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西门子840D


原 理 介 绍
目录: 1.1 介绍 1.2 1.3 1.4 模具加工的需求 3 轴,3+2 轴或 5 轴铣削加工方式 运动形式

1.5 CNC 独立编程 1.6 1.7 1.8 1.9 1.10 刀具半径补偿原理 什么是框架结构 精度, 速度和表面精度 模具加工 CNC 程序的结构 刀具定向在 5 轴加工中运用

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介绍 5 轴加工是为复杂工件,特别是在刀具和模具的加工,是以 CAD-CAM-CNC 的 一整套处理为基础的。 编写本手册旨在给 CAM 工作站的 CNC 编程员以及机床操作工提供更多的帮助 和指导, 使编程和实际加工更能有机的结合起来。 自动精修 1.1

SINUMERIK 840D 控制系统具有强大的功能,在大大简化 5 轴编程工作及加 工过程的同时, 可以更有效地提高加工精度。

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1.2 刀具加工及模具加工的需求
模型结构加工

模具的设计标准已经日益被人们所关注, 加 工效率,加工精度以及简洁的外观造型愈发 变得重要了。 设计过程要靠 CAD 系统, 而复杂表面的加 工程序则来源于 CAM 工作站。

涡轮及涡片加工

由西门子公司生产的 SINUMERIK 840D 控 制系统可以满足刀具和各种模具加工的要 求。 在传统的 2 1/2 D 范围内, 轴和 5 轴的高 3 速加工过程具有相同性能: 1.具有良好的操作性能 2.友好的编程界面 3.在 CAD-CAM-CNC 的处理循环中具有优 越的适应性 4.最大程度的提高机床品资

阀门加工

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现代铣削加工中心的 5 轴加工 模具表面加工质量,加工速度已经变越来越重要了: 复杂表面的加工

加工三维曲线表面时能获得最佳的切割条件 …

有孔的倾斜面 使用 3+2 个轴可以在任意位置进行几何图形加 工 (刀具轴的角度设置可以发生变化)…

深槽加工 可以进行深槽的铣削加工 5 轴动态加工

除 3 个直线轴 X, Y, Z 以外,还可以使用 2 个旋 转轴 A,B 或 C 轴.

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机床运动 在加工区域中,直线轴 X,Y 和 Z 轴向刀具位置趋近

可以使用两个旋转轴, B 和 C 来改变刀具的方 如 向设置。 理论上讲, 可以用 3 个直线轴和 2 个旋转轴按 需求的刀具方向趋近工区域中的任意一点。

刀具方向的矢量元素

CNC 编程

在 CNC 编程中,需要使用 X,Y,Z 坐标设置某 一个位置。 见左图, 我们建议您使用方向矢量 A3, B3 和 C3 来设置刀具方向,而无须使用移动坐标 系。

有些模具在整个加工过程都不需要改变刀具方向。而在大多数情况下,需要刀具 在横移过程中改变刀具方向,这就是说 5 轴同时加工,除了 3 个直线轴以外,还需要 插入 2 个旋转轴。今天的 5 轴控制系统,正如 SINUMERIK 840D 可以直接在机床上 和调整 CAM 中的加工参数编制具有固定的刀具方向的程序加工带角度的孔和槽。

3 轴,3+2 轴或 5 轴的铣削加工 造型相同的凸曲线表面可以使用 3 轴加工,而加工较深槽或平凡改变曲率的表面 时就要使用 5 轴加工. 1.3
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本控制系统可以满足所有加工要求.

如果在整个切削路径上刀具方向始终保持不变, 刀片的切削条件就不会很好.

在这些机床中, 刀具的方向或工作台的位置可改变。 左图中刀具处于最佳的加工状态中,而如果把刀具抬到工件最顶端或移置工件旁 边,就会大大降低加工条件。为了得到适宜的加工条件,工作台需要旋转,加工一个完 美的曲面,常常需要把工作台旋转好几次以期达到最佳的加工效果。

特点: 获得最佳的刀具加工方向,同时还可以完成刀具的直线运动,这样在整个加
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工路径中都可以获得最优良的加工条件 1.4 移动的物体和移动的方式 5 轴铣床的设计理念

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5 轴机床可以在 5 轴方向上控制刀具运动: 3 个相似的直线轴和 2 个旋转轴,这 两个旋转轴有不同的运动方式, 在这里显示的是最普遍的情况。机床生产厂家为了 满足不同的加工需求,逐渐开发了许多运动模式,而使用 SINUMERIK 840D 控制 系统可集中进行运动转换, 也可以控制某些特殊的运动方式。 在这里,我们不再 讨论六脚拖动机床(虚拟轴机床)。 主轴头有 2 个旋转轴 工作台上的 2 个旋转轴 主轴头上的一个旋转轴 工作台上的一个旋转轴 *注: 如果这个旋转轴不与某个直线轴垂直, 就可以把这个旋转轴看成一个加工梯 形槽的轴 。 与运动方向无关的编程操作 由于机床会有不同的运动方向, 加工同样的工件表面时, 不同的机床运动会产 生完全不同加工效果,示例 2 的加工方法更为合适。 键槽加工 旋转/回转加工 梯形槽加工* 梯形槽加工*

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示例:加工一个圆柱体表面。 主轴运动/主轴头运动的顺序 加工一个圆周,用 X/Y 轴延圆柱体的半径移动, 在整个运动过程中,刀具必须绕 Z 轴旋转,这样 刀具就可以一直保持与加工表面垂直。

工作台的运动顺序 绕A轴旋转 90o C轴旋转到+90o, 再转动 90 o Y 轴在直线方向上移动

在机床上使用 SINUMERIK 840D 进行编程时,不必考虑机床运动和刀具长度, 您所要考虑的只是刀具和工件间的相对移动, 其他工作都可以交给控制系统来完成。 下面描述怎样协调机床操作及运动。

机床轴运动中刀具长度所产生的影响

示例 :在 5 轴加工中,刀具的长度会直接 影响机床的运动 此示例说明刀越长,轴的横向移动距离就 越大。 每次换刀时, 都要求在 CAM 系统中重新计 算 CNC 程序。 用 SINUMERIK 840D 进行编程 时,只要刀具偏移功能为有效,就无须考虑刀 具的长度, 系统会自动对刀具长度进行监测。 注:由于刀具长度的原因,即使 CNC 程序中所 有数值都在加工区域范围内,也会出现轴移动时,超程或碰到限位开关, 这就 需要区分“整体”加工区域和“局部”加工区域。

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直线轴运动时方向变化所产生的影响

通过改变刀具方向就可以把简单的直线运动转 换成复杂的曲线运动。 让刀具处于一条直线,就可以铣出一条直线, 而无须调整方向了。如果改变方向,刀具的运行路 径就会是曲线的,系统会自动补偿这条曲线,让直 线运动产生换向。

1.5 CNC 独立编程 该示例显示使用 5 轴加工时,CNC 程序并不能确定机床或刀具的运动, 这就 是 SINUMERIK 840D 具有 5 轴转换功能的优越性。 TRAORI-调用 5 轴转换功能 当然, 我们都希望 CNC 程序能够满足所有的机床运动功能, 这就是我们以下要介绍 的补偿功能. SINUERIK 840D 中的 TRAORI 指令 根据机床的运动方向,用 CNC 程序编辑相关的位置和方向数据来形成刀具横移 运动 计算横移运动时要考虑刀具的长度 示例: 在 CNC 程序中,改变刀具方向而没有其它横移运动时, 就可以使用 A3,B3, C3 进行编程, 而与机床运动无关. 不使用 TRAORI 指令 控制系统不考虑刀具长度, 刀具围绕轴的中心旋 转, 刀尖将移出固定点.

使用 TRAORI 指令。 控制系统尽改变刀具方向,刀尖将停留在固定点,它 会自动计算,在 X,Y,Z 轴上产生的补偿运动。 在 CAM 系统中的 CNC 程序中可以调用 TRAORI 指令, 使 CNC 程序简单化包括 X,Y Z 的接近点和刀 的方向矢量 A3,B3,C3。 也就是说, CNC 程序尽包含几何数据和刀具方向数 据。
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CNC 程序示例

Swivel.MPF ; 程序名 N01 TRAOPI ; 调用 5 轴转换功能 N02 T1 F1000 S10000 M3 ; 加工数据,刀具,速度等 N03 G54 ; 零偏移 N04 G0 X0 Y0 Z5 ; 起始点 A3=0 B3=0 C3=1 ; 刀具与 Z 轴平行 N05 G1 Z-1 ; 横移指令, 进给 N06 X10 Y0 A3=1 C3=1 ; 在X/Z平面中, 直线运动带刀具 45O定向 N07 TRAFOOF ; 5 轴转换功能关闭 N07 M30 ; 程序结束 在该示例中, 铣削的直线从X0 到X10, 刀具定向角度从 90O转换成 45O 使用 TRAOPI 指令编辑一条直线时, 无须考虑机床的实际运动, 刀具会准确到 达结束点, 刀尖的运行路径是一条直线。 1.6 刀具的半径补偿原理 刀具补偿功能可以在 CNC 编程时不考虑刀具半径因素, 在 21/2D 范围内的半径 补偿功能为通常概念, 但在 3D 范围内,特别是用 5 轴加工时, 就完全不一样了。 刀具半径对用 CUT3DF 进行端面铣削的影响 在用 CUT3DF 进行端面铣削中的半径补偿时, 要确定刀具的几何路径和补偿方 向,一般情况下, 根据表面形状,刀具方向以及刀具的几何形状来计算补偿方向的.垂 直度是相对于曲面法线或曲面法线矢量而言的, 根据当前刀具方向和与工件表面的 垂直度来进行计算. 在特殊情况下,例如,使用球面刀具时: 补偿方向必须与正在运行的路径表面相垂直, 也就是说补偿方向由表面上的切点矢量 , 矢量 来确定。 SINUMERI 840D 系统中的补偿选择功能允许 使用曲面法线矢量元素来计算刀具的偏移量。 原来, 很少有哪个 CAM 系统可以给每个程序段提供曲面 的法线矢量。
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一般来讲, 标准刀具(由 CAM 程序计算求得的半径)可修整的半径量是很小的, 很小的刀具半径修整量就可以产生凹凸的加工效果, 但如果休整量过大, 刀具可能 会与工件轮廓相碰撞。

如果曲面法线,刀具半径和刀尖的几何图形均 为 已 知 , 而 刀 具 半 径 补 偿 (CUT3DF) 功 能 为 有 效 , SINUMERIK840D系统就可以计算新的刀具切点PE 了. 左图显示了控制系统使用的所有尺寸数据和 与刀尖相关的几何数据. ① 端面铣削 ② 带拐角的端面铣削 ③ 圆柱体的型腔铣削 FN 曲面法线 TCP 刀尖 切点 PE TB 路径切线 VK 补偿矢量 5 轴铣削圆周表面时, 刀具补偿功能的作用(CUT3DCC) 示例 用一个较小的刀具铣槽

① ② ③ ④ ⑤ ⑥

标准刀具( 由程序确定的刀具) 带较小半径的刀具 加工面- 内表面 局限表面,槽的底面 加工表面的修整 局限表面的修整

用 5 轴进行圆周铣削加工时的补偿功能 如果选择带较小半径的刀具, 而不使用原来确定的刀具, SINUMERIK 840D 会 计算出新的加工路径. 系统不仅要计算加工面⑤方向上的所需要的补偿量, 同时还需要刀具运动方向 ⑥上的进给量。
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在许多结构元件加工中, 特别是航天工业中,常会使用到这种功能。 在此示例图中,加工面③方向上的半径补偿完成以后,小半径刀尖 TCP 和标准 刀具在同一个面上, 它们的长度是相同的。 同时, 刀具可以做轴向运动⑥,使刀具切点刚好和刀具的极限相接触, 调整 铣削方向上的刀具来完成槽座方向上的补偿。

