数控模具技能知识

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新手必须掌握的数控编程基础知识
来源:未知 点击: 发布时间:2020-03-04 10:45
 数控编程基础知识:
 
  数控加工程序编制就是将加工零件的工艺过程、工艺参数、工件尺寸、刀具位移的方向及其它辅助动作(如换刀、冷却、工件的装卸等)按运动顺序依照编程格式用指令代码编写程序单的过程。所编写的程序单即加工程序单。
 
  数控加工的坐标系与指令系统:
 
  数控加工程序的编写方法有两种,手工编程和自动编程,手工编程是由用户根据加工要求,使用该机床的指令代码手工书写数控程序。自动编程是由用户运行编程软件,输入零件图纸和加工参数(如进给量、背吃刀量、切削速度,工件材料、毛坯尺寸等),由编程软件自动生成数控程序。两种编程方法各有所长。
 
  一、坐标系
 
  为了确定机床的运动方向和运动距离,必须在机床上建立坐标系,以描述刀具和工件的相对位置及其变化关系。
 
  数控机床的坐标轴的指定方法已经标准化,我国在JB3051—1982中规定了各种数控机床的坐标轴和运动方向,它按照右手法则规定了直角坐标系中X、Y、Z三个直线坐标轴和A、B、C三个回转坐标轴的关系。如图13-4所示。
 
  图13-5(a)为车床的坐标系,装夹车刀的溜板可沿两个方向运动,溜板的纵向运动平行于主轴,定为Z轴,而溜板垂直于Z轴方向的水平运动,定为X轴,由于车刀刀尖安装于工件中心平面上,不需要作竖直方向的运动,所以不需要规定Y轴。
 
  图13-5(b)为三轴联动立式铣床的坐标系,图中安装刀具的主轴方向定为Z轴,主轴可以上下移动,机床工作台纵向移动方向定为X轴。与X、Z轴垂直的方向定为Y轴。


 二、坐标原点
 
  机床原点:由机床生产厂家在设计机床时确定,由于数控机床的各坐标轴的正方向是定义好的,所以原点一旦确定,坐标系就确定了,机床原点也称机械原点或零点,是机床坐标系的原点。机床原点不能由用户设定,一般位于机床行程的极限位置。机床原点的具体位置须参考具体型号的机床随机附带的手册,如数控车的机床原点一般位于主轴装夹卡盘的端面中心点上。
 
  1、机床参考点:机床参考点是相对于机床原点的一个特定点,它由机床厂家在硬件上设定,厂家测量出位置后输入至NC中,用户不能随意改动,机床参考点的坐标值小于机床的行程极限。为了让NC系统识别机床坐标系,就必须执行回参考点的操作,通常称为回零操作。或者叫返参操作,但并非所有的NC机床都设有机床参考点。
 
  2、工件原点:也叫编程原点,它是编程人员在编程前任意设定的,为了编程方便,选择工件原点时,应尽可能将工件原点选择在工艺定位基准上,这样对保证加工精度有利,如数控车一般将工件原点选择在工件右端面的中心点。工件原点一旦确立,工件坐标系就确定了。编写程序时,用户使用的是工件坐标系,所以在启动机床加工零件之前,必须对机床进行设定工件原点的操作,以便让NC确定工件原点的位置,这个操作通常称为对刀。对刀是加工零件前一个非常重要且不可缺少的步骤,否则不但不可能加工出合格的零件还会导致事故的发生,在高档数控系统中,工件原点甚至在一个程序中还可以进行变换,由相应的选择工件原点指令完成。工件原点与机床原点之间的距离叫原点偏置。
 
  三、坐标指令
 
  在加工过程中,工件和刀具的位置变化关系由坐标指令来指定,坐标指令的值的大小是与工件原点带符号的距离值。坐标指令包括:X、Y、Z、U、V、W、I、J、K、R等。其中,通常来说X、Y、Z是绝对坐标方式;U、V、W相对坐标方式,但在三坐标以上系统中,有相应的G指令来表示是绝对坐标方式还是相对坐标方式,不使用U、V、W来表示相对坐标方式;I、J、K或R是表示圆弧的参数的两种方法,I、J、K表示圆心与圆弧起点的相对坐标值,R表示圆弧的半径。
 
  G指令:
 
  也称准备功能(preparefunction)指令,简称G功能指令或G代码,C指令确定的功能,可分为坐标系设定类型、插补功能类型、刀具补偿功能类型、固定循环类型等。
 
  G指令由字母G和其后两位数字组成,从GOO到G99共100种;其中GOO至G09可简写为G0至G9
 
  以下是一些常用的G指令:
 
  1、G00与G01
 
  G00运动轨迹有直线和折线两种,该指令只是用于点定位,不能用于切削加工G01按指定进给速度以直线运动方式运动到指令指定的目标点,一般用于切削加工
 
  2、G02与G03G02:顺时针圆弧插补G03:逆时针圆弧插补
 
  3、G04(延时或暂停指令)一般用于正反转切换、加工盲孔、阶梯孔、车削切槽
 
  4、G40、G41、G42半径补偿G40:取消刀具半径补偿
 
  5、G32、G92、G76,G32:螺纹切削G92:螺纹切削固定循环G76:螺纹切削复合循环
 
  6、车削加工:G70、G71、72、G73,G71:轴向粗车复合循环指令G70:精加工复合循环G72:端面车削,径向粗车循环G73:仿形粗车循环7、主轴设定指令G50
 
