1数控机床编程与操作基础.pptx
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1、第一讲第一讲 数控机床编程与操作基础数控机床编程与操作基础 数控铣床是一种加工功能很强的数控机床,在数控铣床是一种加工功能很强的数控机床,在数控铣床是一种加工功能很强的数控机床,在数控铣床是一种加工功能很强的数控机床,在数控加工中占据了重要地位。世界上首台数控机数控加工中占据了重要地位。世界上首台数控机数控加工中占据了重要地位。世界上首台数控机数控加工中占据了重要地位。世界上首台数控机床就是一部三坐标铣床,这主要因于铣床具有床就是一部三坐标铣床,这主要因于铣床具有床就是一部三坐标铣床,这主要因于铣床具有床就是一部三坐标铣床,这主要因于铣床具有X X X X、Y Y Y Y、Z Z Z Z三轴向
2、可移动的特性,更加灵活,且可完成三轴向可移动的特性,更加灵活,且可完成三轴向可移动的特性,更加灵活,且可完成三轴向可移动的特性,更加灵活,且可完成较多的加工工序。现在数控铣床已全面向多轴化较多的加工工序。现在数控铣床已全面向多轴化较多的加工工序。现在数控铣床已全面向多轴化较多的加工工序。现在数控铣床已全面向多轴化发展。目前迅速发展的加工中心和柔性制造单元发展。目前迅速发展的加工中心和柔性制造单元发展。目前迅速发展的加工中心和柔性制造单元发展。目前迅速发展的加工中心和柔性制造单元也是在数控铣床和数控镗床的基础上产生的。也是在数控铣床和数控镗床的基础上产生的。也是在数控铣床和数控镗床的基础上产生的
3、。也是在数控铣床和数控镗床的基础上产生的。一、数控铣床的分类一、数控铣床的分类 1数控铣床按其主轴位置的不同分三类数控铣床按其主轴位置的不同分三类(图(图21)(1)数数控控立立式式铣铣床床 其主轴垂直于水平面。小小型型数控铣床一般都采用工作台移动、升降及主轴不动方式,与普通立式升降台铣床结构相似;中中型型数控铣床一般采用纵向和横向工作台移动方式,且主轴沿垂直溜板上下运动;大大型型数控铣床因要考虑到扩大行程,缩小占地面积及刚性等技术问题,往往采用龙门架移动方式,其主轴可以在龙门架的纵向与垂直溜板上运动,而龙门架则沿床身作纵向移动,这类结构又称之为龙门数控铣床。(2)卧卧式式数数控控铣铣床床 其
4、主轴平行于水平面。为了扩大加工范围和扩充功能,卧式数控铣床通常采用增加数控转盘或万能数控转盘来实现4至5坐标,进行“四面加工”。(3)立立、卧卧两两用用数数控控铣铣床床 它的主轴方向可以更换(有手动与自动两种),既可以进行立式加工,又可以进行卧式加工,其使用范围更广,功能更全。当采用数控万能主轴头时,其主轴头可以任意转换方向,可以加工出与水平面呈各种不同角度的工件表面。当增加数控转盘后,就可以实现对工件的“五面加工”。2从机床数控系统控制的坐标轴数量分类从机床数控系统控制的坐标轴数量分类 有2.5坐标联动数控铣床坐标联动数控铣床(只能进行X、Y、Z三个坐标中的任意2个坐标轴联动加工)、3坐标联
5、动数控铣床坐标联动数控铣床、4坐标联动数控铣床坐标联动数控铣床、5坐标联动数控铣床坐标联动数控铣床。图图2-1 各类数控铣床示意图各类数控铣床示意图 a)卧式升降台铣床卧式升降台铣床 b)立式升降台铣床立式升降台铣床 c)龙门式轮廓铣床龙门式轮廓铣床 d)卧式镗铣床卧式镗铣床 return立式数控铣床立式数控铣床 常见数控铣床常见数控铣床立式加工中心立式加工中心 卧式加工中心卧式加工中心 五轴联动加工中心五轴联动加工中心 龙门式加工中心龙门式加工中心 二、数控铣床的传动系统与主轴部件二、数控铣床的传动系统与主轴部件 XK5040AXK5040A型数控型数控铣铣床的布局床的布局图图 1-底座 2
