实验一数控铣床编程操作

实验一数控铣床编程与操作一、实验目的1．了解数控铣床的组成与结构2．熟悉铣削加工的工艺参数3．掌握数控铣床的程序编辑和基本操作二、实验要求1．根据给定零件图纸，进行编程2．模拟加工轨迹，并修改程序，验证所编程序是否正确3．上机操作进行给定零件的加工三、实验设备1．刀具轨迹仿真软件<熊族）2．数控铣床<SKYCNC）3．计算机四、实验原理1．数控铣床结构和编程基础1）数控铣床的基本组成图1数控铣床的基本组成数控铣床的基本组成见图1，它由床身、立柱、主轴箱、工作台、滑鞍、滚珠丝杠、伺服装置、数控系统等组成。整个机床的最右边为系统的控制部分，其由数控系统和伺服装置构成。数控系统用于输入零件加项目序和控制机床工作状态，而伺服装置用于驱动伺服电机。床身用于支撑和连接机床各部件。主轴箱用于安装主轴，该机器主轴转速可达24000r/min，转速之高可以帮助其完成精密零件的加工。主轴下端的锥孔用于安装铣刀。当主轴箱内的主轴电机驱动主轴旋转时，铣刀能够切削工件。那么在加工过程中，机床是怎样实现X、Y、Z三轴的运动呢？首先主轴箱可沿立柱上的导轨在Z向移动，使刀具上升或下降。刀具可沿滑鞍上的导轨在X向移动，工作台可沿床身上的导轨在Y向移动。无论是X、Y向，还是Z向的移动都是靠伺服电机驱动滚珠丝杠来实现。当然数控铣床还包含了一些辅助功能的系统和装置，如液压、润滑、冷却系统及排屑、防护等装置。2）机床坐标系和工件坐标系无论操作数控机床或编程都必须清楚数控机床的坐标系统，一般来说数控系统有两个坐标系统：机床坐标系、工件坐标系。首先了解数控机床坐标和方向确定的标准：<1）因为机床结构不同，有些是刀具运动工件静止，有些是刀具固定而工件运动，为了使编程人员在不需要了解机床的情况下就能根据图纸编程，一律规定为工件固定而刀具运动，也就是说无论是工件坐标系还是机床坐标系都遵循刀具相对于工件运动的原则。<2）标准坐标系的规定必须明确两个要素，即坐标原点和坐标轴的方向。对于坐标系轴的方向，我们使用的是国际标准的笛卡尔坐标系，即通常所说的右手定则，如图2<a），拇指为X轴，食指为Y轴，中指为Z轴，指尖指向坐标轴的正方向。既然机床坐标系和工件坐标系在坐标轴的方向上是一致的，那么对于确定坐标系的另一个要素，即坐标原点，两者肯定是不一样的。机床原点即机床坐标系的原点，它是数控加工时进行坐标计算的基准点，我们都知道数控加工时，机床上有许多移动部件，必须给这些移动部件设立一基准点才能定标，这个基准点就是机床原点。机床原点一般在机床出厂时就已设定，通常在各个坐标轴正向加工的最大极限处，也就是在机床最大加工范围下的右前角，见图3<b），机床零点是通过机床参考点间接确定的。机床参考点一般设定在机床最大加工范围的上限平面的左后角。实际操作过程中，回机床原点的操作十分简单，直接按数控系统上的机床回零按钮就可以了，每个坐标轴上会安装一组行程开关，每组行程开关有三个轴点，中间轴点为机床原点，当压到此轴点时，就达到了回机床原点的目的。刚才我们讲机床原点是数控加工时坐标计算的基准点，那么，实际机床原点到底在什么位置，编程人员一般不清楚，即使已经知道，如果要将工件上上的所有尺寸都换算到机床原点上，换算工作十分繁琐且容易出错。同时可能出现这样一种情况，就是当在工件的不同位置加工同一加工轨迹时，在机床原点下编程，所编的程序是不一样的，也就是说所编的程序缺乏通用性。在这种情况下，编程人员很希望在工件上找一个容易计算的点作为编程的原点，从而大大简化计算量。那么这个点就是我们通常所讲的工件原点，有时也称为编程原点。现在就面临这样一个问题，如何建立工件原点和机床原点的尺寸联系，如果找到这样的关系，我们就可以直接用工件原点进行编程。在实际操作过程中，我们通过对刀这步操作来建立两个原点之间的尺寸联系，大家首先要弄懂为什么要对刀，才能彻底了解我们对刀的这步操作，对刀实际上就是将工件原点的位置通知给数控机床。对刀点由编程人员设定在工件上，在加工时，应以操作简单、对刀误差小为原则选择对刀点。对刀的准确程度直接影响零件加工的位置精度，对刀方法要与零件的加工精度要求相适应，生产中常使用百分表、中心规及寻边器等工具。<a）<b）图2机床坐标系统光电式寻边器Z轴设定器Z轴设定器与刀具和工件的关系对好刀后，我们就可以使用G54～G59指令来建立工件原点与机床零点间的尺寸联系。3）G54～G59坐标参数零点偏置功能使用G54~G59来分别表示相应的工件坐标原点在机床坐标系中的坐标值。也就是说，我们在工件上选择坐标系并不一定只找一点，对于复杂的零件我们可以选择多个坐标系统，G54~G59可以满足同时选择6个工件坐标系。以G54为例，[注：G55-G59的原点设定，加工功能与G54完全相同。例：如果工件原点输入到G56坐标系里，程序的坐标系就对应为：G90G00G56X_Y_Z_图3G54～G59坐标系与机床原点的关系G54～G59指令可使后续的坐标值成为工件坐标系1～6中的绝对坐标值。G54指令格式<G54～G59均同样）：G54G00X_Y_Z_说明：G54～G59指令第一次使用时需有运动指令的驱动；如G54G00X0Y0Z10要使用G54～G59建立工件坐标系，在进入系统后，先回机床原点，然后建立G54－G59的工件坐标系，否则建立的工件坐标系无效。G54～G59参照机床原点来设定工件坐标系，所以机床加工过程中如遇到意外掉电或重新开机时，工件坐标系的位置不会丢失，保证了加工的安全性。在使用G54～G59指令编程加工时，刀具可从机床任意位置启动，并执行程序。G92指令是通过程序来设定、选用加工坐标系的，它所设定的加工坐标系原点与当前刀具所在的位置有关，这一加工原点在机