1.6 使用刀具补偿概述 我们已经了解了 SINUMERIK 840D 标准刀具的半径补偿功能: G40 可以使刀 具半径补偿功能无效, G41 为圆周铣削路径左向补偿, G42 为圆周铣削路径右向补 偿。G450/ G451 为外角铣削的补偿功能。 SINUMERIK 840D 有 不 同 的 补 偿 功 能 , 前 面 我 们 已 经 介 绍 了 一 些 , 在 SINUMERIK 840D 中可以用 G41/G42 使刀具半径补偿功能有效, 用 G40 使该功能 无效。 请见 SINUMERIK 840D 的文件: 2 1/2D 外圆铣削 用 G17-G19 确定补偿面的 2 1/2D 范围补偿 根据 FRAME 来确定补偿面的 2 1/2 范围补偿 3D 外圆铣削 CUT3DC 路径切线和刀具方向垂直补偿。 ORID 铣削外角时,插入的圆弧段不进行刀具方向改变。直线段刀具方 向运动是执行的。 ORIC 移动路径带圆弧时,在圆弧处刀具方向运动按比例执行。 平面铣削 CUT3DFS 方向恒定 轴) 用 G17-G19 来确定坐标系中的 Z 轴上的刀具面, (3 。 而 FRAME 没有变化。 CUT3DFF 方向恒定(3 轴) 。由 FRAME 确定刀具在当前坐标系 Z 轴上的方 CUT3DF 向。 用带刀具定向变量的 5 轴功能。 带局限表面的 3D 外圆铣削 (外圆/平面组合体的加工) CUT3DCC 根据加工表面轮廓编辑 NC 程序。 CUT3DCCD 根据刀尖运行路径编辑 NC 程序。 用 G41/G42 激活补偿功能, 如: CUT3DC G41 CUT2D CUT2DF

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1.7 什么是结构功能(FRAME)? 坐标系 机床坐标系①中基准点和零位偏移(G54, G55)是类似的概念。 工件结构可使用偏移, 旋转,镜像及比例的 坐标系。 工件结构是用当前工件坐标系②中设置坐标 值和角的起始点来描述目标位置。 工件结构包括: 基本结构(基本偏移) 可设置的结构 (G54…G59) 可编辑的结构

坐标系和横移运动 用 5 轴机床在加工区域中对可偏移,可旋转的 表面进行加工. 根据工件结构只能设置可偏移的工件坐标系, 再通过旋转在倾斜面上设置坐标系. 所有的横移指令都是相对于工件坐标系而言 的。

使用结构功能 当激活可设置的零位偏移功能时 (G54, G55) , 工件坐标系会处于工件的零点位置。 除一些特殊的机床运动以外, 都可以把轴调整 为与机床轴相平行。 使用结构功能(FRAME)后,这个坐标系就 可以在加工区域进行偏移设置,任意位置旋转。

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示例 斜面加工 例如要在斜面上加工一个孔, 这是当坐标系①旋 转到斜面时, 可以简单通过调用钻循环对孔进行加工 编程。

1.8 精度 速度和表面加工质量 CAD->CAM->CNC->处理链 CAD -> CAM 许多加工复杂表面的 CNC 程序都来源于 CAM 系统, 而 CAM 系统从 CAD 系统中获得工件的几何图形 CAM ->CNC CAD->CAM->(Post-processor)->CNC 处理链是加工复杂表面时十分重 要的环节 CAD 系统建立原始表面 如图所示,为了加工一个完整表面或干涉检查, CAM 系统一般会把 CAD 生成的加工表面转换成多面 体。

换言之,CAM 系统要把平滑的加工表面转化成许 许多多的微小平面 。 这样, 会不可避免地产生一些 极少量的偏差。

通常编程人员会沿刀具路径排列这些多面体,处 理器在所确定的误差范围内建立 CNC 程序段,这些程 序段一般会包含很多直线,G1 X Y Z 这样加工结果就是多面体, 在示例中, 可以看到在 加工表面上有 许多细小平面 因此不合理之处,重新工作就有必要性。

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倒圆编程 SINUMERIK 840D 系 统 中 有 许多功能可以避免操作者重复 工作。 其中在程序段分界处加入 倒圆操作, 插入几何数据 在倒 角处可改善公差。

压缩功能 在直线插补中程序段转换处 由于加速度的改变会导致机床轴 跳跃,这种跳跃会使机床产生共 振现象,从而导致工件表面出现 棱角或 波纹。

近似到确定的公差带 压 缩一系列 G1 指令程序 到样 条曲线 , 由控制系统直接执行 操作。 这样, 机床轴移动更为平稳 辟免了机床的震动, 加工表面更 为平滑 该功能允许快速横移, 减小 机床的冲击。

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如果 CAM 系统中的公差值为已知,压缩公差值应等于或大于这个公差值。 在 COMPCAD 中, 该值为 CAM 系统公差的 1.2 和 1.5 之间的值。 如果 CAM 系 统公差值为未知,应使用 CYCLE832 的默认值作为起始点值。 快速设置循环 使用 SINUMERIL 840D 系统,在 CYCLE938 中 可 以 打 开 或 关 闭 COMPCAD 样条曲线压缩功能。 CYCLE 832 会对 CAM 程序序列 产生影响,可以给用 3 轴和 5 轴 快速加工复杂轮廓表面提供技术 支持,详细说明请参见以后章节。

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CNC 模具加工程序的组成结构 一个复杂表面的 CNC 加工程序是由许多 CNC 程序段组成的, 一般不会在 CNC 控制系统中进行编辑。 CNC 模具加工程序结构: 大多数 CNC 程序使用以下程序结构: Toll call (刀具调用) N10 T1D1 Technology(加工工艺) Zero point Start position(零位起始点) High-speed Setting cycle(快速设定循环) N20 M3 08 S8000 F1000

N30 G0 G54 X10 Y10 Z5; 可设置零位

N40 CYCLE832(0.01) ;CYCLE832 设置 压缩公差并确定其他路径条件。

Subroutine Call (子程序调用)

N50 EXTCALL, ,Roughing“;调用 Roughing 子程序。 及包含 CAM 编辑几何图 形的程序。

子程序包含典型横移程序段, 这些程序段并不会因为程序的复杂性而得以 改变。在主程序中确定零位偏移所有加工数据及加工速度值,加工速度参数会 影响工件的加工质量。
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结构好的 CNC 程序可以在程序终断后从所选的点处从新恢复执行程序。 定向在 5 轴加工中的运用 一个 5 轴加工机床可以把刀具方向定位在工件的任意方向上, 先要插入中间点 才能把刀具从一个位置转换到另一个位置上, 这就是从起始路径到结尾路径的转换。 1.10 在 2D 范围的 2 个点之间, 2 个方 每 向之间可以有多种加工路径。 在 2D 插补中可以: 直线 (G1) 圆 (G2,G3) 多面体, B 型仿形轮廓 或如图示

在方向插补功能中, 有直线插补,圆插 补,锥形表面插补和曲线插补。 直线插补 ORIAXES 直线插补中从定向起始点方向 到结尾方向 , 轴的旋转运动会分成几等份。 也就是说,方向矢量的运动 并不依靠表面。 因此这种插补方式并不适合 于外圆铣削。 这种运动轨迹就象一个锥 面,但不能与锥面插补功能相混 淆。

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大圆插补功能 ORIVECT/ ORIPLANE 在执行这种插补功能过程中,从定向起始点方向 到结尾方向 之间的轨迹, 会由起始矢量和结尾矢量形成的平面运行的方向矢量运动。

各个旋转轴都是等角趋进的, 可运用于精密的斜面加工中。 应用举例: 航天工业中的结构元件 可以使用 ORIVECT 进行模具 的平面加工

锥面插补功能 ORICONCW 从定向起始点方向 到结尾方向 之间锥面插补中, 刀具可以在可编程的锥面 外圆的任意位置处移动。 ORICONCW 锥体外圆表面上的顺时针 方向插补取决于结尾的方向, 锥 度方向或锥孔角度。 ORICONCCW 锥体外圆表面上的逆时针 方向插补取决于结尾的方向, 锥 度方向或锥孔角度。 ORICONIO 锥体的外圆表面上的插补 取决于结尾方向和中间点的方 向。 ORICONTO 锥体外圆表面上的插补取 决于切线的转换和结尾的方向。

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示例:

让我们来看应用示例: 在大圆插补中, 方向值从 A3=sx,B3=sy,C3=sz 到 A3=ex,B3=ez, C3=ez,没有等于零的值,即,这是一个斜面定向(s=起始方向, e=结 尾方向) 。 在平面上加工时,需要大圆插补重新定向 。锥体上的这条线为大圆弧 ,在该图示中,C轴旋转 85o。A轴从 60 o旋转到 30o,旋转速度随角度 变化而变化。 =起始方向 =结尾方向

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示例: 如果从点 处进行插补,情况就大不相同了。 在该示例中,如果 sx=0 且 ex=0,即,起始点方向和结束点方向与 Y/Z 平面平行。 在该示例中,A 轴不旋转。 以C轴在 0 o,A轴在 45 o处旋转为例: 在方向插补中,当A轴向位置 趋近时,C轴仍保持为 0o。在这里,C轴位置不 确定,但只要发生一次方向插补 ,C轴会立刻旋转到 180 o位置处,并离开原来的位 置点 ,C轴为 180o 。 为了保持在位置 处的定向速度,C 轴的运动速度应无限制增加, 当然这是不 可能的, 在这种情况下, 需要我们设置一个极点,在 5 轴加工机床上,第一个旋 转轴的位置就是极点,刀具方向保持不变,在极点位置周围, 系统会转换成直线 插补形式。

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我们再来看一个在极点附近的大圆插补功能: 某种机床运动,特别是我们常使用的键槽加工。

示例: 示例:当铣一个带 45o 角的槽 时, 从一个角到另一个时A轴和 C轴将配合旋转。

在这个例子中, 倾斜角为 85o。 刀具角越大,C 轴在轨迹中心的旋 转速度更快,这样才可以保持在第二 个铣削轨迹上的方向保持不变。

有时, 极点状态可能是客观原因造成的而并不是控制技术本身的问题。

合适的装夹方式可以避免极点问题,例如,我们可以使用倾斜工装。

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曲线插补功能 ORICURVE (样条定向)

在曲线插补中,由刀尖路径(样条曲线 )和刀具上第二个点的路径(样 条曲线 )来确定方向矢量的运动。 例如,要铣一个倾斜的外圆面,就要确定上下轮廓数据,这种插补方式可 以提高的路径速度和加工表面的质量。

请见 3.7 节有关方向插补概述

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机床的操作

目录
2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 工件-确定工件零位 测量工具 程序数据转换 程序检测 程序的执行和调用 程序执行中断 快速设置-CYCLE832

2.8 SHOPMILL 功能

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2.1 工件-确定工件零点 该功能可设定工件的零位偏移和工件旋转 功能介绍 接通机床电源,进行回参考点动作,确定机床坐标系系统的坐标轴位置,机 床坐标系中的工件位置则通过零位偏移量送给控制系统。 首先,手动将工件调整至与机床坐标轴平行,装夹好工件,然后确定工件的 零位偏移。这里我们看两个经常遇到的加工实例,怎样方便的使用探头和 SINUMERIK 循环。我们将看到控制系统是怎样进行工件旋转补偿的、如何缩短 加工时间和进行手工调整的。 示例: 确定零位和测量工件轴的旋转

工件位置调整 工件装夹完以后,工件会在加工区域中产生相对于工件坐标系旋转,这就需要我 们确定零位偏移和坐标系的位置,即工件的旋转。

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准备工作 探头校准,并在主轴上装夹;使刀具偏置有效 安装测量用的测量循环 装夹工件 如果只加工一个工件 (像通常的模具加工) 要用 JOG 方式完成测量工作 , (如 下所述) ,如果要在同一台设备上机加工几个类似的工件, 就要使用自动方式中 两个测量循环(必须设定近似的零位) 。 零位的设定和工件旋转 选择“Machine” 操作方式 在机床控制面板上选择“Jog”方式

