教學材料《SINUMERIK 數控系統編程》-1

1-0任務引入與相關知識數控機床是一種高效的自動化加工設備,它嚴格按照加工程序,自動對工件進行加工。不同的數控系統其編程方法、基本指令大體相同,本章介紹SINU鄄MERIK數控編程的基本概念、編程方法,并對常見數控編程指令、編程格式等內容進行重點介紹。學習SINUMERIK的編程格式,編寫的程序格式要符合SINUMERIK格式,這是最重要的一點,下面講解SINUMERIK數控系統編程基礎。下一頁返回1-1課程的性質和作用1.數控加工的特點、性質①自動化程度高、勞動強度低。②加工精度高、生產效率高、質量穩定。③加工適應性強、準備周期短。④易于提高市場反應速度。⑤一般適宜中小批生產,不太適合大批大量生產。本課程是數控技術應用專業的專業課程,按《數控加工崗位職業標準》和《數控技術應用專業人才培養質量標準》而制定。下一頁返回1-1課程的性質和作用當前,在很多工廠企業,廣泛采用SINUMERIK數控系統,特別是R參數更是SINUMERIK數控系統的一大亮點。本課程遵循學生職業能力培養的基本規律,基于典型工作任務及其工作過程集結知識內容、設計了多個學習任務,來完成“SINUMERIK840D編程冶課程的學習。以給定零件的數控加工程序為載體,先建立有關編程的基本概念,如編程指令、坐標系、R參數、程序段及程序的概念,進一步才是編程方法與編程技巧的學習,并以軸、套類零件、異形結構類零件為載體完成車削加工的編程方法與技巧的學習;以平面類零件、曲面類零件為載體的銑削加工的編程方法與技巧的學習;以箱體類零件為載體完成鏜、銑削加工編程方法與技巧的學習。每個任務將教、學、做有機融合,把理論學習和實踐訓練貫穿始終。上一頁下一頁返回1-1課程的性質和作用2本課程的基本要求①能閱讀和理解采用SINUMERIK840D系統編程指令和格式編制的零件數控加工程序,并能利用一定的數控加工仿真軟件,在SINUMERIK840D系統環境中,編輯、調試零件數控加工程序。②能根據零件圖樣要求,設計零件數控加工工藝過程,按規范形成工藝文件資料,并采用SINUMERIK840D系統編程指令與格式編制數控加工程序,形成程序清單。③熟練操作配有SINUMERIK840D系統的數控機床,并能根據工藝方案和程序清單實現零件的數控加工,完成零件的幾何檢測與質量分析,填寫檢測報告。上一頁返回1-2

課程的主要內容以及與前后課程的銜接1.先用圖解方式說明數控技術的原理數控技術是計算機按程序要求對設備進行控制加工零件,它是機械技術和計算機控制技術結合的產物,如圖1-2-1

所示。圖1-2-1所示為零件圖經過數控系統由機床變成產品的過程,即數控技術包括機床、工藝、程序與操作。2.數控機床加工一個零件的過程SINUMERIK數控編程是指從零件圖紙到獲得數控加工程序的全部工作過程,編制數控加工程序是使用數控機床的一項重要技術工作,首先要熟悉零件的過程,其次要熟悉機床設備、刀具、加工工藝等,理想的數控程序不僅應該保證加工出符合零件圖樣要求的合格零件。下一頁返回1-2

課程的主要內容以及與前后課程的銜接還應該使數控機床的功能得到合理的應用與充分的發揮,使數控機床能安全、可靠、高效地工作。2.數控機床加工一個零件的過程SINUMERIK數控編程是指從零件圖紙到獲得數控加工程序的全部工作過程,編制數控加工程序是使用數控機床的一項重要技術工作,首先要熟悉零件的過程,其次要熟悉機床設備、刀具、加工工藝等,理想的數控程序不僅應該保證加工出符合零件圖樣要求的合格零件,還應該使數控機床的功能得到合理的應用與充分的發揮,使數控機床能安全、可靠、高效地工作。圖1-2-2顯示了零件加工的基本過程,即零件圖經過數控系統由機床變成產品的過程,也就是數控技術包括機床、工藝、程序與操作。上一頁下一頁返回1-2

課程的主要內容以及與前后課程的銜接3.SINUMERIK課程的主要內容以及與前后課程的銜接從表1-2-1中可以看出,學習數控編程技術,首先要掌握一定的預備知識和技能,其中包括:①基本的幾何知識(高中以上即可)和機械制圖基礎。②基礎英語(高中以上即可)。③機械加工常識、計算機數控系統。④基本的三維造型技能。上一頁下一頁返回1-2

