第三章 CK3263型数控(CNC).ppt

1、,第三章 CK3263型数控（CNC）转塔车床 及程序编制,本章重点：1.该机床的传动、结构特点 2.数控车床的编程方法及编程实例 第一节 概述 一、机床的用途和布局 用途：两坐标（X、Z）连续控制CNC车床。具有 刀尖半径补偿等多种刀具功能，适合加 工形状复杂，精度高的轴、盘类零件。 应用场合：多品种小批量或单件生产。 布局：,二、机床的运动 工件的旋转运动：主运动、主变速为无极变速。 刀架的移动：纵向（Z向）移动，横向（X向）移 动。X、Z两坐标方向的联动。 辅助运动：切入运动、快进快退运动，由伺服电 机完成，换刀时刀架转位由液压驱动，PLC 控制完成。,一、机床的传动系统 1.主传动 （

2、1）传动路线 主电机采用交流或直流电机无级调速 (2)主轴变速范围和转速值 主电机至主轴的传动比有4种 u1=0.0749 u2=0.1476 u3=0.0304 u4=0.5640,传动联系,X向滑板,主轴的四段转速值： R1=20211r/min R2=27393r/min R3=76807r/min R4=1421500r/min 主轴的转速范围：n = 20 1500r/min 在此范围内,主轴无级调速。 通过4级机械变速，扩大了主轴的变速范围。 主轴反转由改变主电机旋转方向实现。 2.进给传动: 纵向（Z向）进给伺服系统: 伺服电机 滚珠丝杠 纵向滑板, 横向（X向）进给伺服系统:

3、伺服电机 同步齿形带 滚珠丝杠 横滑板 传动联系: P每转发出两组脉冲信号： 每转1024个脉冲：经数控装置处理、按数控 程序规定的进给量要求均匀取出F个脉冲(F= 进给量或导程/脉冲当量)作为进给指令脉冲, 分别送给Z和X向的伺服系统。 每转1个脉冲：称同步脉冲,防止车削螺纹时 产生乱扣的控制信号。 3.刀架转动:液压马达驱动,二机床主要部件的结构 1.主轴箱 其结构特点应满足大功率、高刚度、高精度及 自动变速的要求。 (1)主轴组件 结构特点, 主轴轴径较大, 径向支撑：两个C级精度双列向心短圆柱滚子轴承,保证主轴组件较高的旋转精度和刚度, 轴向支撑：C级精度的60度角接触双列推力向 心球

4、轴承承受两个方向的轴向力。 轴承间隙调整： 径向间隙：前支承修磨右端的两半环垫片3的 厚度 拧动带锁紧钉的调整螺母1 前轴 承内孔相对主轴锥面移动 后轴承拧动轴承右侧螺母 拧动轴承左侧 调整螺母 轴向间隙：修磨轴承内隔套（轴承厂修磨）,（2）主轴机械变档操纵 两个滑移齿轮由液压缸操纵 变档过程：主电机接到指令后低速摇摆，同 时液压缸推动滑移齿轮移动，啮合到位后， 压下行程开关，命令主电机停止摇摆，并启 动主轴正转。 主轴设有空档位，空挡指令通过操纵台给出 （3）主动脉冲发生器 作用：实现主轴旋转与刀具移动之间的传动联系 工作过程：（传动联系中已介绍）,工作原理： 光栅盘边缘有1024条间隔相等

5、的明暗条纹，靠 近中心处有一条纹 光源发出散射光 平行光射向光栅盘 光栅盘转过一个条纹，另一侧产生明暗 光带 射到光敏元件上，产生强弱变化 的电信号 脉冲 输出信号 主轴一转发出1024个脉冲 中心处的条纹，产生同步脉冲,透镜聚焦,光栏板,整形、放大,2.转塔刀架 要求：重复定位精度高、刚性好、可靠性好。 组成：液压马达、凸轮、中心轴、端面齿盘、刀 盘等 结构：（下页） 需实现的动作:升起 转位 定位夹紧等 这些动作均在数控装置控制下，通过液压装 置实现 换刀过程：（下页） 转塔刀架可正反旋转。自动选择最近的回转 路程。,换刀过程：数控装置发出换刀信 号 液压缸后腔进油，活塞 带动中心轴和刀盘

6、抬起。使端 面齿盘4与5分离 液压马达 驱动圆柱凸轮旋转（凸轮曲线 为单头螺旋线） ，每转一圈， 拨过一个柱销，使刀盘转过一 个工位 固定在中心轴尾部 的选位凸轮相应压合计数行程 开关一次 刀盘转至新的预 选工位，液压马达刹车 液 压缸前腔进油.活塞带动中心 轴和刀盘拉下并实现刀架的定 位 中心轴尾部端面压下行 程开关XK2，发出转位结束信 号。,3.刀架滑板结构（X轴） 锥形连接器：定心 精度高，轴与轮之 间的位置可 任意调节。 X轴刹车 装置,4.工具系统,第三节 数控编程概述,一、数控编程的概念 数控编程：生成用数控机床进行零件加工的数控 程序的过程。 1.手工编程: 人工完成程序编制的