使用“Measure workpiece”工件测量功能 调用“Corner”拐角测量功能

选择零位偏移 的数据准备转换, 如 G54,G55,G56 或 G57, 在这个例子中, 使用的是 G54 指令。

选择一个拐角作为一个基准点, 然后按下“Select” 键。

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要在 G17 平面中测量一个拐角,就要测量 X,Y 方向上的零位偏移和绕 Z 轴旋转的零位偏移;而要想测量 Z 轴方向上的一个边,就要测量 Z 轴上的零位 偏移。 这个测量结果就是偏移和旋转的结构。

用“Axis keys” (轴键)将探头与工件前面上 P1 点接 触 按下“NC Start” 键,执行自动测量功能:探头会向 工件趋近,并往返一次, 然后返回到开始位置。 保存接触点 P1 用同样的方法对接触点 P2,P3(P4)执行自动测量 操作并储存。 注意: 接触点 P4 只用在非矩形工件上。

按下“ Calculate Corner” 键: 控制系统进行计算: a) 两条直线交点处为零位偏移的 X,Y 值 b) 基本旋转为工件坐标系相对于 Z 轴的旋转量 c) 零位偏移 G54 中输入的值,要着重考虑基本零位偏移的情况 这样就确定了 X-Y 平面中零位偏移和相对于“Z”轴的旋转量。
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确定零位偏移的 Z 值 返回到上面所属的“Measure workpiece(工件测量) ”

使用“Edge”测量功能

选择“Z”轴 在屏幕显示中选择 G54。

选择工件上边作为要测量的边,把探头接触在工件上表面

按下“NC Start”键起动自动测量功能, 则“Z”轴坐标值添加到零 位表中 现在就完成了 3 轴机床的零位设置和旋转设置,如果旋转值不等于零,控制系统 可将坐标轴的运动转换成相应的 X、Y 轴运动。 根据机床的运动可能出现两种可能: 图表中有旋转轴会对机床 上的零位偏移产生影响

如果机床有第四个轴,如,C 轴, 待加工的工件靠近机床轴的机床坐 标系,C 轴完成工件旋转加工的补 偿。

图表中无旋转轴时会对机床上零位 偏移产生的影响
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机床 C 轴偏移和基准旋转,手动将 C 轴移动到位

探头操作后,进入零位偏移设定表

选择基准旋转值设定表 Z 轴区域中包含旋转测量的值,把这个值复制到 C 轴区域 中,再把 Z 轴的值改写为零。

调用零位偏移值设定表,把显示的值转换成 旋转轴

把 Z 轴值输入给 C 轴

在“MDA”方式中,通过程序把工件移动到机床工件坐标系 中。 调用“Machine”操作区域

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调用“MDA”方式并输入该程序

按下“NC Start”键,工作台旋转C=24.894o 并移动工件到机床坐标 系系统中。 重复 2.3 页以前的测量步骤,但这时要在靠近轴的附近处调整工件, 这个操作是必需的,因为由于旋转 X,Y 值已经改变了,需要重新设 置, 而 Z 轴值不变。 选择“Measure workpiece”和“Corner”功能起动工件 测量功能,然后执行像以上的步骤 。

在零位偏移设定表的“C”轴下手动输入的旋转角是不会 被改写。 在 MDA 方式中重新建立一个很短的程序来检查轴附近的 横移运动是否可以进行。

当按下“NC Start”键时,Z 轴向距零位附近的安全位置趋近。 示例: 有、无“C”轴的机床运动

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在加工中,同样的 CNC 程序会根据机床运动结构产生不同的机床轴运动。 有 C 轴工作台的机床加工 工作台将会旋转,铣削运动的路径与工件的边缘平行,而且移动到机床坐标 系的轴附近,当编程 X 轴运动时,机床轴也会在 X 方向上移动。 没有 C 轴工作台的机床加工 机床没有旋转工作台,机床通过横移运动让铣削路径与工件边相平行,当编 程 X 轴时,机床轴 X,Y 被同时驱动。 先进的测量功能 SINUMERIK 840D 系统包括特殊模具加工的工件测量功能。 控制系统含有“Spigots”功能,这样可以很容易的确定 没有明显工件边缘的铸件的零位偏置值。当无法接触工 件边时使用此功能。 示例: 带有“Spigots”测量功能的模具的测量

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工作平面转动的零位偏移 要求: 设置转动循环 CYCLE800 选择 AUTOMATIC 方式 功能介绍 要确定带有斜面的方形底座工件的零位 ,根据 CAM 程序,调整刀具与底座面 相垂直,整个操作过程可分为 4 个步骤,但首先零位偏移的近似值先要知道。 操作步骤 测量倾斜面 -CYCLE998: 测量角度 在 CYCLE998 循环中,使用 3 点测 量法确定机床坐标系中倾斜面的位 置。 测量结束后控制系统会自动计算 出与由斜面定义的两个倾斜角, 通过 这两个倾斜角就可以加工该斜面, 然 后, 会把这两个斜角值写到有效的零 位偏移表中,如:G54。

如 3 点测量法可用于 20o斜角的测量, o 果 是 更 大 的 角 , 如 , 48 , 那 么 CYCLE800 就会将加工面旋转 45 o。 3 点测量法是用来确定精确的角度, 但仍会有一定的误差, 在这里是有 3 o 误差。 旋转加工面 -CYCLE800 现在,用 CYCLE800 旋转加工面,可 使刀具与该加工面垂直。要做到这样 首先在程序中调用 CYCLE800 功能 “ Rotation equal zero ”。 通 过 CYCLE988 来自动确定工作面的转 角,使之与刀具相垂直。 带有 2 个旋转工作台的机床运动 工作台绕 A 轴和 C 轴旋转,根据刀 具位置调整加工面。

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拐角测量 -CYCLE961 用 CYCLE961 功能接触工件上的 3 个点来确定新零点的 X,Y 值,因 为工件底座是方形的,所以用 3 个 点就可以确定这个拐角。 测量结果: 就确定了 X、Y 的平移值和刀具轴 Z 的基准旋转值。

确定 Z 轴值 -CYCLE978, 测量 工件边 : 使用 CYCLE978 沿 Z 方向接触与 探头相垂直的加工面。 注: 这种操作完全与机床的运动是无 关。

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编程 调用“Program”操作区域

按下 input 键 打开程序 示例: N01 G56 N02 T1D1 ; ; 调用零位偏移量 用“Measure”“Mill” , , “Measure angle”软键去调用测量循环,从以 下屏幕显示中选择测量功能并输入 所有的相关参数。

;按下“Mill”, “>> ”“Swivel cycle” 去调用 , 转动测量循环,但不要对下面的屏幕内容做任何 改动。

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N05

CYCLE961

; 使 用 “ Measure ” “ Mill ” “ Measure , , workpiece” 和“Corner”软键调用测量 循环,在以下屏幕显示中选择测量功能并输 入所有的相关参数。 ;按下 OK 键把测量循环添加到程序中。

;用“Measure”“Mill”“Measure workpiece” 和“Surface”软键调用测量 , , 循环,并在以下屏幕显示中选择测量功能,输入所有的相关参数。 N06 CYCLE978;按下 OK 键把循环添加到程序中

N07 M30

;程序结束
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起动旋转功能 用光标键在程序中选择对应的测量循环 并按下“Recompile”软键来修改参数, 先把参数复制到该循环的屏幕格式中, 然 后再对参数进行修改。 2.2 测量刀具 功能 承载刀库,在刀具图表中输入的刀 具编号 T1,T2 …,用通常的方法分 配刀具偏移值 D -包括半径”R” 和 长度”L1”. CAM 编程人员要确定刀具类型和 刀具的几何形状, 操作人员要用相 关的刀具参数来确定刀具的长度. 关于刀具长度,操作人员必须检查 CAM 编程人员编程 L1 中是否包含 刀尖(刀尖或 TCP)。由于需要不同 的刀具形状, 编程人员会设置刀尖 位置大于刀具长度, 在这种情况下 必须把刀尖位置距离考虑到刀具长 度中。 CAM 编程人员为了达到一致:为了最大限度的避免刀具偏差,编程人员应尽量 选择较短的刀具长度。
半径铣削 110 类型:110 球形端面铣削 类型:111 端面铣 带拐角半径的端面铣 类型:120,130 类型:121,131

截锥铣 类型: 155

带拐角半径的截锥铣 类型: 156

锥度钢模铣 类型:157
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根据不同的刀具类型,可以确定平面铣削的其他刀具数据。 在 CNC 程序中,控制系统使用该数据和程序中所定义的路径补正功能 G41, G42 去执行需要的刀具路径和刀具长度。 操作- 手动输入刀具的偏置数据 预调整刀具偏移数据“L” 和“R” ,并把刀具装在刀库上,然后输入刀具偏置 数据: 选择“Parameter” 操作区域

选择“TOOL OFFSET” 选择刀具或 选择偏置数据

输入新的数据 操作- 使用刀具测量来确定刀具偏置数据 在 JOG 或 AUTOMATIC 方式用刀具测量循环 CYCLE971 中,可以非常容 易的使用刀具探头功能。 一个单独的操作就可以确定测量的数据 “L” 或 “R” , 并自动把它们存储到刀具偏置存储器中。

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要做到这一步,首先在程序中调用 CYCLE971 循环,选择半径,长度和合适的 测量手段并输入相关参数。 如果在探头测量操作完成以后, 调用刀具偏置存储器, 则系统会自动输入有效刀具的偏置数据。

SINUMERIK 840D 在“Machine”方式中也提供了测量功能:

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2.3 程序数据转换 CNC 程序被存储到 HMI 控制单元 中,并装入到 NCK CNC 存储器 中, 由机床来执行 CNC 程序。 模具加工程序部分包含了加工工艺和几何图形程序,大于 100MB 的几 何程序对于 NCK CNC 存储器太大了,它会被转换到服务器中 ,比如,通 过网络 逐条的送到控制单元中。

硬件配置 在网络管理器中确定程序数据存储,SINUMERIK 840D 有很多选项, 包括: TCP/IP 以太网,串行接口 RS232/V.24 带 PCU50 的硬盘,带 PCU20 的闪存卡 PCMCIA 卡、软磁盘 程序数据转换 使用网络路径(服务器、PCMCIA 卡等) ,在主程序 中, EXTCALL 指 令是可编程的,用来调用交换输出用的几何程序。 设置数据 设置数据 时,在带有网络管理器的闭环程序中确定转换到程序数据中
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的路径。

EXTCALL 指令可以确保程序数据逐步传送到 NCK CNC 存储器中。 2.4 程序的检测 机床检查 必须对机床进行定期检查, 检查 机械系统是否有加工误差存在, 用 TRAOPI 指令做一次趋近操 作和多次定向操作就可以完成 对机床的检查. 如果球体半径为已知值, 就可 以很容易地建立一个很短的检 测程序, 包含球体法向表面上的 点。如果测量表在整个横移运动 中没有出现摆动, 则说明一切 均处于正常状态中;如果误差超 出所确定的机床公差范围以外, 则必须通知机床制造商去修理。 注:测量仪表可以固定在工作台上也可以装夹在主轴刀具上。 程序测试 使用 DIN/ISO 标准接口 在加工前, CAM 程序会被检 查是否存在语法错误。 通过操作 方法: “Machine” 在 区域, Auto “ “方式下, 通过调用程序并按下 “Program control” 软键来选择 “Machine ”操作区域, 然后, 在 屏 幕 显 示 中 选 择 “ Program test” 功能。 当按下“NC Start”键时,以加 速进给方式执行程序, 但机床坐 标轴不做任何运动。 如果发现语法错误, 程序测试 过程会被中断, 并将错误的程序 段 突 出 显 示 出 来 , 按 下 “ Program correction” 软键, 在 程序编辑器中显示出错误的程 序段 ,它会被改写。 按下“ OK” 则关闭程序编辑
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器,然后再次按下“ NC Start” 程序测试继续向后执行。 2.5 程序的调用和执行