課程的主要內容以及與前后課程的銜接1)學好SINUMERIK數控編程技術需要具備的基本條件1)具有基本的學習資質,即學員具備一定的學習能力和預備知識。2)有條件接受良好的培訓,包括選擇好的培訓機構和培訓教材。3)在實踐中積累經驗。SINUMERIK數控編程的學習內容和學習過程基本可以歸納為以下3個階段。①基礎知識學習階段:基礎知識的學習,包括數控加工原理、數控加工工藝等方面的基礎知識的學習。②編程技術學習階段:上一頁下一頁返回1-2

課程的主要內容以及與前后課程的銜接在初步了解手工編程的基礎上,重點學習SINUMERIK數控程序技術。③產品的數控加工階段:數控編程與加工練習包括實際產品的數控編程練習和實際加工練習。1)數控坐標系是以刀具相對靜止工件運動為原則。數控機床坐標系采用的是右手笛卡爾直角坐標系,其基本坐標軸為X、Y、Z直角坐標,如圖1-3-1所示,規定了X、Y、Z三個直角坐標軸的方向,這個坐標系的各個坐標軸與機床的主要導軌相平行。根據右手螺旋法則,可以確定出A、B、C三個旋轉坐標的方向,如圖1-3-2

所示的數控加工中心的C軸。2)Z軸坐標的確定:①與主軸軸線平行的標準坐標軸即為Z坐標軸。上一頁下一頁返回1-2

課程的主要內容以及與前后課程的銜接②若無主軸,則Z坐標垂直于工件裝夾面。③若有幾個主軸,可選一個垂直于裝夾面的軸作為主軸并確定為Z坐標。Z軸的正方向為增加刀具和工件之間距離的方向。3)X軸坐標的確定:1)在沒有回轉刀具或工件的機床上,X軸平行于主要切削方向且以該方向為正方向。2)在有回轉工件的機床上,X方向是徑向的且平行于橫向滑座,正方向為刀具離開工件回轉中心的方向。上一頁下一頁返回1-2

課程的主要內容以及與前后課程的銜接3)在有回轉刀具的機床上,若Z坐標水平,沿刀具主軸向工件方向看(即視角方向:刀具軸的負方向),X坐標正方向指向右方;若Z坐標垂直,由刀具主軸向立柱看,X坐標正向指向右方。Y軸坐標方向由右手笛卡爾坐標確定。3.機床坐標系原點M機床原點為機床上的一個固定點,也稱機床零點或機床零位。機床原點是機床制造廠家設置在機床上的一個物理位置,其作用是使機床與系統同步,建立測量機床運動坐標的起始點,并用M表示。該點是確定機床參考點的基準。4.機床參考點R上一頁下一頁返回1-2

課程的主要內容以及與前后課程的銜接機床參考點R是機床制造廠在機床上用行程開關設置的一個物理位置,與機床原點的相對位置是固定的,機床出廠前由機床廠精密測量確定的,一般情況下,不允許用戶隨意變動。機床坐標系原點或機床零點是通過機床參考點間接確定的,機床參考點是機床上的一個固定點,其與機床零點間有一確定的相對位置,一般設置在刀具運動的X、Z正向最大極限位置。在機床每次通電之后,工作之前,必須進行回機床零點操作,使刀具運動到機床參考點,其位置由機械擋塊確定,并用R表示。通過機床回零操作從而準確地建立機床坐標系。5.熟悉數控編程與操作的一般步驟(1)首先編制工件的加工程序上一頁下一頁返回1-2

課程的主要內容以及與前后課程的銜接如果工件的加工程序較長且比較復雜,最好不要在機床上編程,而采用編程機或電腦編程,這樣可以避免占用機時,對于短程序也應寫在程序單上。(2)開機順序開機一般是先開機床再開系統,有的設計二者是互鎖的,機床不通電就不能在CRT上顯示信息。(3)回參考點對于增量控制系統(使用增量式位置檢測元件)的機床,必須首先執行回參考點這一步,以建立機床各坐標的移動基準。(4)程序輸入上一頁下一頁返回1-2

