CNC操机编程宝典

精品文档---下载后可任意编辑 图３ 卧式综合切削中心机 刀具库有二种：圆盘型，如图4所示。链条型，如图5所示。圆盘型刀具库用于刀具数目较少者，且换刀方式大都采纳无臂式的换刀，换刀速度较慢，但故障率较少。键条型刀具库用于刀具数目较多者，且换刀方式大都采纳有臂式的换刀，换刀速度较快。有臂式的换刀臂如图6所示。综合切削中心机为了减少装置工件的时间，大型工件常使用自动梭台交换装置（APC，Automatic Pallete Changer）；如图7所示；小型工件可用机械手(Robot) 上下工件。如图8所示。 图５ 链条型刀具库 图６ 有臂式的换刀臂 图７ 卧式综合切削中心机附自动梭台交换装置 图８ 立式综合切削中心机附机械手 综合切削中心机为了增加加工复杂性，常在床台上加装第四轴旋转轴，如图9所示，甚至增加两旋转轴成为5轴加工机，如图10所示。5轴加工机主要应用于几何外形复杂的航天零件加工及模具加工。 图９ 加装Ａ轴的四轴加工机 图１０ 五轴加工机 CNC铣床（或加工中心机）程序制作 计算机数值控制工具机是经由程序中的指令操控计算机数值控制系统去执行以往必须由人工操作的所有加工动作。故学习程序制作必须完全了解程序中指令的功能及格式，这样才能将传统人工操作工具机的加工经验及相关知识，很正常的用指令来描述加工顺序。简而言之，CNC铣床（或MC）的程序就是依据您已具有的加工知识和加工顺序，用正确的指令依序描述组合而成。故制作CNC铣床（或MC）程序时必须考虑下列几点： 1. 依工件形状及尺寸标示决定程序原点位置及加工顺序。 2. 工件的夹持方法。用虎钳夹持或用T槽螺栓、压板、梯枕或制作特别夹具。 3. 刀具的选择：包括铣刀的直径、刀刃长度、材质及其它刀具的选用并决定各把刀具的刀号及刀长补正号码、刀径补正号码。 4. 切削条件：包括各把刀具的主轴转速、切削深度、进给速率、精铣预留量等。 2-1 程序制作 CNC程序是由指令组成，而指令是由英文字母与数值组成（如N10，G28，G90，G91，M03，F100，S2500，T01 等）或特别符号（如“/“选择性单节删除指令， “；“ 单节结束指令）。例子：G28G91Z0；G28X0Y0；G54；M06T01；M03 S1000；G90G00G43Z5.H01；G00G41X25.Y30.D11；G01Z -5.F50；M30； 上面例子程序中每一列即称为一个单节 ( Block ) ，每一单节是由至少一个字语 ( Word ) 所组成，字语是由一个地址 ( Address ) 和数值 ( Number ) 组成。每一单节后面加一单节结束符号“；“，以界定单节的范围。如此CNC控制器即依照程序中的单节指令，依序执行程序。 地址用英文字母表示，其意义如表1所示，地址依照已设定的程序机能而有不同的意义，其目的在限定其后数值的意义。 表１ 各地址之意义 机能 位址 意义 程序号码 ： (ISO)，O (EIA) 程序号码 顺序号码 N 顺序号码 准备机能 G 动作模式（直线、圆孤等） 坐标轴字语 X、Y、Z 坐标轴移动指令 A、B、C、U、V、W 附加轴移动指令 R 圆弧半径 I、J、K 圆弧中心坐标 进给机能 F 进给速率 主轴转速机能 S 主轴转速 刀具机能 T 刀具号码、刀具补正号码 辅助机能 M 机械侧ON／OFF控制 B 床台位置 补正号码 H、D 补正号码指令 暂停 P、X 暂停时间 子程序号码指定 P 子程序号码指定 重复次数 L 子程序重复次数 参数 P、Q、R 固定循环 数据输入格式 CNC程序中的每一指定皆有一定的固定格式，使用不同的控制器其格式亦不同，故必须依据该控制器的指令格式书写指令，若其格式有错误，则程序将不被执行而出现警示讯息。其中尤以数值数据输入时应特别小心。一般CNC铣床或MC皆可选择用公制单位“mm“ 或英制单位“英吋 “ 为坐标数值的单位。公制可精确到，英制可精确到英吋，此也是一般CNC机械的最小移动量。若输入时，实际输入值是或英吋，多余的数值即被忽略不计。且字数也不能太多，一般以7个字为限，如输入，因超过7个字，会出现警示讯息，表1是地址和指令数值范围。表1中所列是计算机能接受之指令范围，而CNC工具机实际使用范围受到其机械本身的限制，故应参考CNC工具机的操作手册而定。例如表1中X轴可移动，但实际上CNC工具机X轴的行程可能只有650mm，进给速率F∕min，但实际上CNC工具机可能限制在3000mm∕min以下。故在程序制作时，要确定不超过CNC工具机规格的实际限制，所以一定要参照CNC工具机制造厂发行的说明书。 表１ 地址与指令范围（FANUC 0M） 机 能 位 址 公制单位 英制单位 程序号码 ： (ISO) O (EIA) 1－9999 1－9999 顺序号码 N 1－9999 1－9999 准备机能 G 0－99 0－99 坐标轴字语 X、Y、Z、Q、R、 I、J、K A、B、C 进给机能 F 1－／min －／min 主轴转速机能 S 0－9999 0－9999 刀具机能 T 0－99 0－99 辅助机能 M 0－99 0－99 暂留 X、P 0－ 0－ 子程序号码指定 P 1－9999 1－9999 重复次数 L 1－9999 1－9999 补正号码 D、H 0－32 0－32 CNC工具机坐标系统 CNC铣床或MC是依据坐标系统来确定其刀具运动的路径，因此坐标系统对CNC程序设计极为重要。CNC工具机各轴的标注，CNS是采纳右手直角坐标系统。如图1所示，大姆指表示X轴，食指表示Y轴，中指表示Z轴，且手指头所指的方向为正方向。X、Y、Z轴向是用于标注线性移动轴；另外定义三个旋转轴，绕X轴旋转者称为A轴，绕Y轴旋转者称为B轴，绕Z轴旋转者称为C轴。三旋转轴的正方向皆定义为顺着移动轴正方向看，顺时针回转为正，逆时针回转为负，如图2所示。 (a)右手直角坐标系统 (b)X、Y、Z移动轴 A、Ｂ、Ｃ旋转轴 图１ 图２ CNC工具机先定义Z轴，以工具机的主轴线为Z轴，再以刀具远离工件的方向为正，故以立式CNC铣床为例，主轴向上为“＋Z“方向，向下为 “－Z“ 方向，如图3所示。接着定义X轴，以操作者面对床柱，其刀具沿左右方向移动者为X轴，且规定向右为正方向；最后依右手直角坐标系统决定Y轴，故其刀具沿前后方向移动者为Y轴，向前为正Y方向，向后为负Y方向。以上定义者称为程序坐标系（或称为工件坐标系），其三轴的交点即1－4节所述的程序原点。图3的右侧所示即为程序坐标系。程序设计人员是依据程序坐标系来指述刀具动路，且必须假设工件固定不动，刀具沿着工件轮廓移动加工。图3所示，标示于CNC工具机上的坐标轴所形成的坐标系称为机械坐标系，一般CNC 铣床或MC在机械上会贴上机械坐标系的轴向