理想的程序结构 主程序 中包含的所有技术数据均来源于 CAM 工作站, 主程序可以调用一个或 多个包含工件几何数据的子程序 , 。换刀时会中断子程序的执行。 主 程 序 : 用 于 铣 削 加 工 的 主 程 序 包 含 两 个 主 要 功 能 , CYCLE832 和 EXTCALL 。 CYCLE832 : CYCLE832 功能特别用于在此处说明的程序结构, 即将工艺 数据与几何数据分开。用 CYCLE832 功能确定了 5 轴加工的加工工艺,对于带 有 T1 的粗加工程序“CAM-roughing” ,在 CYCLE832 中设置较高的加工速度, 而对于精加工程序“CAM-Finishing” 则会设置较高的加工精度。 ,
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在 CYCLE832 中也可以调用 TRAORI 功能, 当前的零位偏置值可以保持, 可参 考 2.7 节关于 CYCLE 功能的详细说明。 EXTCALL :由于 CAM 程序都比较大, 一般情况下会把它们转换到外围存 储设备中, EXTCALL 功能可以从外围存储设备中调用子程序。 子程序: 几何图形程序段会跟在用于绝对坐标编程的子程序 G90 后面,在我们 的示例中有几个用于 3 轴铣削加工的程序段 ,后面是 5 轴铣削加工程序段,通 过矢量元素 A3,B3 和 C3 识别。 选择/起动/停止/中断/继续执行程序

选择“Machine”操作区域 选择“Automatic” 方式 选择“Program overview” “Workpiece overview” , ,选中 “Workpiece overview”显示所需要的工件目录并打开它。

在工件目录中选择工件程序 - 选择“Call.MPF” 程序-并按下 “Select”. 按 下 “NC START” 键 起 动 工 件 程 序 , 这 是 调 用 几 何 程 序 “Roughing.SPF” 和 “Finishing.SPF”, 这些程序是在加工过程 中把程序段从外围设备中一段一段传送到控制系统中的。 按下“NC STOP”键停止执行工件程序 按下“RESET”键中断工件程序的执行 注: 由“NC STOP”键中断的工件程序,还可由“NC START”功能重新起动。 由“RESET” 中断的工件程序,还可以在按下“NC START”键时重新从 头开始执行程序。

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2.6

程序的中断

REPOS- 程序中断后的重新定位 功能 当用“NC Stop” 指令中断一个程序的执行过程时,可在手动方式下移动刀 具,使之离开工件加工轮廓。例如,去执行一次测量时。 这时控制系统会保存 当前中断点的坐标,而控制系统会显示轴移动的距离。 操作 初始状态: 用“NC STOP”指令中断程序执行

选择“Machine” 操作区域

选择“JOG(手动) ”方式 程序中断后重新定位 选择轴 根据控制系统所显示的移动距离把轴移动到断点处, 断点 不能超限。

从“JOG”方式转换到“Automatic” 方式中

继续进行加工操作

TOROT-把刀具从斜孔或凹陷中退出 功能 当 5 轴转换功能有效时,TOTOT 功能可以生成一个使 Z 轴与当前刀具方向 重合的结构, 这就允许刀具在损坏时,从 5 轴程序中退出。比如:没有刀具碰 撞的危险,用 TOROR 编程完刀具方向后,所有编程好的几何轴运动都会参照由
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程序生成的结构,退出 Z 轴。

编程结构 基础坐标系

工件坐标系

沿 Z 轴的刀具回

当前工件方向

选择“Machine”加工区域

选择“MDA”方式 输入以下程序: ; 转换功能 ON
N10 TRAOPI ; 计算和选择回退结构 ; 在 Z 轴方向上刀具垂直回退 50MM ; 子程序结束

选择单段,一个程序段一个程序段地起动程序

可在 MDA 方式中进行刀具的增量回退,或在 JOG 方式中按下相应的 刀具方向键回退刀具。 注意: 在 JOG 方式中进行刀具回退时,要对机床执行相关的配置(Z 轴为
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几何轴) 。 在起动另一个程序之前,必须关闭 TOROT 功能:使用 TOROTOF

没有计算的外部加速的段搜寻 功能 该功能主要用于由 EXTCALL 调用的程序, 它是从 CAM 站调用大程序的理 想工具。 如果加工由于“Reset”键中断加工,使用该功能可在程序中任意选择一个 起动点以便继续执行加工。 操作

初始状态: 用“RESET”中断的程序

按下“BLOCK SEARCH(寻找程序段) ”软键

按下“SEARCH POINTER”软键

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按下“BREAKPOINT(断点) ”软键

按下 “Breakpoint” 键把整个程序许 序列插入到屏幕中的断点处。 在本示例中,主程序“Call.MPF” 调用子程序 “CAM_Roughing.”用 于子程序的 EXTCALL 定位在程序 段 N16 中 . CAM_Roughing. SPF” 中的程序段 3044 是程序的中断位 置.

会有两种可能性: 1. 直接跳跃到子程序中的断点处: 按下”External without calc”软键, 程序会直接跳跃到程序段 3044. 2. 跳跃到子程序的任意位置处: 用”External without calc”先选 择一个搜索类型,在”1-Block number” 和 ”5-Linenumber” 之 间进行选择,然后类型编号后 面输入程序段编号或行号.

按下“External without calc”软键 该功能把所有有效的 M 指令组合在一起并将这 些指令承载到目标程序段中. 在目标程序段处继续执行加工操作 修正 在输入”Overstore”后可以在起动程序前,对目标 程序段进行修正.

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这是一个比较典型的例子, 在这里 需要改变压缩公差。 调用 CYCLE832 是手动将压缩公差更 改为 20ηm , 在起动主程序以前 执行 CYCLE832 调整压缩公差。

按‘’NC Start“前这个公差已经 被激活。

快速视图 功能 该功能可以观察含 G01 程序段的工件程序, 但该功能不支持程序循环, 多项式、转换和 G02/03 程序段。 可以使用四种视图方法 :3D 视图 ,X/Y 平面,X/Z 平面和 Y/Z 平面。 编辑器③中显示两个程序段,其中用高亮显示的是当前程序段,滚动编 辑器窗口显示的高亮程序段为图形高亮位。

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可执行以下功能: 寻找指定的程序段 图形放大或缩小 移动,旋转 两点之间的测量 编辑所显示的 NC 程序 仿真

选择“ Quick View(快速视图) ”功能 选择需要的图形-该示例的图形 在 X/Z 平面中。 用光标选择图形上的某个点, 编辑器屏幕上会显示出相关的 程序段。 调用程序段, 如,该程序中修 改它

2.7 高速设置-CYCLE832 功能 CYCLE832 会影响 CAM 程序序列, 它给 3 轴和 5 轴机床的高速加工自由轮廓 (曲 面)提供了技术支持。 (
表面光洁度

加工精度 加工速度

操作方法

调用“ Program” 操作区域
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显示其他软键功能

按下“High-speed setting” 键, 调用该循环

该循环结合了用于 HSC 加工的 G 代码和加工设置数据,在参数去指定它 们,根据这些参数选择 、 三角形的“加工速度”或“加工精度” 。 高速设置循环的参数 用户可以在“Machining” 区域中选择精加工,半精加工和粗加工,并在 “Tolerance”区域中输入公差值。机床生产厂家已经把所有其他区域中的数值输 入进去了,可以在“Adaption” 区域中激活其他区域 。

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27

注:根据 CAM 程序中所确定的公差值修改程序,实际公差值不得小于所确定的 公差值,5 轴加工可以使用 Transformation(转换)TRAORI 指令,如果 NC 程序 中已经包含了 TRAORI 指令 ,就不需要再确定它了。 各加工区域之间都是相互依赖的: 例如,如果关闭 COMPRESSION 功能, 那 么就可以在 Continuous-path control(连续路径控制)下选择不同的倒圆类型,机 床生产厂家预先确定了 Feedward control(前馈控制)功能。由于现代机床具有 越来越强的刚性,前馈控制的使用越来越少,跟随误差几乎可降到零。 各参数说明请参考第三章。那里有各个参数的详细解释。 编程 CYCLE832 是高级 NC 编程程序(调用几何图形)非常理想的功能, 这样可以 在整个几何图形的自由曲面使用这个循环功能,详见前一章编程示例。 快速循环调用 CYCLE832 是使用带有参数转换功能的调用选项: CYCLE832() “Deselection(取消选择) ”相当于在“Machining”屏幕 显示中的选择 CYCLE832(0.01) 输入公差值,不改变该循环中有效的 G 指令。 请见第三章中关于这些参数的详细说明。 2.8 ShopMill SINUMERIK 840D,6.4 版本有友好的 ShopMill 界面,可实现 SINUMERIK840D 标准的 DIN/ISO 用户界面转换。 ShopMill 功能具有很强大模具加工功能, 可大大简化模具的加工。 因而 ShopMill 功能已不在受限于部分加工步骤,甚至可以满足 5 轴加工要求。 在 Sinumerik 840D “SHOPMILL (SW06)编程手册”中有 ShopMill 功能的完 整说明。

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ShopMill 用户界面

简单的操作和 编程

机床生产厂家 设置的功能

多功能用户 界面

ShopMill 功能 设置 在 ShopMill 中强大的设置功能可以确保精确 快速地检测工件的位置,控制系统会自动对 任何偏移进行补偿。 边 拐角 孔 阀体

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程序生成器 ShopMill 编程可以在机床上直 接进行简单工件的 2 1/2 编程。 是模具加工的理想工具 程序 2D 图像显示 3D 图像显示

G 代码编辑器 ShopMill 具有强大的 G 代码编辑器,可以 支持 100MB 的模具加工程序,而无须在标 准 DIN/ISO 界面之间进行转换

“High-speed setting(高速设置) ”循环 “High-speed setting” 循环现 在有标准的 ShopMill 用户 界面 程序编辑器 CYCLE832, 高速设置

Block Search (寻找程序段) 程序段查找的扩展功能在 2.6 节中说明,该 功能是 ShopMill 的标准功能。 “External without calc” 程序段搜寻

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3D 视图 ShopMill 有简单的 3D 视图 功能,可确定图形剪切功能 工件 2D 图形显示 3D 图形显示

刀库 ShopMill 刀库可支持各种类型的刀具, 刀 具名,带刀具长度,半径,数量的刀具。

以太网 ShopMill 程序管理器允许通过接地 直 接与外围设备相连接, 可以把模具加工 程序存储到: HMI 硬盘(PCU 50)或 FLASH 卡(PCU 20)

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编 程

目录 3.1 介绍 3.2 独立运动的 CNC 程序 3.3 五轴转换指令---TRAORI 3.4 刀具定向---A3= B3= C3=…

3.5 高速设置---CYCLE832 3.6 进给率---FNORM,FLIN,… 3.7 定向插补---ORI… 3.8 刀具偏移---CUT3DFS,… 3.9 在机床上编程 3.10 3.11 示例—加工折弯工装 示例—摩托车前灯模具的加工

3.1

介绍

复杂工件表面的编程中, CAD/CAM/CNC 处理链是非常重要的环节。 CAD 系统建立工件的几何图形, 根据这些几何图形,CAM 系统会建立带有相 关加工数据的加工工艺。 CAM 系统中的数据格式通常都是 APT 或 CL 数据文件,由处理器把它们转化 成 CNC 代码。 要想让 SINUMERIK 840D 控制系统发挥最大功效, 处理器是非常重要的。 处理器可以保证用最有效的途径获取本系统的高级功能,本系统的高级功能介 绍请祥见第四章。

3.2 独立运动的 CNC 程序 1. 刀具定向和 TRAORI 指令 用 SINUMERIK 840D 编制机床运动 CNC 程序时, 只需进行简单的数据转换。

用 TRAORI 指令调用 5 轴转换功能, 本控制系统可将位置及方向数据转换成 机床的运动(见第二章)

当 TRAORI 有效时, X,Y,Z 的位置数 据是刀具的位置数据(刀尖) 。

在 5 轴机床上对方向进行编程时, 最好 不要直接编制机床的 A,B 或 C 轴。 最好使用 TRAORI 编程带 A3,B3 C3 地址的方向矢量进行编程。 当 TRAORI 有效时,刀具开始旋转 时最 好靠近工件轮廓以确保在加工范围 极限内进行加工。