課程的主要內容以及與前后課程的銜接加工程序根據程序的存儲介質(紙帶或磁帶、磁盤),可以用紙帶閱讀機、盒式磁帶機、編程機或串口通信輸入,若是簡單程序可直接采用鍵盤在CNC控制面板上輸入,若程序非常簡單且只加工一件,程序沒有保存的必要。可采用MDI方式逐段輸入、逐段加工。另外,程序中用到的工件原點、刀具參數、偏置量、各種補償量在加工前也必須輸入。(5)程序調試將方式選擇開關置于編輯位置,利用編輯鍵進行增加、刪除、更改。(6)機床鎖住運行程序此步驟是對程序進行檢查,若有錯誤,則需重新進行編輯。(7)安裝工件上一頁下一頁返回1-2

課程的主要內容以及與前后課程的銜接安裝工件、找正對刀采用手動增量移動,連續移動或采用手搖輪移動機床。將起刀點對到程序的起始處,并對好刀具的基準。(8)試加工試加工是為了更進一步檢查程序的錯誤,試加工中的進給速度可采用進給倍率開關調節,也可以按進給保持按鈕或暫停進給運動,來觀察加工情況或進行手工測量。再按下循環啟動按鈕,即可恢復加工。為確保程序正確無誤,加工前應再復查一遍。(9)監視加工操作顯示利用CRT的各個畫面顯示工作臺或刀具的位置、程序和機床的狀態,以使操作工人監視加工情況。(10)結束加工上一頁下一頁返回1-2

課程的主要內容以及與前后課程的銜接程序輸出加工結束后,若程序有保存必要,可以留在CNC的內存中,若程序太長,可以把內存中的程序輸出給外部設備(例如穿孔機),在穿孔紙帶(或磁帶、磁盤等)上加以保存。(11)關機一般應先關機床再關系統。6.數控銑床操作過程中的注意事項1)每次開機前要檢查一下銑床后面潤滑油泵中的潤滑油是否充裕,空氣壓縮機是否打開,切削液所用的機械油是否足夠等。2)開機時,首先打開總電源,然后按下CNC電源中的開啟按鈕,把急停按鈕順時針旋轉,等銑床檢測完所有功能后(下操作面板上的一排紅色指示燈熄掉),按下機床按鈕,使銑床復位,處于待命狀態。上一頁下一頁返回1-2

課程的主要內容以及與前后課程的銜接3)在手動操作時,必須時刻注意,在進行X、Y方向移動前,必須使Z軸處于抬刀位置。移動過程中,不能只看CRT屏幕中坐標位置的變化,而要觀察刀具的移動,等刀具移動到位后,再看CRT屏幕進行微調。4)在編程過程中,對于初學者來說,盡量少用G00指令,特別在X、Y、Z三軸聯動中,更應注意。在走空刀時,應把Z軸的移動與X、Y軸的移動分開進行,即多抬刀、少斜插。有時在斜插時,刀具會碰到工件而發生刀具的破壞。5)在使用電腦進行串口通信時,要做到:先開銑床、后開電腦;先關電腦、后關銑床,避免銑床在開關的過程中,由于電流的瞬間變化而沖擊電腦。上一頁下一頁返回1-2

課程的主要內容以及與前后課程的銜接愚在利用DNC(電腦與銑床之間相互進行程序的輸送)功能時,要注意銑床的內存容量,一般從電腦向銑床傳輸的程序總字節數應小于23KB。如果程序比較長,則必須采用由電腦邊傳輸邊加工的方法。輿銑床出現報警時,要根據報警號查找原因,及時解除報警,不可關機了事,否則開機后仍處于報警狀態。7.學習方法與技巧同其他知識和技能的學習一樣,掌握正確的學習方法對提高數控編程技術的學習效率和質量起著十分重要的作用。下面是幾點建議:1)集中精力打“殲滅冶戰,在一個較短的時間內集中完成一個學習目標,并及時加以應用,避免進行馬拉松式的學習。上一頁下一頁返回1-2

課程的主要內容以及與前后課程的銜接②對程序指令功能進行合理的分類,這樣不僅可提高記憶效率,而且有助于從整體上把握軟件功能的應用。3)從一開始就注重培養程序格式的規范、操作的規范習慣,培養嚴謹、細致的工作作風,這一點往往比單純學習技術更為重要。4)將平時所遇到的問題、失誤和學習要點記錄下來,這種積累的過程就是水平不斷提高的過程。上一頁返回思考與練習1.試述數控與數控機床的概念。2.數控機床與普通機床相比有何特點?3.數控機床適合用于什么場合?4.數控機床主要有哪幾部分組成?各部分的作用是什么?5.試述數控機床的基本工作原理。