7、全部工作。 适用：几何形状较简单的零件。 点位加工及由直线与圆弧组成的轮廓加工 中，手工编程仍广泛应用。,编程方法,手工编程,自动编程,2.自动编程: 程序编制工作的大部分或全部由计算 机完成。 适用：形状复杂的零件，特别是具有非圆曲线、 列表曲线或曲面。 语言式自动编程：用专用的数控语言（如APT） 书写零件加工源程序，将其输入计算机后，,自动编程,语言式自动编程,CAD/CAM集成系统数控编程,在编译程序的支持下进行译码、计算和后置处理后，自动生成数控系统能接受的零件数控加工程序。 二、数控编程的步骤 （1）分析零件图及工艺处理 根据零件图进行工艺分析，选择加工方案，确 定加工顺序、加工路

8、线、装卡方式、刀具、工装及切削用量等工艺参数。 （2）数学计算 按已确定的加工路线和允许的零件加工误差计算数控系统所需输入的数据，称为数值计算。, 数值计算的内容：在规定的坐标系内计算零件 的轮廓和刀具运动轨迹的坐标值。 点位控制的数控机床一般不需计算，有时需坐 标换算。 形状比较简单的零件（如直线圆弧组成）的轮 廓，需计算出几何元素的起点、终点、圆弧 的圆心、两几何元素的交点或切点坐标值等 形状比较复杂的零件的轮廓，需用直线段或圆 弧段逼近，根据要求的精度计算节点坐标值 （一般用计算机完成）。,（3）编写零件加工程序单 根据数控系统规定的功能指令代码及程序段 格式 ，逐段编写加工程序单。 （

9、4）输入数控系统及程序检验 可直接通过操作键盘输入，或通过输入装 置输入。 经过空走刀校验和试切削后才能用于正式 加工。,第四节 CK3263型数控车床的编程指令及编程实例,本节主要结合CK3263型数控车床，介绍数控车 床手工编程的基础知识。 程序构成：一般由若干个程序段构成，每个程序段 有程序段号。在程序段中用字母、符号和数 字表示各种指令。 一般，程序段中各指令的格式（举例）： N35 G01 X26.5 Y32. Z15.428 F152.,刀具运动的终点坐标,进给速度,直线插补 （准备功能指令）,程序段号,一、机床原点、参考点和机床坐标系 机床原点：制造商设置在机床上的一个固定的物

10、理位置。 作用：建立测量机床运动坐标的起始点 数控车床原点：定义为主轴旋转中心与车头端面 的交点。 机床坐标系：以机床原点为坐标原点（坐标方向 按第一章规定）的坐标系 机床参考点：机床上一固定点。 其固定位置由X、Z两 方向的机械挡块确定,二、工件原点和工件坐标系 工件原点：也叫编程原点。是编程时定义在工件 上的几何基准点。 工件原点是人为设定的，一般选零件图的设 计基准点。 工件坐标系：以工件原点为坐标原点（坐标方向 同前）的坐标系。 工件装在卡盘上，一般工件原点与机床原点 不重合，为方便编程，用编程指令建立一工 件坐标系,指令格式： G50 X z 执行该程序段后，系统对（、）记忆， 并显

11、示在显示器上，即在系统内部建立起工 件坐标系。工件坐标系一旦建立，就取代原 来的机床坐标系。 G50作用：系统内部用新的坐标系代替旧的 坐标系。,刀尖出发点距工件原点的Z坐标和X坐标值 注：此坐标值一般通过测量确定,三、程序编制中的一些特点 1.米制编程与英制编程 代码G20 和G21用于判别输入数据是米制 还是英制 系统处于G20状态，相关的数据均为英制 系统处于G21状态，相关的数据均为米制 G20 和G21为两个可互相取代的G代码 机床出厂时一般设定为G21状态，即机床 通电后的状态 2.绝对编程与增量编程,允许使用两种坐标系编程,绝对坐标,相对坐标,（1）绝对坐标编程 刀具运动的位置坐

12、标以一个固定的编程原点为 基准给出。 用X、Z表示X轴与Z轴的坐标值。 （2）增量坐标编程 刀具运动的位置坐标用 坐标轴的移动量直接给出。 用U、W表示X轴和Z轴上的 移动量。 图：绝对指令时X70.0 Z40.0 增量指令时U40.0 W-60.0 绝对坐标编程和增量坐标编程可在同一程序中 混用。,3.直径编程与半径编程 图纸及测量的径向尺寸是直径值 出厂时数控车床一般设定为直径编程 按绝对坐标编程时，X为直径值； 按增量坐标编程时，U为实际位移值的二倍 例：对刀具进行坐标系设定, 直径编程时: G50 X180. Z200.,编程时，径向尺寸可用,直径值 直径编程,半径值 半径编程,4.小