2.刀具测量 在机床运动程序中, 直接根据刀具轮廓计算刀具的相关 数据。 在数控机床上,无须使用半径补偿功能就可以进行自由 表面的工件普通加工。

3.影响速度和加工质量 快速设置- CYCLE832 我们可以把所有功能结合在一个单一的 循环内来简化编程和提高程序结构的合理性。

4.进给率

进给率并不是 CYCLE832 中的一部 分, 要单独对它进行编程。

3.3 5 轴转换-TRAORI TRAORI 编程具备很多优越性, 特别是在程序中刀具长度和机床运动相互独 立;进给率是相对于刀尖而言的, 而且可以自动补偿旋转轴的运动。 编程 TRAORI (n) TRAFOOF 指令说明: TRAORI: TRAORI(n) : TRAFOOF: 功能介绍 要想获得三维曲线面的最佳加工条 件,刀具的角度设置是不同的。 除三条直线轴 X,Y,Z 以外, 至少 还需要一或两个旋转轴,程序段将带有定 向数据 A3,B3,C3。 当转换功能有效时, 位置数据 (X, Y, Z)是相对于刀尖(TCP)而言的, 如果转 换中改变了旋转轴的位置,会引起机床轴 的许多补偿运动以保证刀尖位置不会发生 变化。 无 5 轴转换功能 带 5 轴转换功能 注意: 根据配置, TRAORI 可以使零位 偏移复位。

第一次激活定向转换功能 激活所编程的带 n 的方向转换功能 n: 转换编号(n=1 或 2)TRAORI(1)相当于 TRAORI 关闭转换功能

3.4 刀具定向—A3= B3= C3=,… 我们推荐使用方向矢量来编程刀具方向,本系统支持所有刀具定向编程操作, 但方向转换功能 TRAORI 必须为有效。 编程 G1 X Y Z A3= B3= C3= 指令说明 直接编制旋转轴 A, B ,C 的运动 旋转轴移动同时改变刀具路径 ********************************************************************** ORIEULER 根据 Euler 角的定向编程 PRIRPY 根据 RPY 角的定向编程 如果设置了$MC_ORI_DEF_WITH_G_CODE=1,该功能才 是有效的,否则要根据机床数据来确定它。 G1 X Y Z A B C 根据 Euler 角或 RPY 角进行编程 根据机床数据确定解释程序。 用 A2, C2 表示 Euler 角或 RPY 角编程, B2 或方向矢量编 程, 方向矢量是从刀尖到刀柄的方向。 G1 X Y Z A3= B3= C3= 方向矢量编程(推荐使用) ************************************************************************ G1 X Y Z A4= B4= C4= 程序段开始处曲面法线矢量编程 这些信息在 5 轴加工时,被 CUT3DF 使用 编程刀具方向时也会使用到前进方向(Lead)和倾斜方向 (Tilt)功能,根据法线矢量 A4 B4 C4 确定前进和倾斜的 角度。 G1 X Y X A2= B2= C2= G1 X Y Z A5= B5= C5= 程序段结尾处曲面法线矢量编程 ************************************************************************ LEAD 编程刀具定向的前进角度 与路径切线和曲面法线矢量形成的平面中曲面法线矢量相 关的角度。 TILT 编程刀具定向的倾斜角度 倾斜角度是指前进角度围绕曲面法线矢量旋转的角度(见 后面 P3.8 说明) 。

刀具的变量 这部分仅包括一些重要功能,更多内容在 DOCONCD 查阅 编制方向矢量 方向矢量 包括 A3 B3 C3,矢量方向朝向刀柄 ,矢量长度 无意义,矢量组件没有编辑视为零 例:

RPY 角度编程 RPY 角度由程序中 A2,B2,C2 给出 从常规位置①开始,定向矢量结果,首 先在 Z 轴方向转换矢量方向及 C2 为绕 着 Z 轴旋转②,然后 B2 为绕着新 Y 轴 旋转③,最后 A2 为绕着新 X 轴旋转,和 EULER 编程对比三个值都会影响定向 矢量。

EULER 角度编程 EULER 角度编程类似 RPY 角度编程

使用 LEAD 和 TILT 并结合 ORIPATH 编程 刀具定向由下面条件确定: ■ 路径切线 ■ 曲面法线 ■ 前进角 LEAD① ■ 倾斜角 TILT②

快速设置- CYCLE832 为了简化编程并使程结构更加清晰,本系统包含 CYCLE832 功能, 它包含着 复杂工件表面铣削的重要功能。 CYCLE832 功能便于机床操作工修改程序。 编程 CYCLE832(_TOL,_TOLM) 编制该循环 “Machine” 显示区选择 “Deselection” CYCLE832 ) ( 简化调用程序, 在 CYCLE832(0.01) 简化调用程序,输入公差值, 在该循环中不必更改有 效的 G 指令 参数说明 加工轴上的公差值-> 单位: mm/inch; 度 _TOL real ************************************************************************ _TOLM7 integer 公差模式 输入 十进制位2) 0 0=取消选择 1=精加工 (默认) 2=预加工 3=粗加工 ****************************************************** 1 0= 1= ****************************************************** 2 0=TRAFOF (默认) 1=TRAORI( 1) 2=TRAORI(2) ****************************************************** 3 0=G64 1=G641 2=G642(默认) 3=G643 4=G644 ***************************************************** 4 0 FFWOF SOFT (默认) 1 FFWON SOFT 2 FFWOF BRISK **************************************************** 5 0= COMOF 1=COMPCAD (默认)1) 2=COMPCURY 3=B 仿形 **************************************************** 6 保留 7 保留 3.5

1) 2)

可由机床生产厂家更改的设置 参数序列(CYCLE832(_TOL,76543210)

十进制位 0 公差 (_TCL) 加工时轴会产生的公差。这个公差值被 G642,COMPCURV,COMPCAD 使用 如 果加工轴是一个旋转轴,公差值就会写到 MD33100:COMPRESS_POS:_TOL(AX) 是带系数的旋转轴公差(默认系数=8). 用 G641 设定与 ADIS 值相关的公差值, 在开始输入时, 以下数值为预设置公差 值: 0 取消选择: 0.1(直线轴) 0.1 度(旋转轴) 同时,还要考虑到测量单位 1 Finishing (精加工): 0.01 (直线轴) 0.08 度 (旋转轴) 2 Prefinishing (预加工): 0.05 (直线轴) 0.4 度 (旋转轴) 3 Roughing(粗加工): 0.1(直线轴) 0.8 度 (旋转轴) 如果要给旋转轴设置公差值, 必须有 5 轴转换功能。 十进制位 2 转换 (_ TOLM) 只有设置了 NC 选项(5 轴加工包), 才能显示转换输入区: 0 TRAFOOF 支持带旋转轴位的 CAM 程序 TRAORI 1 2 TRAORI (2) 取消加工循环中的转换号, 机床厂循环来调用 5 轴转换功能, 该参数用在 GUD7 变量 _TOLT2 后面, 可跟加工转换的机床厂循环名后面, 如果_TOLT2 是空的(“默 认”), 选择转换 1,2 … ,用 TRAORI(1), TRAORI(2)调用 5 轴转换功能. Adaption Yes No 如果在控制系统上通过屏幕窗来编程 CYCLE832, 只有当 Adaption 为 “yes”时, 才能修改以下输入的参数.

十进制位 3 连续路径控制 (_ TOLM) 0 1 2 3 4 G64 (默认) G641 (用 ADIS, ADISPOS 进行拐角倒圆) G642 带单轴公差的拐角倒圆 G643 程序段-内角倒圆 G644 – 优化拐角倒圆

用带有 COMPCAD,COMPACURY 的压缩 NC 程序段, 一般都要选择 G642 功能. 十进位制 4 NC 程序段压缩 (_TOLM) 0 1 2 FFWON SOFT 进给前馈控制, 带有震动极限 FFWOF SOFT 没有进给前馈控制, 带有震动极限 FFWOF BRISK 没有进给前馈控制,没有震动极限

必须对控制系统和加工轴进行优化处理, 才能选择使用进给前馈控制功能 (FFWON)和震动极限(SOFT) 功能. 十进制位 5 NC 程序段压缩 (_TOLM) 0 1 2 3 none (COMPOF) COMPCAD COMPCURV B 样条

必须对控制系统和加工轴进行优化处理, 才能选择使用前进给控制功能 (FFWON)和震动极限(SOFT) 功能.

使用快速设置循环 CYCLE832 把所需要的 G 代码,机床和用于 HSC 加工的设置数据结合起来 在 CYCLE832 中三个加工工艺之间 的区别. Finishing (精加工) Prefinishing (预加工) Roughing(粗加工)

表面加工质量

加工精度 加工速度

在 HSC 范围内,CAM 程序中的三个加工类型之间有直接关系. 给这三个加工类型配置不同的公差值和数据。 该循环在主程序中的几何图形子程序的前面 (见以下的调用示例) 不同的公差 , 值有不同的解释程序, 要把这一点考虑进去,例如, 用 G641 调用的公差值会被 转 换 成 ADIS= , 用 G642 调 用 的 轴 的 机 床 数 据 MD33100 $MA_COMPRESS_POS_TOL(AX) 会被更新。 调用“Machining deselection“循环会把已修改的机床/设置数据重新设置到机床 生产厂家设置数据值中。 CYCLE832 调用示例:

* 注: 十进位制 1 无功能 (0.2,110003) 3: 十进制位 0 位 0: 十进制位 1 位

压缩 – COMPCAD – COMPCURV,… 在 CYCLE832 中以调用压缩功能, 可用以下方法对他进行独立编程. 编程: COMPCURV COMPCAD COMPOF 指令功能说明 COMPCURY

接通压缩功能: 近似为多面体,第 5 个角 近似为多面体的 G1 程序段中编制,程序段转换 是无震动的. 是进行外圆加工的理想功能

COMPCAD

接通压缩功能: COMPCAD 功能可以在趋近 B 样条曲线以前, 平滑地连接所有轮廓点,而且以恒定加速转换达 到最高的精度路径速度 (压缩率没有限制, 但 最长的路径长度为 5mm) 该功能最适合于自由工件表面的铣削加工 (推荐) 关闭压缩功能

COMPOF

路径轴和定向轴结合在一起时所使用的其它指令: UPATH 与 X,Y,Z 路径轴相关的定向轴的参数设置,也就 是说,当这些运动为同步轴运动时, A=F(u) 在 , 这里 u 表示路径长度。

SPATH

根据路径轴的圆弧长度来设置同步轴的参数, 也就是 向轴 A 的运动, A=f(s) ,在这里 s 是路径轴运动的 弧形长度。

样条压缩功能 根据所设定的公差①, 压缩程序把一个 G1 指令② 序列结合在一起并压缩到样条程序中③,可直接在 控制系统执行。 这样,机床各轴的运动更为和谐, 而且可以避免 机床震动,从而大大提高了表面精度。 该功能可提高横移速度,并减少了机床上的冲击。

编程时应注意的相关事项: 如果快速加工循环 CYCLE832 为无效状态,压缩程序应按如下要求进行编程, 这是 6.4 以前的版本中的示例 : N010 FGROUP (X,Y,Z): ;相关路径轴 N020 UPATH G642: N020 $MA_COMPRESS_POS_TOL [X]=0.01 ;路径的公差设置 N030 $MA_COMPRESS_POS_TOL [Y]=0.01 ;路径的公差设置 N040 $MA_COMPRESS_POS_TOL [Z]=0.01 ;路径的公差设置 N050 $MA_COMPRESS_POS_TOL [A]=0.08 ;旋转轴的公差设置 N060 $MA_COMPRESS_POS_TOL [B]=0.08 ;旋转轴的公差设置 ;(旋转轴的值应是路 径轴公差系数的 8-10 倍) N070 NEWCONF N080 COMPCAD ; 接通 Compressor 功能 N090 G1 X.37 Y2.9 F6000 ; 到达结束点以前的 G1 指令和进给率 N100 X16.87 Y-4.698 A3=0.1736482 B3=-0.84950947 C3=0.49878147 N110 X16.865 Y-4.72 A3=0.1736482 B3=-0.84950664C3=0.49818147 N120 X16.91 Y-4.799 A3=0.17364925B3=-0.84774706 C3=0.5011695 … N1037 COMPOF ; 关闭 Compressor 功能 连续路径方式,前馈—G64,G642,G643 如果在 CYCLE832 中调用连续路径方式, G641 中的 ADIS 值与公差值 TOL_相关; 如果不用 CYCLE832 编程, 就要把 ADIS 值加进去. 编程带 ADIS 值的回退功能 G64 G642 ADIS= … 或 ADISPOS=… G643 ADIS= … 或 ADISPOS=…

