Transcript 1.标准坐标系的规定 - 中国人民大学出版社

21世纪高职高专规划教材·数控系列
数控编程与操作
主 编 秦启书
主 审 唐建生
中国人民大学出版社
制作：拓扑工作室 Email：[email protected]
数控编程与操作
第1章
第2章
第3章
第4章
第5章
第6章
第7章
第8章
数控加工程序编制基础
数控车床程序编制
数控车床加工操作
数控铣床程序编程
数控铣床加工操作
加工中心编程
加工中心的操作
数控铣床与加工中心辅助设备
第1章 数控加工程序编制基础
1.1 机床坐标系
1.1.1机床坐标系和主运动方向
数控机床坐标系是用来确定刀具运动路径的依据。为了保证
数控机床的运行、操作及程序编制的一致性，并使编制的程
序对同类型数控机床具有互换性，数控标准统一规定了机床
坐标系及各轴的名称和运动方向。
1.标准坐标系的规定
图1-1 右手笛卡儿直角坐标系
第1章 数控加工程序编制基础
2.运动方向的确定
3.坐标轴的确定
(1)Z轴的确定。
(2)X轴的确定。
(3)Y轴的确定。
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(a)
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(b)
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X
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X
£«
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(c)
X
¡ä
(d)
图1-2数控机床坐标系
(a)数控车床坐标系；(b)数控铣床坐标系；(c)数控镗床坐标系；(d)数控龙门铣床坐标系
第1章 数控加工程序编制基础
1.1.2 机床原点和机床参考点
1.机床原点
2.机床参考点
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£«Z
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»ú´²Ô-µã
£«X
图1-3
数控机床的机床原点与参考点
第1章 数控加工程序编制基础
1.1.3 工件坐标系和工件原点
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£«Z
£«Z¡ä
£«Y
£«Y¡ä
£«Z
¹¤¼þÔ-µã
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X
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£«X
(a)
(b)
图1-4 工件原点设置
(a)数控车床 (b)数控铣床
X¡ä
第1章 数控加工程序编制基础
1.1.4工件坐标系和机床坐标系的关系
Y
Y
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X
¹¤¼ þÔ-µãÆ«ÖÃ
X
»ú´²×ø±êϵ
图1-5 机床坐标系与工件坐标系
第1章 数控加工程序编制基础
1.2数控加工程序格式
1.2.1 程序基本格式
1.数控加工程序的结构
图1-7 编程示例
第1章 数控加工程序编制基础
2.程序段的组成
3.程序段的格式
1.2.2程序指令分类
1.G功能
2.辅助功能(M指令)
(1)M00—程序停止指令。
(2)M01—计划停止指令。
(3)M02—程序结束指令。
(4)M03、M04、M05—主轴正／反转、停止指令。
(5)M06—换刀指令。
3.进给功能(F功能)
4.S功能
5.T功能
第1章 数控加工程序编制基础
1.2.3程序编制步骤
1)分析零件图样
2)工艺处理
(1)确定加工方案。
(2)刀具、夹具的选择。
(3)选择对刀点。
(4)确定加工路线。
(5)确定切削用量。
3)刀具运动轨迹计算(数学处理)
4)编程加工程序单
5)程序输入
6)程序校验
7)首件试切
第1章 数控加工程序编制基础
1.3
编程中的数学处理
1.3.1 圆弧连接计算
1.3.2非圆曲线处理方法
1.用直线逼近零件轮廓的节点计算
1)等间距法
2)等弦长法
2.用圆弧逼近零件轮廓的节点计算
3.列表曲线平面轮廓的数学处理方法
第2章 数控车床程序编制
2.1
数控车床编程基础
2.1.1数控车床的编程特点
(1)在一个程序段中，可以采用绝对值编程(用X、Z表示)、增量
值编程(用U、W表示或者二者混合编程。