6、-强电柜 3-变压器箱 4-垂直升降进给伺服电动机 5-主轴变速手柄和按钮板 6-床身 7-数控柜 8-保护开关 9-挡铁 10-操纵台 11-保护开关 12-横向溜板 13-纵向进给伺服电动机 14-横向进给伺服电动机 15-升降台 16-纵向工作台 三、数控铣床的用途三、数控铣床的用途 一般的数控铣床是指规格较小的升降台式数控铣床,数控铣床多为三坐标、两轴联动的机床。一般情况下,在数控铣床上只能用来加工平面曲线的轮廓。与普通铣床相比,数控铣床的加工精度高,精度稳定性好,适应性强,操作劳动强度低,特别适应于板类、盘类、壳具类、模具类等复杂形状的零件或对精度保持性要求较高的中、小批量零件的加工
7、。1、数控铣削的主要加工对象:、数控铣削的主要加工对象:1 1)平面)平面类类零件零件 加工面平行或垂直于水平面,或加工面与水平面的夹角为定角的零件为平面类零件平面类零件(见图1)。其特点是各个加工面是平面,或可以展开成平面。2 2)变变斜角斜角类类零件零件 加工面与水平面的夹角呈连续变化的零件称为变斜角类零件变斜角类零件(图2)。变斜角类零件的变斜角加工面不能展开为平面,但在加工中,加工面与铣刀圆周接触的瞬间为一条线。最好采用四坐标或五坐标数控铣床摆角加工。3 3)曲面)曲面类类零件零件 加工面为空间曲面的零件称为曲曲面面类类零零件件(如图3)。曲面类零件的加工面不能展开为平面,加工时,加工
8、面与铣刀始终为点接触。一般采用三轴联动数控铣床加工;当曲面较复杂、通道较狭窄、会伤及毗邻表面及需刀具摆动时,要采用四轴甚至五轴联动数控铣床加工。a)带平面轮廓的平面零件 b)带斜平面的平面零件 c)带正圆台和斜筋的平面零件 图图1 平面类零件平面类零件 图图2 变斜角零件变斜角零件 图图3 叶轮叶轮 return2、数控机床铣削、数控机床铣削加工内容的加工内容的选择选择 1 1)采用数控)采用数控铣铣削加工内容削加工内容 (1)工件上的曲线轮廓内、外形,特别是由数学表达式给出的非圆曲线与列表曲线等曲线轮廓。(2)已给出数学模型的空间曲线。(3)形状复杂,尺寸繁多,划线与检测困难的部位。(4)用
9、通用铣床加工时难以观察、测量和控制进给的内、外凹槽。(5)以尺寸协调的高精度孔或面。(6)能在一次安装中顺带铣出来的简单表面或形状。(7)采用数控铣削能成倍提高生产率,大大减轻体力劳动的一般加工内容。(1)需要进行长时间占机和进行人工调整的粗加工内容,如以毛坯粗基准定位划线找正的加工。(2)必须按专用工装协调的加工内容(如标准样件、协调平板、模胎等)。(3)毛坯上的加工余量不太充分或不太稳定的部位。(4)简单的粗加工面。(5)必须用细长铣刀加工的部位,一般指狭长深槽或高筋板小转接圆弧部位。2 2)不宜采用数控铣削加工内容)不宜采用数控铣削加工内容四、认识四、认识FANUC数控系统数控铣床操作面
10、板数控系统数控铣床操作面板显示器显示器机床机床控制面板控制面板手摇脉冲发生器(手手摇脉冲发生器(手轮)轮)NC键盘键盘急停按钮急停按钮1 1、机床坐标系(机床上固有的坐标系)机床坐标系(机床上固有的坐标系)1 1)机床坐标系的确定)机床坐标系的确定 (1 1)机床相对运动的规定)机床相对运动的规定 编程时,假定工件静止,刀具运动,实际恰相反;编程时,假定工件静止,刀具运动,实际恰相反;五、五、数控机床的坐标系数控机床的坐标系(2 2)机床坐标系的规定)机床坐标系的规定 在数控机床上,机床的动作是由数控装置来控制的,为了确在数控机床上,机床的动作是由数控装置来控制的,为了确定数控机床上的成形运动
11、和辅助运动,必须先确定机床上运动定数控机床上的成形运动和辅助运动,必须先确定机床上运动的位移和运动的方向,这就需要通过坐标系来实现,这个坐标的位移和运动的方向,这就需要通过坐标系来实现,这个坐标系被称之为系被称之为机床坐标系机床坐标系。数控机床的坐标轴和运动方向均已标准化,这给数控系数控机床的坐标轴和运动方向均已标准化,这给数控系统和机床的设计、程序编制和使用维修带来极大的便利。统和机床的设计、程序编制和使用维修带来极大的便利。右手笛卡儿直角坐标系右手笛卡儿直角坐标系决定标准机床坐标系中决定标准机床坐标系中X X、Y Y、Z Z坐标坐标轴的相互关系:轴的相互关系:大拇指大拇指XX坐标;食指坐标