指令说明: G64 连续指令方式-仅在拐角处加工速度减慢的预读功能 _____________________________________________________________________ G642 带轴公差的拐角倒圆(推荐使用) 附加拐角倒圆的预视功能相关的机床数据 MD33100. 对于 G642 和 G643 来说, 有 2 种方法来设定公差值: 1. 设定单轴-见前面的编程示例 或 2. 用 ADIS 编程回退间隙, 该方法适用于自由表面的铣削加工。

G643

内角倒圆程序段 用预视功能进行内角倒圆

G644

在工件轮廓外面快速定位时,速度和加速度都优化的倒圆功能

ADIS= ADISPOS=

路径功能的倒圆间隙 G1, G2, G3 快速横移时的倒圆间隙 G0 (该功能不适用于自由工件表面的加工)

使用 G64…G644 指令 连续路径控制功能是为了提高加工速 度,并使横移运动更为和谐, 在路径控 制功能 G64 等指令中, 有两种功能: 预读功能- 速度控制 控制系统可以提前计算几个 CNC 程 序段, 并确定一个模态的速度,可用 G64 和其他指令来设置这种计算速度 的方法。

拐角倒圆 预视功能也可以把控制系统检测到 的拐角倒圆, 所编程的拐角点不会 十分精确地被趋近, 尖角会被倒圆。

所建立的工件轮廓有一致的路径速度 值,这样可以建立良好的切割条件, 提高加工表面精度并缩短加工时间。 连续路径指令 G642 和 G643 在程序段 设置的边缘处转换元素 , 来实现 对尖角③的倒圆。 使用 G641, G642 G643 功能设置带有 ADIS 值的倒圆 角度。 G642 功能在多面体加工边缘产生平滑过度曲线,可以在程序段确定的加工边 缘处避免加工速度增加时产生跳跃, 建议用 G642 进行模具加工操作。 G643 功能在多面体加工边缘产生平滑过度曲线,但并不会建立过度程序段, 而是在程序段中完成拐角的倒圆

前馈控制和震动极限-FFWON,SOFT,… 只能在 CYCLE832 中将调用前馈控制功能和震动极限功能组合起来, 因为这个 组合功能可以给自由表面铣削加工提供良好的加工条件, 当然, 这两个功能也单独 进行使用 。 编程 FFWON/ FFWOF
BRISK SOFT

指令说明 FFWON 前进给功能“开” *********************************************************************** FFWOF 前进给功能“关” *********************************************************************** BRISK 无震动限制 路径轴加速运动时产生的震动 *********************************************************************** SOFT 有震动限制

路径轴缓慢加速移动 轴 的 震 动 限 制 ( 用 机 床 数 据 JOG_AND_PS_MAX_JERK) 设置最大的震动值(点 动和定位时),MAX_AX_JERK(为路径方式) 。 震动限制功能 为了能使机床运动在速度增加时尽可 能平稳一些,我们可以使用 Soft , Brisk 指令来影响轴运动的加速。 当 激活 SOFT 指令时,轴的运动速度不 会突然改变, 但也是匀速变化的过程, 这样就大大减弱机床的共振,可以减 少机床承载,提高工件表面的加工质 量。 BRISK: 加速行为:根据所设定的机床数据, 路径轴运动会猛然加速。 轴用最大的加速度值滑行移动,直 到达到所确定的进给率为止。 BRISK 可以缩短加工时间, 但会在加速过程 中出现跳跃。 SOFT: 加速行为:路径轴运动缓慢加速 通过恒定加速度轴滑行移动, 直到达到 所确定的进给率, SOFT 加速度功能 用 可以提高路径精度并减少机床磨损和 冲击。

前馈控制功能 跟踪误差会导致 刀具在工件轮廓上 的过切 , 系统所产生的惯性会使刀 具以切线方向离开轮廓的设置点 , 即, 在轮廓设置点产生偏差实际轮廓 ③, 由于定位控制和速度就会有一定 的跟踪误差。 当轮廓长度值约等于零时, 前馈控 制 FFWON 指令可以减少由于速度 所产生的跟踪误差, 用前馈控制功能 进行的横移运动可以提高路径精度 和加工质量。

推荐: CYCLE832 指令包含以下组合部分: FFWON SOFT 主要是高路径精 度,通 过 缓慢的加速度 控制减少跟踪误差。 FFWON SOFT 高路径精度已不在 是该指令组合的重 点,通过跟踪误差获得倒圆功能,主要 用于较老的工件程序/机床。 FFWON BRISK 不推荐使用 FFEOF BRISK 用于粗加工或要求最大的加工速度时。 3.6 进给率钳位-FNORM, FLIN,… 编程 F…FNORM F…FLIN F…FCUB F= FRO (结束进给,多面体系数) 指令说明 FNORM

基础设置, 整个路径都使用这个块的进给率, 而且这个数值是 模态数值。 线性速度 从程序段开始的当前点到程序段结尾的线性进给率, 该进给率 是模态的。 三维速度 非模态编程的 F,通过样条型式连接到最后相关程序段。在样 条的开始和结束相切到预制的进给率和随后的进给率, 如果某 个程序段没有 F 地址, 就会使用最后编程的 F 地址。

FLIN

FCUB

F=FPO …

多项式路径速度 F 地址表示从当前值到程序段结尾时多项式进给率, 最后的值 是模态值.

endfeed: 程序段结尾处的进给率 ______________________________________________________________________

quadf: ubf:

多项式系数 三维多面体系数

功能 什么是进给率曲线? 按照 DIN 66025 中的要求,要编程更有效的进给率曲线,直线和三维特性都已经加入 到进给率编程中了。 可以直接或作为样条插补编制三维属性,根据待加工工件的曲线形状,这些属性 可以使速度变化更为平稳。 这些速度属性可以限制加工速度的变化, 来的到加工工件表面的均匀。

3.7 定向插补-ORIVECT…. 编程 N…ORIMKS N…ORIWKS N… ORIAXES/ ORIVECT/ … N… G1 X Y Z A B C 指令说明 方向基准 ORIMKS

定向的基准系统

方向插补的类型

定向矢量的基准系统是机床的坐标系, 如果$MC_ ORI_IPO_WITH_G_CODE=0, 它 就 与 ORIAXES 的功能相同。 定向矢量的基准系统是工件的坐标系, 如果$MC_ ORI_IPO_WITH_G_CODE=0, 它 就 与 ORIVECT 的功能相同。

ORIWKS

方向插补 轴插补 ORIAXES 机床轴的直线插补或旋转轴插补(如果 POLY 功能为有效)

矢量插补 ORIVECT ORIPLANE 在一个平面中的定向矢量插补 (大圆插补) 一个平面中的插补(大圆插补) ,与 ORIVECT 指令相同 刀具方向是相对于路径而言的,根据由矢量法 线和路径切线形成的平面确定 LEAD 的方向和 的结尾点处的 TILT(倾斜)角度。 也就是路径基准只用于定向矢量上结尾方向的定 义,从开始到结尾定向都可以执行大圆弧插补功能 LEAD 和 TILT 并不只是简单的前进和倾斜角度, 用 以下方法确定: LEAD 确定在由矢量法线和路径切线 形成的平面内的旋转,TILT 确定绕矢量法线的旋转 角度,换言之,它们都有球面坐标系中的半径值,用 矢量法线作为 Z 轴,用切线表示 X 轴。 锥体外圆表面上的顺时针插补 锥体外圆表面上的逆时针插补,可以在以下 两种情况中使用: A3=…BS=…C3=…或 XH=…YH=…ZH=…结 尾定向 锥的旋转轴:A6,B6,C6 孔的角度:NUT= 用 A7,B7,C7 中间定向的锥体外表面插补 也请求: A3=…BS=…C3=…或 XH=…YH=…ZH=… 结尾定向 带切线转换锥体外表面插补 也请求: A3=…BS=…C3=…或 XH=…YH=…ZH=… 结尾定向

ORIPATH

ORICONCW ORICONCCW

ORICONIO

ORICONTO

主要定向插补 在 1.10 节中已经讲述了插补功能 直线插补 ORIAXES 大圆弧插补 ORIVECT 锥面插补 ORICONCW 曲线插补 IRUCURVE

3.8

刀具偏移-CUT3DFS,…

指令说明 G40 G41 G42 G450 G451 1/2D 外圆补偿 CUT2D CUT2DF CUT3DC ORID 使所有变量无效 激活外圆左方向铣削补偿功能 激活外圆右方向铣削补偿功能 外角处的圆 (所有补偿类型) 外角处的交叉横移 (所有补偿类型) 用 G17-G19 确定补偿面的 2 1/2D 范围补偿 根据 FRAME 来确定补偿面的 2 1/2 范围补 偿 路径切线和刀具方向垂直的方向补偿 外角处插入的圆程序段中无方向变化, 在直线程序段中执行定向移动.

_____________________________________________________________________

ORIC

移动路径带圆弧时,在圆弧处刀具方向运 动按比例执行

平面铣削 CUT3DFS

定向恒定(3 轴) 。用 G17-G19 来确定坐标 系中的 Z 轴上的刀具面, 而 FRAME 没 有变化。 CUT3DFF 定向恒定(3 轴) 。由 FRAME 确定刀具在 当前坐标系 Z 轴上的方向。 CUT3DF 用带刀具定向变量的 5 轴功能。 带局限表面的 3D 外圆铣削 (外圆铣削/平面铣削组合) CUT3DCC 根据加工面轮廓建立的 CNC 程序 CUT3DCCD 根据刀尖路径建立的 CNC 程序

3.9 机床编程 加工斜面或孔 可以在机床上编制 5 轴运动. 示例: 在斜面上加工 4 个孔:

使用本系统中配置的相关功能,可以在系统中很简便地编程该加工程序.

示例:

%_N_slide N10 T1 N20 S1000 M3 N30 M8 M60 N40 ORIWKS TRAORI N50 ORIVECT N60 G54 ; 在 处的零位 N70 TRANS X25 Y10 Z70 ; 将坐标系移动到 N80 AROT Y+60 ; 旋转坐标系到斜面, 在这一点处,系统 会自动计算静态转换 G90 G0 X20 Y15 Z5 ; 向第一个钻孔位置处移动和带有 A3,B3 C3 的 刀具定向 A3=0 B3=0 C3=1 ; 与 Z 轴平行,即,刀具与加工面垂直 ; 在这一点上执行 2 1/2 状态下的编程, 其它由 840D 来完 N110 Drilling cycle 成. … N200 M30 ; 程序结束

方向插补示例 铣削槽 在下面程序中,我们假设已将槽铣成了直槽, 在这里只需将它进行斜面编程, 用 G90 执行编程,刀具从平行于 Z 轴方向处开始移动,编辑槽底座轮廓. 示例:

N10 N120 N130 /N140 N150 N160 N170 N180

TRAORI(1) G54 TRANS X80 Y90 AROT Z… ORIWKS ORIVECT CUT3DC ISD=0

N190 G0 X0 Y-40 Z-39 N200 G1 G41 X0 Y-50 Z-50 A3=0 B3=-10 C3=40

; 激活 TRAFO ; 选择刀具偏移点 ; 把刀具零位移动到槽的中心① ; (如果需要的话, 可旋转槽) ; 在工件坐标系中确定的刀具方向 ; 大圆弧插补 ; 3D 刀具半径补偿 (TRC) ; 刀具长度=0,在工件表面上编程槽的轮廓(并不是在槽底座 上)(ISD=41,231), 见 CNC 程序结尾处的注解. ; 趋近路径② ; ; ; ; ; ; ;
趋近到轮廓上时, 刀具方向会发生变化 选择 TRC 并根据所需要的方向向第一个加工位置趋近 可以在图中直接读取方向矢量元素③ 1.加工步, 移动到拐角处④ 选择锥面的方向插补 插补 确定锥度轴 (与 TCS 的 Z 轴平行),锥面应与 Z 轴垂直