(2)直径方向(X方向)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，并附方向符号(正
向可以省略)。系统默认为直径编程，也可以采用半径编程，但
必须更改系统设定。
(3)X向的脉冲当量应取Z向的一半。
(4)车削加工毛坯余量较大时，为简化编程，数控装置常备有不
同形式的固定循环，可以进行多次重复循环切削。
(5)编程时，常认为车刀刀尖是一个点，而实际上为了提高刀具
寿命和工件表面质量。车刀刀尖常被磨成一个圆弧，因此，当
编制加工程序时，需要考虑对刀具进行半径补偿。
第2章 数控车床程序编制
2.1.2数控车床的坐标系和参考点
1.机床坐标系
2.参考点。
图2-1数控车床坐标系
第2章 数控车床程序编制
2.1.3工件坐标系和工件原点
2.1.4 数控车床基本功能指令
2.1.5 数控车床的补偿功能
图2-2工件坐标系与工件原点
第2章 数控车床程序编制
2.2
数控车床G指令应用
2.2.1 坐标系设定
1.用G50指令设定工件坐标系
X¡ä
109.7
X
33.9
60.9
P
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O¡ä
O
Z
ÐýתÖÐÐÄ
图2-3数控车床工件坐标系的设定
第2章 数控车床程序编制
2.工件坐标系的选择指令G54～G59
图2-4用G54指令设定工件坐标系
第2章 数控车床程序编制
2.2.2 基本指令G00、G01、G02、G03、G04和G28
1.快速点位移动G00
2.直线插补G01
3.圆弧插补G02、G03
4.暂停指令G04
5.返回参考点指令G27、G28
2.2.3循环加工指令
1.外径、内径切削循环指令G90
2.端面车循环指令G94
3.轮廓切削循环指令G71、G72、G73、G70
2.2.4螺纹加工指令
1.等螺距螺纹切削指令G32
2.简单螺纹切削循环指令G92
3.螺纹切削循环指令G76
第2章 数控车床程序编制
2.3
数控车床T指令
2.3.1 刀具偏置补偿
XÖáÆ«ÖÃÁ¿
»Ø²Î¿¼ µãºó
µ¶¾ ßËù´¦Î»ÖÃ
µ¶¼ âÓ빤¼ þÔ-µãÖغÏʱ
µ¶¾ ßËù´¦Î»ÖÃ
ZÖáÆ«ÖÃÁ¿
图2-27 刀具偏置
第2章 数控车床程序编制
2.3.2车刀刀尖半径补偿
R
A
图2-29
假想刀尖
图2-30
车锥面产生的误差
第2章 数控车床程序编制
2.4数控车床M指令
2.4.1常用的M指令
2.4.2子程序调用功能
1.MOO：程序停止
2.M01：选择停止
3.M02：程序结束
4.M30：纸带结束
5.M03：主轴正转
6.M04：主轴反转
7.M05：主轴停转
8.M06：换刀
9.M07：雾状切削液打开
10.M08：液态切削液打开
11.M09：切削液关闭
12.M98：调用子程序
13.M99：子程序调用结束，返回主程序
第3章 数控车床加工操作
3.1 数控车床结构与技术参数
3.1.1 数控车床结构与技术参数
1．数控车床结构
(a)
(b)
(c)
图3-1数控车床布局
(d)
第3章 数控车床加工操作
2．SSCK20A型数控卧式车床的主要技术参数
3．SSCK20A型数控车床数控系统的主要规格
4．SSCK20A型数控车床的软件功能
3 .1.2数控车床控制面板
1.机床操作面板
2.系统操作面板
1)CRT显示器
2)软键
3）MDI键盘
3．系统功能菜单
第3章 数控车床加工操作
3．2数控车床操作
3.2.1 启动与回参考点
1．启动
2．回参考点
3.2.2对刀与建立工件坐标系
3.2.3 自动运行
1．存储器运行
2．MDI运行
3.2.4 简单零件加工举例
3.2.5 综合举例
第4章 数控铣床程序编程
4.1
数控铣床编程基础
4.1.1数控铣床功能特点
(1)铣削加工。
(2)孔加工及螺纹加工。
(3)刀具半径自动补偿功能。
(4)刀具长度补偿功能。
(5)固定循环功能。
(6)镜像加工功能。
(7)子程序功能。
(8)数据输入/输出及DNC功能。
(9)自诊断功能。
第4章 数控铣床程序编程
4.1.2 数控铣床坐标系和参考点
1.数控铣床坐标系
1)坐标系的确定原则。
(1)刀具相对于静止工件而运动的原则。
(2)标准坐标(机床坐标)系的规定。
(3)运动的方向。
2)坐标轴的规定。
3)机床坐标系的原点
2.数控铣床参考点
第4章 数控铣床程序编程
4.1.3工件坐标系
1)工件坐标
2)工件坐标系的原点
3)机床坐标系和工件坐标系之间的联系
4.1.4数控铣削基本功能指令
1.准备功能G指令
2.辅助功能M指令
第4章 数控铣床程序编程
4.2
数控铣床G指令
