点 进行合理的工艺分析，安排加工工序。加工中心程序的一般格式：加工中心由于配有刀库，可装很多把刀，因此可实现工序集中，在一次装夹中可对零件进行大部分甚至全部工序的加工。其工序的划分一般也是按刀具集中的原则来划分。故加工中心的程

23、序格式一般为：（）程序号O_ _ _ _；（）建立工件坐标系；（）刀库旋转，第一把刀到达换刀位置做准备；（）机床各轴移动到换刀位置；（）进行换刀动作，第一把刀换到机床主轴；第41页/共45页（）机床各轴移动到指定的工件坐标系中；（）主轴按照指定的速度和方向旋转；（）建立刀具长度补偿，Z Z轴到达加工起始点，若要打开切削液，指定M08M08功能；（）第一把刀相对于工件运动的轨迹描述指令集，若是加工外轮廓，要指定G41G41或G42G42功能。其长短由第一把刀加工内容的复杂程度决定；（）第一把刀加工完毕，取消刀具补偿功能和各项辅助功能；（）第二把刀准备；第42页/共45页（）机床各轴移动到换刀位置

24、；（）进行换刀动作，第二把刀换到机床主轴；（）重复6 61313的过程，第二把刀相对于工件运动的轨迹描述指令集合；（）依此类推，进行其它刀具的加工内容描述；（）最后一把刀还回刀库，不再叫其它刀具做准备；（）程序结束，使用M02M02或M30M30指令。对于加工内容较多的零件也可按这种格式编写，把不同工序内容的程序分别做成子程序，主程序内容主要是完成换刀及子程序调用，以便于程序调试和调整。第43页/共45页自动换刀要留出足够的换刀空间。尽可能地利用机床数控系统本身所提供的镜象、旋转、固定循环及宏指令编程处理的功能，以简化程序量。若要重复使用程序，注意第1 1把刀的编程处理。第44页/共45页感谢您的观看！第45页/共45页