13、数点编程 该车床使用FANUC OTE A 系统,允许使用 小数点输入距离、时间、速度等 用于距离，单位为mm,如 Z15.0 Z15 mm 用于时间，单位为S，如 G04 X1.0 暂停1S 用于速度，有主轴转速、进给速度，单位不同 小数点有无可混合使用，但表示的单位不同 如：X133mm,用小数点编程 X133. 不用小数点编程 X133000,四、准备功能指令（G代码） 使机床或数控系统建立起某种加工方式的指令。 组成：G + 两位数字 范围：G00 G99 G代码按功能的不同分为若干组 非模态G代码：00组G代码，只限定在被 指定的程序段有效 模态G代码：其它组的G代码.具有延续 性。

14、在后续程序段中，只要同组G代码 未出现之前一直有效。 不同组的G代码在同一程序段中可使用多个。 同组的G代码若在同一程序段中使用了两个或两 个以上.则只有最后的G代码有效,G代码,1.快速定位指令（G00） 使刀具从当前位置以系统设定的速度快速移动到另一点。运动轨迹由系统的设定而定。 格式：G00 X(U) Z（W） ; 2.直线插补指令（G01） 刀具从当前位置按指定的进给速度作直线运动到达指定的终点位置。一般用作轮廓切削。 格式：G01 X（U） Z（W） F ；,终点的坐标值（或增量值）,沿插补方向的进给速度,直线终点的坐标值（或增量值）,3.圆弧插补指令 G02，G03 G02 顺时针

15、圆弧（顺圆）插补 G03 逆时针圆弧（逆圆）插补 判断方法：沿垂直于加工平面的坐标轴，由正方 向向负方向看，刀具相对工件的转动方向为 顺时针 G02 逆时针 G03 格式：,G02G03,X（U） Z（W）IKF,进给速度,圆心相对圆弧起点的坐标,终点坐标值（或增量值）,4.螺纹切削（G32） 格式：G32 X（U） Z（W） F 注：应使指令中的加工长度实际切削长度 5.进给功能（G98、G99、G04） （1）G98，G99用来指定不同的进给速度单位 G98：每分钟进给，执行了含G98的程序段， F指令指定的进给速度单位是mm/min。 G99：每转进给，执行了含G99的程序段， F指定的

16、进给速度单位是mm/r。,终点坐标值（或增量值）,导程值, G98，G99属同组模态G代码 出厂前设定为G99状态 （2）G04 暂停（延迟） G04指令可使刀具作短时间的无进给运动，进 行光整加工 格式：G04 P 或 G04 X（U） 6.速度控制（G96、G97、G50） 指定主轴转速单位,整数，单位为us,带小数点的数，单位为s,（1）G96，G97 G96：接通恒线速控制指令。S指定的数值为切 削速度，单位m/min G97：接通主轴转速控制。S指定的数值为主轴 转速，单位r/min G96，G97属同组模态G代码,可互相取代。 （2）主轴最高转速限定（G50） 格式：G50 S 如

17、：G50 S2000 主轴最高转速限定为 2000r/min,7.简化编程功能（车削循环） 自学 （1）固定循环（G90、G92、G94） 刀具从起点经一固定路线后又回到起始点的单 重循环。如：外圆切削循环（G90） 格式： G90 X（U） Z（W） F G92、G94 略 （2）多重循环 略 包含多次走刀的多重车削循环,车削循环,固定循环,复合循环,五、辅助功能指令（M代码） 控制机床辅助动作，主要用于机床加工操作时的工艺性指令。 组成：M+两位数字 范围：M00M99 注：M06必须与相应的刀号（T代码）结合，才构 成完整的换刀指令。,CK3263常用的M代码,M01,切削液开,程序暂停

18、,M00,M02,M03,M04,M05,M06,M08,M09,M30,任选暂停,主程序结束,启动主轴正转,启动主轴反转,主轴停止,刀架转位（换刀）,切削液关,程序停止（作用同M02）,六、刀具补偿功能 1.刀具的几何、磨损补偿 数控车床编程时，一般以其中的一把刀为基 准，按此刀的刀尖位置建立工件坐标系。由于 其它刀位刀尖的位置的偏差及刀具磨损 应进行刀具的几何、磨损补偿 刀补功能在程序中由T代码（刀具功能代码） 实现 T指令功能：选择所需刀具和刀补号 指令组成： T + 四位数字,例： T0101 刀补号实际是刀补寄存器的地址号。 进行刀补和取消刀补均通过滑板移动实现。 2.刀尖半径补偿 数控车削加工时，车刀假设的 刀尖点并不是刀刃圆弧上的点， 须将假设刀尖的路径作适当 修正 刀尖半径补偿,刀补号（范围0012，为00时表示不进行刀补或取消刀补）,刀具