4.2.1坐标系设定指令
1.设定指令G92
2.工作坐标系的原点设置选择指令G54～G59
3.绝对值坐标指令G90和增量值坐标指令G91
4.平面选择指令G17、G18和G19
4.2.2 基本指令
1.快速点定位指令GOO和直线插补指令G01
2.圆弧插补指令G02、G03
3.自动返回参考点指令G28
4.暂停指令G04
第4章 数控铣床程序编程
4.2.3固定循环加工指令
1.孔加工循环的6个动作
2.固定循环指令
1)固定循环指令格式
2)固定循环指令
3.固定循环加工实例
第4章 数控铣床程序编程
4.3
刀具补偿功能
4.3.1 刀具半径补偿
1.不同平面内的刀具半径补偿
2.刀具半径左补偿指令G41与刀具半径右补偿指令G42
3.刀具半径补偿过程描述
4.使用刀具半径补偿的注意事项
5.刀具半径补偿的作用
4.3.2
刀具长度补偿
第4章 数控铣床程序编程
4.4数控铣床M指令
4.4.1常用的M指令
1.辅助功能
2.主要辅助功能简介
(1)M00：程序暂停。
(2)M01：选择停止。
(3)M02：程序结束。
(4)M03：主轴正转。
(5)M04：主轴反转。
(6)M05：主轴停止。
(7)M06：换刀。
(8)M08：切削液开。
(9)M09-切削液关。
第4章 数控铣床程序编程
4.4.2子程序
4.4.3镜像加工
1.镜像指令
M21：X轴镜像加工；
M22：Y轴镜像加工；
M23：取消轴镜像加工。
2.使用镜像指令时的注意事项
第4章 数控铣床程序编程
4.4.4
旋转变换
4.4.5其他功能
1.进给功能F
1)进给速度
2)F功能的设定
2.主轴转速功能S
3.刀具功能T
第5章 数控铣床加工操作
5.1数控铣床结构与技术参数
5.1.1 XK5025型数控铣床的特点及技术参数
1.特点
2.机床主要技术参数
1)工作台
2)主轴
3)进给速度
4)精度
第5章 数控铣床加工操作
5.1.2数控铣床系统CRT／MDI操作面板
1.CRT／MDI面板主功能
2.CRT／MDI面板其他键的功能
ACTUAL
POSITION (RELATIVE)
RESET
N
7
O
8
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9
G
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4
X
5
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6
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[
]
[
]
PAGE
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DGNOS
PARAM
OPR
ALARM
图5-1 FANUC数控铣床系统面板
第5章 数控铣床加工操作
5.1.3数控铣床操作面板
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图5-2 XK5025型数控铣床操作面板图形显示
第5章 数控铣床加工操作
5.2 数控铣床操作
5.2.1 机床操作方法与步骤
1.电源的接通与断开
1)电源接通
2)电源关断
2.手动运转
1)手动返回参考点
2)手动连续进给
3)手轮进给
3.程序编制
4.工件安装
5.对刀操作
6.自动运转
1) 存储器方式下的自动运转
2) MDI方式下的自动运转
3）自动运转的执行
4) 自动运转停止。
7.试运转
8.程序的存储、编辑
9.数据的显示与设定
10.图形显示
11.机床的急停
12.【超程】报警解除
第5章 数控铣床加工操作
5.2.2简单零件加工举例
5.2.3综合举例
第6章 加工中心编程
6.1
加工中心简介
6.1.1 概述
6.1.2工艺特点及加工对象
1.适合于加工中心加工的零件
(1) 周期性重复投产的零件。
(2) 高效、高精度工件。
(3) 合适批量的工件。
(4) 工位和工序可集中的工件。
(5) 形状复杂的零件。
(6) 难测量的零件。
2.按零件形状特点分类适合子加工中心加工的零件
第6章 加工中心编程
(1) 箱体类零件，如图6—1所示。 (2) 复杂曲面，如图6-2所示。
图6-1箱体零件
图6-2复杂曲面
第6章 加工中心编程
(3) 异型件，如图6-3所示。
图6-3 异型件
第6章 加工中心编程
(4) 板类零件，如图6-4所示。
图6-4板类零件
第6章 加工中心编程
(5) 雕刻图案类零件，如图6-5所示。
图6-5 雕刻图案类零件
第6章 加工中心编程
3.工序集中带来的问题