N210 N220 N230 N240

X20 ORICONCCW A6=0 B6=0 C6=1 G3 X30 Y-40 CR=10 A3=10 B3=0 C3=40

; 带半径编程的槽倒圆, ; 锥体表面上的定向变化⑤

; 大圆弧插补 N250 ORIVECT N260 G1 Y40 ; 从这一点处开始重复各个加工步骤⑥ N270 ORICONCCW N280 A6=0 B6=0 C6=1 N290 G3 X20 Y50 CR=10 A3=0 B3=10C3=40 N300 ORIVECT N310 G1X-20 ; ⑦ N320 ORICONCCW N330 A6=0 B6=0 C6=1 N340 G3 X-30 Y40 CR=10 A3=-10 B3=0 C3=40 N350 ORIVECT N360 G1 Y-40 N370 ORICONCCW ; ⑧ N380 A6=0 B6=0 C6=1 N390 G3 X-20 Y-50 CR=10 A3=0 B3=-10 C3=40 N400 ORIVECT N410 G1 X0 ; ⑨ N420 G40 Y-40 Z-39 A3=0 B3=0 C3=1 ; 取消选择 TRC N430 GO Z100 ; 回退 N440 TRAFOOF ; 关闭 TRAFO (如果需要的话)

采用以下工艺加工这个槽: 1. 如果在槽的底座处编程槽的轮廓, ISD=0mm, ISD 就是刀具的加工深度 2. 也 可 以 在 工 件 表 面 编 程 槽 的 轮 廓 , 在 这 种 情 况 下 , 将 刀 具 插 入 41.231mm 的深度, 该深度是相对于待加工的槽壁而言的, 半径需要调 整. 在该示例中, 刀具深度按照以下方法:

3.10

示例- 折弯工装

工件 加工折弯工装 ①折弯半径(BENDINGRADIUS.SPF, 对自由表面进行 5 轴同步铣削) ②孔 (HOLE.SPF, 根据工件结构进行 3 轴钻加工) ③导槽 (GUIDESLOT.SPF, 根据工件结构进行 3 轴铣削) 在工件的底部有一个中心攻丝孔④,用来在折弯机上装夹工件, 也可以在铣床上 使用这个攻丝孔用来装夹工件或对中, 还可以对其它工件重复装夹,通过调整零位偏 移 G54⑤,把所有与这个孔和刀具坐标系④相关的关键尺寸定位在这个孔上. 机床运动 在我们的示例中, 用旋转头加工工件, 机床零位在工作台外面,机床轴⑥和工件 坐标系④平行, G54 中只有转换的数值, 带有五轴机床运动的机床可进行铣削加工. 可以得到所要求的定向, 例如, 在点⑧中的刀具可以用A=-90o的旋转角度. 在每个子程序中调用被趋近的换刀位置⑦, 这样,刀具可以沿直线路径向加工位 置趋近,而不会与工件相碰撞, 最安全的位置加工区域的最上方-X0 Y0 Z999. 其他 3 种运动的趋近方法都是相同的(见第一章), 运行的程序也相同. CNC 程序 CAM 系统中的通过处理器所建立的 CNC 程序包含主程序和子程序, 孔②和导 槽③并不需要 CAM 编制, 这两个加工编程只需要使用 Sinumerik 840D 就可以很简 单地完成了. 子程序相对于加工位置①,②,③, 这个程序结构是非常清晰明了的,主程序中包 含参照临时轴建立的工件坐标系④, 它使用 Hole.spfF 和 Guideslot. spf 子程序. 这些使用 TRANS 和 AROTS.TRANS 以及 AROT 指令建立的临时轴系统可以确定 编程用的工件坐标系. 在子程序注解中有一些解释, 通过处理器的标准版本中的程序, 没有主程序和 子程序.

主程序 主程序中只有加工数据,几何图形数据在子程序中, 主程序中还有两个子程序 Hole.spf 和 Guideslot.spf 的结构定义. Mainprogram.mpf
N10 G17 G54 G90 ; ; ; ;
加工面, 绝对尺寸 从机床到工件的零位偏移 工件底部上的攻丝孔的坐标系 根据工件零位用 Hole.spf 和 Guide.spf 定义工件结构

N20 MSG (“CAM program)

_____________________________________________________________________
; 注解 ; 子程序中的趋近位置处没有旋转运动 ; 在子程序中编程进给率 N30 N40 N50 N60 ; 在子程序类型由编程人员写入注解 MSG(“1st OPERATION: 5-AXIS MACHINING) T1 D1 ; 向换刀位趋近并换刀. S16800 M3 CYCLE832 (0.05,112101) ; 快速设置 “ON”, 设置方法如下: ; 0.05=加工轴公差 0.05mm ; 112101=COMCAD,FFWON SOFT,G642,TRAORI(1) ; 精加工 EXTCALL “BENDINGRADIUS.SPF” ; 调用 “BENDINGRADIUS.SPF”子程序 CYCLE832() ; 后面的程序 “hole.spf” 不需要快速设置, 可将它取消
;注解 ;在程序段N170 中包含加工位置处的旋转运动

N70 N80

; 由于 CYCLE832 只用于 5 轴和 3 轴转换中,所以在这里就 不再对它进行编程了. N90 N100 N110 N120 N130 N140 N150 N160 ; 子程序类型由编程人员写入注解 MSG( 2nd OPERATION : Drilling with frame support) T2 D2 ; 刀具换位趋近 S850 M3 ; 主轴顺时针方向运动 TRAORI() ; 选择 5 轴转换功能 G54 ; 再次选择零位偏移 TRANS X45 Y-69. 529 Z109.393 ; 结构定义,从工件底部到上孔位置进行元素转换 AROT X45 ; 结构定义, 旋转元素 AROT Z-60 ; 定义结构使两个孔在旋转之后都在一个轴上, 即,X 轴, 在程序中可以清楚地看到两个钻孔之间的间隙

26mm. ; 这样,以后可以很容易地修改程序中两个孔的位置. ; 不能用 TRANS 和 ROT 执行结构偏移. ; 刀具方向与加工面平行

N170

G0 A3=0 B3=0 C3=1

; 调用”hole.spf”子程序 ; 转化和旋转功能关闭, 由于 TRANS 会清除所有转 换(ROT,SCALE,MIRROR, TRANS), 不需要用一个 CNC 程序段来关闭旋转功能 _______________________________________________________________________________ ; 注解 ; 在程序段N280 中包含加工位置处的旋转运动 RD ; 子程序类型由编程人员写入注解 N200 MSG(3 OPERATION: Contour milling with frame support) N210 G0 A3=0 B3=0 C3=1 ; 为避免与工件的碰撞, (TRAORI 仍为有效) ; 换刀位趋近 N220 TS D3 N230 S10500 M3 ; 主轴旋转速度, 顺时针 N180 EXTCALL “HOLE.SPF” N190 TRANS
结构定义,从工件底部到槽壁底部之间进行元素转 换 结构定义, 旋转元素. 将结构定位,使得结构中 N260 N250 AROT Z90 ; 相对于进给方向的 Z 轴向 Y 轴方向移动 AROT X90 N270 CYCLE832(0.05,112101) ; 将快速设置为”ON”, 方法如下: ; 0.05=加工轴公差 0. 05mm ; 112101=COMCAD,FFWON SOFT,G642,TRAORI(1) 刀具方向与加工平面垂直 N280 G0 A3=0 B3=0 C3=1 ; N290 EXTCALL “GUIDESLOT.SPF” ; 调用 GUIDESLOT.SPF”子程序 ; 取消选择快速设置选项 N300 CYCLE832() N310 TRANS ; 关闭转换(TRANS)和旋转(ROT)功能, 见 CNC 程 序段 N240 N320 A3=0 B3=0 C3=1 ; 在 G54 坐标系中刀具平行于 Z 轴 N330 TRAFOOF ; 转换功能结束 N340 G0 G53 Z999 D0 ; 快速移动到工件坐标系中加工区域顶端, Z999. ; 在 G53 后面, 所有运动与 G54 无关, 而是与机床坐 标系相关. ; 由于 G54 是模态的, 后面的程序段也会使用这个 指令, 否则, CAM 系统会简单地输出非模态指 令 SUPA: ; SUPA Z999 D0 ; D0 会清除所有现存的刀具偏移 ; N220 T3 D3 N350 M30 ; 程序结束

N240 TRANS X75 Y0 Z0

;

BENDINGRADIUS.SPF 子程序 加工工艺 由 CAM 程序生成铣削路径 , 它们的运行方向与工件坐标系中的 Y 轴平行 使用 3+2 轴加工还是使用 5 轴同时加工功能? 这两种加工类型在这里都可以使 用, 但 5 轴同时加工的方法明显具有更大的优越性: 5 轴同时加工中的切割条件更为优越 切割速度更快, 表面精度更高 相反, 如果使用 3+2 轴加工方法时, 刀具太短,要想在较大工件的左右方向 上加工, 就要使用很长的刀具. 使用 5 轴同时铣削方法时, 加工工作可在一个加工操作中完成, 而使用 3+2 轴加工时, 要分别在工件的左, 右 以及中间位置处进行加工, 需要 2 或 3 个加工操作. 刀具从换刀位 向趋近位 做直线运动, 趋近位 和回退位 都在工件以外的安全 位置处, 不会与工件相碰撞, 刀具从这里按垂直方向向下移动到起始位置处.

与子程序 Hole.spf 和 Guideslot.spf 相比,所有的位置数据都与工件坐标系相关, 而不是与在这些子程序中确定的坐标系相关。 这样,可以在 CNC 程序中检查工件坐标系和子程序,在程序开始运行以前就

可以大致检查以下运动的精度,与装夹好的工件相比较, 如,在 CNC 程序中的铣 在示例中, 我们把程序中与主铣削方向相关的 Y 值 突出显示出来了, 比 削方向。 较: 观察第一个刀具路径中,从-Y 移动到+Y 时数值的变化。 5 轴同时加工功能的子程序几乎不可能修改。 由于 CAM 系统在计算横移时包括了刀具的长度, 所以要通过所确定的半径来执行 程序。
BENDINGRADIUS.SPF N10… 180 ; 由用户确定的 CNC 程序段 N190 G0 A3=0.1736482 B3=-0.84951514 C3=0.49816696 ; 刀具旋转到换刀位② N200 G0 X-20.54042 Y-117.80997 Z175 ; 趋近位 ③ N210 G0 Z63.87603 ; 向下移动到起始位置⑥ N220 G1 X-21.40866 Y-113.5624 Z61.3852 F8500 ; 模态 G1 程序段起动, 并定义进给率 __________________________________________________________________________________ N230 N370 CIP X-21.89062 Y-109.77512 Z63.23584 I1=AC(-21.74533) J1=AC(-111.5367) K1=AC(61.4569) ; 通过 CIP 编程象限 ; 见 SINUMERIK 840D 文献,通过中间点和 CIP 进行圆弧插补 __________________________________________________________________________________ N380 X-21.86959 Y-109.74489 Z63.60494 A3=0.1736482 B3=-0.84951231 C3=0.4981718 ; 带刀具设置 A3,B3 C3 的 5 轴同时加工功能,可 改变刀具的设置数据 N390 X-21.84803 Y-109.71466 Z63.9744 A3=0.1736482 B3=-0.84950947 C3=0.49817663 N400 X-21.82647 Y-109.68443 Z64.34386 A3=0.1736482 B3=-0.84950664 C3=0.49818147 N410 X-21.79376 Y-109.63744 Z64.82612 A3=0.17364925 B3=-0.84774706 C3=0.5011695 … N281930 X21.86959 Y-109.74488 Z63.60495 A3=-0.17364815 B3=-0.84951232 C3=0.4981718 N281940 X21.89115 Y-109.77511 Z63.2355 A3=-0.17364815 B3=-0.84951515 C3=0.49816697 _________________________________________________________________________________ ; 从某个象限中的工件轮廓上回退刀具 N281950 Y-10.9.94584 Z62.85898 ; 不改变刀具设置, 即, 矢量 A3,B3 C3 不变 N281960 X21.87787 Y-110.20695 Z62.44206 … N282080 X21.4767 Y-113.18568 Z61.28948 N282090 X21.40867 Y-113.56239 Z61.3852 _________________________________________________________________________________ ; 结束位⑦ N…… N282100 G0 Z175 ; 向上移动到回退位置/工件上的安全面④ N282110 M17 ; 程序结束, 返回主程序

