数控钻铣床或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。各轴的标注,CNS是采用右手直角坐标系统。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。
数控钻铣床先定义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,以操作者面向床柱,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。
标示于数控钻铣床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。机械的移动是根据机械坐标系,因为CNC铣床 或MC在X、Y轴上实际是工件移动而非刀具移动,所以为了符合程序设计人员假设工件固定不动,其机械坐标系的X、Y轴正、负方向与程序坐标系相反。故程序设计人员指令刀具向程序 坐标系的X轴正方向移动,而实际上是工件向机械坐标系的X轴正方向移动,使两者一致。
在数控钻铣床上加工内螺纹,在内螺纹加工前其底孔已加工完成(底孔直径为38.5mm),试编写其数控铣加工程序。
编程分析:在本例编程过程中,用变量“#101”来表示每条螺旋线的终点Z坐标,则每条相连的螺旋线终点的Z坐标相差一个螺距。其加工程序如下:
00033;
G90 G94 G40 G21 G17 G54;
G91 G28 Z0;
G90 G00 X0 Y0;
M03 S600 M08;
G00 Z20.0;
G01 Z2.0 F100; (刀具下降至Z向起刀点)
#101=0.5; (螺旋线终点的Z坐标)
G41 G01 X20.0 Y0 D01 ; (螺旋线起始点)
N100 G02 I-20.0 Z=#101;(加工螺旋线)
#101=#101-1.5;(计算下一条螺旋线Z向终点坐标)
IF[#101 GT -28.0] GOTO100;
G40 G01 X0.0 Y0.0;
G91 G28 Z0;
M05 M09;
M30;
数控程序中指令格式:G01 X-----------_Y-_Z_F_;
工件的轮廓为直线时,皆以G01指令切削之。X、Y、Z坐标位置为切削之终点,可三轴同 动或二轴同动或单轴移动,而由F值指定切削时的进给速率,单位一般设定为mm / min。
现以图1说明G01用法。假设刀具由程序原点往上铣削轮廓外形。
:
G 90 G01 Y17. F80;
X -10. Y30.;
G91 X -40.;
Y -18.;
G90 X -22. Y0;
X0.;
:
F机能是持续有效指令,故切削速率相同时,下一单节可省略,如上面程序所示。
结论:一般的螺纹铣削加工,采用多条螺旋方式进行编程,程序较长,容易在编程及输入过程中出错,而采用宏程序结合螺旋线方式编程时,程序通俗易懂,在编程与输入过程中减小了出错的几率。
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