加工中心的工序集中加工方式固然有其独特的优点，但也带来了一
些问题，如：
（1）粗加工后直接进入精加工阶段，工件的温升来不及回复，冷
却后尺寸会有所变动。
（2）工件由毛坯直接加工为成品，一次装夹中金属切除量大，几
何形状变化大，没有释放应力的过程，加工一段时间后内应力释放，
将会使工件变形。
（3）切削不断屑，切屑的堆积、缠绕等会影响加工的顺利进行及
零件的表面质量，甚至使刀具损坏，工件报废。
（4）装夹零件的夹具必须满足既能克服粗加工大的切削力，又能
在精加工中准确定位的要求，而且零件夹紧变形要小。
（5）由于ATC的应用，使工件尺寸、大小、高度都受到了一定的限
制，钻孔深度、刀具长度、刀具直径、重量等也要予以考虑。
第6章 加工中心编程
6.1.3加工中心的分类
1.按照机床结构分类
1)立式加工中心
2) 卧式加工中心
3) 龙门式加工中心
4) 复合加工中心
2.按刀库形式分类
1) 刀库、机械手的加工中心这种加工中心的换刀装置由
刀库和机械手组成，换刀机械手完成换刀动作。
2) 机械手的加工中心(斗笠式刀库)
3) 转塔式刀库加工中心
第6章 加工中心编程
6.2
加工中心的程序编制
6.2.1 数控系统的功能
本节以FANUC-0MD数控系统为例介绍加工中心的编程指令。
1.准备功能G代码
2.辅助功能
6.2.2 编程指令详解
1.可变更加工坐标系指令G10
2.可扩展工件坐标系指令G54
3.刀具长度补偿指令G43、G44、G49
4.调用于程序指令M98
5.返回第二参考点指令G30
6.换刀指令M06
7. 比例缩放功能
8.坐标系旋转指令G68、G69
9.极坐标系指令G15、G16
10.可选切角及圆角指令
第7章 加工中心的操作
7.1
加工中心的操作
本节以TH5632C(FANU
C-OMD系统)为例简介
加工中心的操作。
7.1.1 加工中心的
操作
1.主要控制功能
2.系统操作面板
3.机床操作面板
4.机床的通、断电
5.程序的输入、编辑
和存储
6.参数设置
7.显示功能
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图7-1手动输入面板
第7章 加工中心的操作
7.1.2加工中心的对刀方法
1.加工中心的Z向对刀
1) 机上对刀方法一
2) 机上对刀方法二
3）机外刀具预调+机上对刀
2．对刀数据的输入
第7章 加工中心的操作
7.3
加工中心加工实例
7.2.1壳体内型腔的加工实例
1.零件图分析
2.工艺分析
（1）定位基准分析。
（2）夹紧方案的确定。
（3）工步顺序的安排。
（4）确定工艺参数。
3.确定加工原点
4.数据查询
5.编写加工程序
6.程序校验
7.试切削加工
（1）安装刀具、刀柄。
（2）装夹具、毛坯及有关对刀
调整工作。
（3）加工零件的试切削。
第7章 加工中心的操作
7.2.2五边形凸台加工实例
1.零件图分析
2.工艺分析
3.确定加工坐标原点
4.数据查询
5.编写加工程序
6.程序校验
第8章
8.1
数控铣床与加工中心辅助设备
加工中心的辅具及辅助设备
8.1.1 刀柄及刀具系统
1
2
3
1¡ªÀ-¶¤£»2¡ªµ¶±ú£»3¡ªÁ¬½ÓÆ÷£»4¡ªµ¶¾ß
图8-1 刀具的组成
4
第8章
数控铣床与加工中心辅助设备
1.刀柄
2.工具系统
G1
d3
R1
D3
D1
B1
D2
g1
L1
L4
L1
L3
图8-2 刀柄和拉钉

第8章
数控铣床与加工中心辅助设备
8.1.2 常用工具
1.Z向设定器
图8-4机械式Z向设定器
图8-5光电式Z向设定器
第8章
数控铣床与加工中心辅助设备
2.寻边器
图8-8 机械式寻器
图8-8 光电式寻边器
第8章
数控铣床与加工中心辅助设备
3.刀具预调仪
9
8
Cx
d
Cz
d
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9.9 1
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0
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a
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b 6
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»ù×¼ µ¶¸Ë
X
11
图8-11 刀具预测仪
第8章
数控铣床与加工中心辅助设备
4.辅助轴
(a)
(c)
图8-12 辅助回转轴
(a)卧式回转轴；(b)立式回转轴
5.夹具系统
1)夹具种类
2)夹具的选择