  1、主轴正反转停止指令M03、M04、M05
 
  M03:主轴正传M04:主轴反转M05:主轴停止
 
  2、切削液开关M08、M09
 
  M08:液状切削液开M09:切削液关
 
  3、运动停止M00、M01、M02、M30
 
  M00:程序暂停M01:计划停止M02:机床复位M30:程序结束,指针返回到开头
 
  4、M98:调用子程序
 
  5、M99:返回主程序F指令
 
  F代码用于指定插补进给速度。
 
  F代码编程有两种,每分钟进给量编程和每转进给量编程。在每分钟进给量编程中,F后的数值表示的是主轴每分钟内刀具的进给量,比如:F50,表示每分钟进给量为50mm.值得注意的是,F代码是模态指令,但一个程序中至少应该在第一个插补指令后有一个F指令,例:G1X30F60
 
  S指令
 
  S指令用于指定主轴的旋转速度,一个程序段内只能含有一个S代码,由字母S加数字表示,例如:
 
  1.指定主轴的转速是400r/min,则相应的指令为S400。
 
  2.在数控车系统中,根据加工工艺要求,零件端面要求恒线速度加工,因此,数控车系统中,对S指令有特殊规定:端面恒线速度切削:如N1G96S1000*其中1000是端面的线速度,为1000m/min。速度单位因机床而异,参见机床说明书3.端面恒线速度删除:如N2G97S1000。
 
  T指令
 
  T指令用于指定所选用的刀具,它由字母T和后接数字组成,在同一程序中,若同时指令坐标移动指令和刀具T指令,执行顺序一般为先执行T指令,但具体由机床厂家确定,参见机床说明书。
 
  需要指出的是:有的数控系统如发那科(FANUCO—TD)系统,刀具指令采用字母T加四位数字表示,四位数字的高2位表示刀具选择号,低两位表示刀具偏置号。具体表示方法见机床说明书。如:T0102表示一号刀,二号刀补。程序名:
 
  程序名是数控程序必不可少的第一行,由一个地址符加上后接四位数字组成,第一个字符或字母是具体的数控系统规定的,后接的四位数字是用户任意取的。可以小于四位,但不能大于四位,根据具体数控系统要求,打头的字符或字母一般为%、或字母O。
 
  例:%123,%7788,(CJK6236A2数控车床)是合法的程序名。01111,08888,(MV—5数控铣床)是合法的程序名.
 
  子程序也有程序名,其程序名是主程序调用的入口。子程序的命名规则与主程序一样,视不同的数控系统有不同的规则。
 
  数控加工程序编制的步骤
 
  一、工艺方案分析
 
  1.确定加工对象是否适合于数控加工(形状较复杂、精度一致性要求高)。
 
  2.毛坯的选择(对同一批量的毛坯和质量应有一定的要求)。
 
  3.工序的划分(尽可能采用一次装夹、集中工序的加工方法)。
 
  4.选用适合的数控机床。
 
 
  二、工序详细设计
 
  1.工件的定位与夹紧。
 
  2.工序划分(先粗后精、先面后孔、先主后次、尽量减少换刀)。
 
  3.刀具选择(应符合标准刀具系列、较高的刚性和耐用度、易换易调)。
 
  4.切削参数(尽可能取高一点).
 
  5.走刀分配(走刀路线要短、次数要少、尽量避免法向切入、零件轮廓的加工应尽
 
  可能一次连续完成)。
 
  6.工艺文件编制(工序卡、工具卡、走刀路线示意图)。
 
  7.工序卡包括:工步与走刀的序号、加工部位与尺寸、刀号及补偿号刀具型式与规格、
 
  主轴转速、进给量及工时等。
 
 
  三、运动轨迹的坐标值计算
 
  1.基点:两个几何元素(线、弧及样条曲线)的交点。
 
  2.节点:对非圆曲线用圆弧段来逼近,节点数的多少取决于逼近误差、逼近方法及曲线
 
  本身的性质。
 
  3.辅助计算:刀具的引入与退出路线的坐标值计算,坐标系的计算(绝对值、增量值)。
 
 
  四、编写数控加工程序
 
  1.用数控机床规定的指令代码(G、S、M)与程序格式,编写加工程序。
 
  2.编制机床调整卡,供操作者调整机床用。
 
  3.输入程序。
 
  4.校验与试切。
 
  数控加工生产流程
 
  使用数控机床进行零件加工,一般包括如下过程
 
  一、审图并确定加工要求;
 
  二、决定使用何种刀具;
 
  三、确定工件的装夹方法和夹具;
 
  四、编写加工程序;
 
  五、打开机床电源;
 
  六、输入程序到机床的NC中;
 
  七、装刀、装工件;
 
  八、测量刀具长度和直径偏置量;
 
  九、对齐工件和设置工件原点;
 
  十、检查程序(试空车,修正程序错误);
 
  十一、通过试切来检查切削状态(如有必要,修正错误、修正刀具偏置);
 
  十二、机床自动运行切削工件;
 
  十三、产品完成。
 
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