12、;食指YY坐标;中指坐标;中指ZZ坐标;坐标;各指的指向为该坐标的正方向;各指的指向为该坐标的正方向;右右手手螺螺旋旋定定则则(大大拇拇指指的的指指向向为为各各坐坐标标的的正正向向,四四指指的的旋旋转方向为旋转坐标的正向)转方向为旋转坐标的正向)决定围绕决定围绕X X、Y Y、Z Z坐标旋转的旋转坐标,用坐标旋转的旋转坐标,用A A、B B、C C表示;表示;(a)(a)右手直角坐标系统右手直角坐标系统 (b)X(b)X、Y Y、Z Z移动轴移动轴 A A、旋转轴、旋转轴 数控立式铣床的坐标系 返回(3 3)坐标轴方向的确定)坐标轴方向的确定 Z Z坐标:坐标:规定平行于主轴轴线(若没有主轴,
13、则规定垂直于规定平行于主轴轴线(若没有主轴,则规定垂直于工件装夹表面)的坐标为工件装夹表面)的坐标为Z坐标;坐标;若有几根主轴,则若有几根主轴,则Z坐标为平行与垂直于工件装夹表坐标为平行与垂直于工件装夹表面的一根主轴;面的一根主轴;若主轴能摆动(在摆动范围内),若主轴能摆动(在摆动范围内),Z坐标就是只与标坐标就是只与标准坐标系的一个坐标平行的坐标或是能与标准坐标系准坐标系的一个坐标平行的坐标或是能与标准坐标系的多个坐标平行,但垂直于工件装夹表面的坐标;的多个坐标平行,但垂直于工件装夹表面的坐标;Z轴的轴的正方向正方向是使刀具远离工件的方向;是使刀具远离工件的方向;在刀具旋转的机床上:在刀具旋
14、转的机床上:若若Z Z轴轴是是水水平平的的,则则从从主主轴轴向向工工件件看看(从从机机床床后后面面向前看),向前看),X X轴的正向指向右边;轴的正向指向右边;若若Z Z轴轴是是垂垂直直的的,从从主主轴轴向向立立柱柱看看(从从机机床床正正面面看看),对于,对于单立柱机床单立柱机床,X X轴的正向指向右边;轴的正向指向右边;对对于于双双立立柱柱机机床床,从从主主轴轴向向左左侧侧立立柱柱看看时时,X X轴轴的的正向指向右边;正向指向右边;X坐标:坐标:Z ZY YX X卧式数控铣床的坐标系卧式数控铣床的坐标系 返回返回Z ZY YX X数控龙门铣床的坐标系数控龙门铣床的坐标系 返回返回在在工工件件
15、旋旋转转的的机机床床上上,X X轴轴的的运运动动方方向向是是在在工工件件的的径径向向并并平平行行于于横横向向拖拖板板,刀刀具具离离开开工工件件旋旋转转中中心心的方向为的方向为X X轴的正向;轴的正向;确确定定XZXZ的的坐坐标标的的正正方方向向后后,用用右右手手直直角角坐坐标标系系确确定定Y Y坐标的方向;坐标的方向;Y坐标:坐标:(4 4)机床原点的设置)机床原点的设置 机机床床原原点点是是指指在在机机床床上上设设置置的的一一个个固固定定点点,即即机机床床坐坐标系的原点。标系的原点。它它在在机机床床装装配配、调调试试时时就就已已确确定定下下来来,是是数数控控机机床床进进行行加加工工运运动动的
16、的基基准准参参考考点点,在在数数控控机机床床的的使使用用说说明明书书上上均有说明;均有说明;数控铣床的原点数控铣床的原点数控铣床的原点数控铣床的原点 在数控铣床上,机床原点一般取在在数控铣床上,机床原点一般取在在数控铣床上,机床原点一般取在在数控铣床上,机床原点一般取在X X X X、Y Y Y Y、Z Z Z Z坐标的正方向极限位置上坐标的正方向极限位置上坐标的正方向极限位置上坐标的正方向极限位置上 工件坐工件坐标系标系原点原点机床坐机床坐标系标系原点原点 (1 1)机机床床参参考考点点是是用用于于对对机机床床运运动动进进行行检检测测和和控控制制的的固固定定位置点。位置点。(2 2)机机床床
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