HOLE.SPF 子程序 加工工艺 在主程序中, 在工件坐标系 G54①中使用 TRANS 和 AROT 在第一个孔的位置 处与钻孔方向相关的 Z 轴方向上建立一个临时的框架结构②, 通过这个临时的框架 结构可以十分简便地在斜面上编程钻加工的方式。 刀具旋转到换刀位③上,见主程序中的 CNC 程序段 N15,刀具从这里移动到 第一个孔④上方的开始位置处, 钻完第一个孔后, 刀具从工件表面到距第二个孔位 置⑤移动 50mm,再次开始执行钻加工循环, 在这个示例中, 使用 CYCLE81 钻 加工循环。 机床操作工: 由于两个孔都在当前刀具坐标系中的 X 轴上, 很容易修改孔的位置或修改钻 加工循环。

HOLES.SPF N1 G0 X0 Y0 Z50 N2 F50

; 快速横移到第一个孔, 间隙为 Z=50④ ; 钻加工进给定义=进给运动 ; 快速从一个孔移动到另一个孔(由铣循环确定) N3 MCALL CYCLE81 (50,0.5.-20) ; 确定铣循环- 没有运动发生 ; (安全平面,工件面, 安全间隙,钻孔深 度),MCALL 调用模态的 CYCLE81, 在 X0Y0 处④钻第一个孔. ; 把刀具移动到第二个孔, 工件以上 50mm 处⑤并在 X26 处进行钻加工 ;关闭 MCALL 调用模态的 CYCLE81 ;程序结束, 返回到主程序中

N4 X0Y0 N50 X26 N60 MCALL N7 M17

GUIDESLOT. SPF 子程序 加工工艺 由于从此处开始根据刀具图⑥测量导槽, 所以在主程序中,通过工件坐标系 G54①用 TRANS 在工件下边缘处建立一个临时框架结构②,并通过 AROT 绕 Z 轴和 X 轴旋转,Z 轴与刀具进给方向相关,所有横移运动与这个临时框架结构相 关,主要运行的铣削方向⑤与框架的 Y 轴平行②. 由于用有效的刀具半径补偿编程工件轮廓(见程序段 N330 G42), 可以使用 任意直径的铣削刀具. 通过待铣削工件轮廓的最小半径值计算所用刀具的最大半径值, (见程序段 N360, 下面的半圆形半径为 10mm) 顺序 刀具旋转到子程序加工刀具定向上的换刀位③-见主程序中的 CNC 程序段 N280, , 从这里刀具移动到开始位置处④, 槽开口处的外侧, 刀具的外侧. 刀具从起始位置处向下移动, 在 Z 轴方向上执行 5 次进给操作.

GUIDESLOT.SPF N10…N290 ; 用户确定的 CNC N300 G0 X-2 Y126Z50 ; ④趋近起始位=安全平面 N310 Z1 ______________________________________________________________________________ N320 G1 G64 Z-3 F575 ; ⑦刀具从工件顶端移动到工件底部并停止在起始加 工位上 ; 该点位置是 X-2 Y126 (见 N300,X-2,Y126 仍是有效 ; 的模态 ; 进给率=575mm/min N330 G42 Y132 F6333 ; 刀具半径右补偿轮廓 ; 加工进给率转换为 6333mm/min N340 G2 X10 Y120 10 J-12 ; 向工件轮廓缓慢趋近 N350 G1 Y40 ; 工件(槽)轮廓描述 N360 G2 X-10 J0 ; -“N370 G1 Y120 ; -“N380 G2 X2 Y132 I12 J0 ; 从工件轮廓上缓慢回退 N390 G40 ; 取消刀具半径补偿功能 ; N400 G1 Y126 N410 G0 Z-1 ; 在刀具轴方向上回退 1mm N420 X-2 ; 在起始点位置处定位(见 N300) ______________________________________________________________________________ N430 G1 Z-4 F575 ; 按进给率数据向 Z-4 进给 … ______________________________________________________________________________ … ______________________________________________________________________________ N860 M17 ; 程序结束, 返回到主程序中
注: 这里写出的程序并不是完整的程序, 只是要说明程序的结构

3.11 示例 - 摩托车前灯罩的加工

工件 铣削加工摩托车前灯罩模具的两个外壳 外壳 1 外壳 2 铣削灯罩底部时,需要一个包含 4 个子程序的程序段 铣削灯罩顶部和前面时,各部分都需要一个包含 4 个子程序的程序段

外壳 1- 灯的底部 a) 灯罩底部 1x (1_CLAMP_1.SPF, 3 轴平面粗加工) (1_CLAMP_2.SPF, 3 轴平面精加工) b) 灯罩架 c) 灯罩底部 2x (1_CLAMP_3.SPF, 3 轴平面精加工) (1_CLAMP_4.SPF, 3 轴轮廓精加工) d) 小平面 外壳 2- 灯顶 e) 灯罩顶 1x f) 灯罩顶 2x g) 反光聚焦圈 h) 灯罩顶 3X i) 反光圈 1x j) 反光圈 2x k)反光倾斜面 l) 反光底座

(2_CLAMP_1.SPF, 3 轴平面粗加工) (2_CLAMP_2.SPF, 3 轴平面精加工) (2_CLAMP_3.SPF, 3 轴平面精加工) (2_CLAMP_4.SPF, 5 轴 ISO 加工) (2_CLAMP_5.SPF, 5 轴 ISO 加工) (2_CLAMP_6.SPF, 5 轴精加工) (2_CLAMP_7.SPF, 5 轴精加工) (2_CLAMP_8.SPF, 5 轴精加工)

机床运动 机床轴⑥与工件坐标系④之间不是平行的,G54⑤包含转换功能和绕 Z 轴旋转 功能。 在每个子程序中调用趋近的换刀位⑦使刀具沿直线路径向加工位趋近,而不会 与工件相碰撞。 CNC 程序 CAM 系统通过处理器可以建立所有子程序,主程序调用子程序,由机床操作 工建立(见下页) 在加工外壳 2 时坐标系 X/Y/Z 保留相同的位置上,但使之旋转, 使得刀具轴 与 Z 轴平行。 不适用于以下子程序: i)向上运动, 沿 Y 轴进给,自由工件表面加工开始以 前,在子程序的第一个 NC 程序段中, 可以在机床上修改程序。 由于子程序的结构是非常相似的, 在后面我们将讲述一些子程序的结构 注:这里讲述的程序并不是完整的程序,我们只是介绍以下它们的结构

主程序 主程序中只包含加工数据,几何数据在子程序中,主程序中也包含 Hole.spf 和 Guideslot.spf 子程序的结构定义。 Mainprogram.mpf
; 加工面, 绝对尺寸 ; 从机床到工件的零位偏移 ; 坐标系, 零位下移 ; 铣削第一外壳,铣削工件底面 __________________________________________________________________________________ N20 T01 D01 ; 刀具: 侧面铣刀,20, 拐角半径 1.0 ; 趋近换刀位 N30 S4200 M3 M8 ; 主轴速度, 顺时针, 冷却液开 ; 快速设置”ON”, 粗加工 N40 CYCLE832(0.1,300220) ;调用子程序 a, 3 轴程序 N50 EXTCALL “1_CLAMP_1.SP” __________________________________________________________________________________ N60 T30 D30 ; 刀具; 侧面铣刀, 12, 拐角半径 1.5 ; 趋近换刀位 N70 S12.400 M3 ; 主轴速度, 顺时针 ; 改变速度设置, 粗加工 N80 CY832(0.1,300220) ; 调用子程序 b, 3 轴程序 N90 EXTCALL “1_CLAMP_2.SPF” … __________________________________________________________________________________ N510 CYCLE832() ; 设定默认值 ; 快速横移到工件坐标系中加工区域的安全位置处, Z999 N340 G0 G53 Z999 D0 ; 执行 G53 后, 后面所有运动都与 G55 无关,而是相对 ; 于机床坐标系的运动 ; 因为 G55 是模态的, 如果后面还有其他程序, 也可以 ; 使用该指令 ; CAM 系统还可以输出非模态指令 SUPA: ; SUPA Z999 D0 ; 不要清除现有的刀具偏移值 ; N220 T3 D3 ; 程序结束 N350 M30 N10 G17 G54 G90

装夹 1

a) 灯罩底面 1x (1_Clamp_1.SPF, 3 轴平面加工) 加工序列: 刀具从换刀位 横移到安全平面②后, 然后沿安全平面向起始位 移动, 从起始位 快速向工件位置横移, 然后根据铣削进给率按螺旋加工路径 插入到加工材料中, 粗加工第一个层面, 这时无须改变刀具定向。

1_CLAMP_1.SPF N10 G0 G54 Z115 M08 ; 快速移动到安全平面=Z115 N40 X110.54685 Y-37.6 ; 沿 X/Y 安全平面移动到起始位 N50 Z106.205 ; Z 方向上快速横移进给 N60 G101.205 F800 ; 在 Z 轴上按设置好的铣削进给率进行加工 N70 G1 X111.6 Z101.11286 F3650 ; 按螺旋路径插入刀具 N80 G1 X111.79875 Y-37.58005 Z101.09539 ; 螺旋路径的 X/Y/Z 值 N90 G1… ; 工件面加工 … ; 工件面加工 N33270 G1…; ; 工件面加工 N332080 G0 Z115 ; 快速移动到安全面=Z115 ,刀具回退 N332090 M17 ; 程序结束

外壳 1 c)灯罩底面 2x (1_Clamp_2.SPF, 3 轴平面精加工) 加工序列: 刀具从换刀位 横移到安全平面②后, 沿安全平面向起始位 移动, 从起始位快速 向工件位置横移, 然后根据铣削进给率在加工面上加工 , 顺时针方向精加工⑤, 并返回到安全面 上, 再将刀具插入工件材料中, 按逆时针方向进行加工.

1_CLAMP_3.SPF N10 G0 G54 Z115 M08 N40 X5.24099 Y17.78397 N50 Z86.40075 N60 G1 Z81.40075 F1850 N70 G1 X5.10055 Y17.28025 F2600 N80 G1 X5.04972 Y-16.75979 Sing N90 G1… … M33270 G1…; N332080 G0 Z115 N1388720 M17

; 快速移动到安全平面=Z115 ; 沿 X/Y 安全平面移动到起始位 ; Z 方向上快速横移进给 ; 在 Z 轴上按设置好的铣削进给率进行加工 ; 开始执行精加工 ; 顺时针方向精加工, 逆时针方向退出 ; ; 工件面加工 ; 工件面加工 ; 工件面加工 ; 快速移动到安全面=Z115 ,刀具回退 ; 程序结束

外壳 2 h) 灯罩顶 3x

(2_Clamp_4.SPF,5 轴 ISO 精加工)

加工序列: 刀具从换刀位 横移到安全平面 后, 沿安全平面向起始位 移动, 在移动 过程中,刀具旋转到待加工的刀具方向上, 从起始位上快速移动到安全面以下,用 5 轴 加工功能开始执行精加工操作。

2_CLAMP_4.SPF … N40 G0 G54 Z50 M08 ; 快速移动到安全平面=Z50 N50 X-90.69083 Y-7.39829 A3=-1 B3=0.000618 C3=0.000008 ; 沿 X/Y 安全平面移动到起始位 N60 Z-50.11765 A3=-1 B3=0.000618 C3=0.000008 ; Z 方向上快速横移进给,刀具不定向 ; N70 G1 X-85.69083 Y-7.40138 A3=-1 B3=0.000618 C3=0.000008 F1000 ; 在 X 方向上按设置好的铣削进给率插入刀具 N80 G1 … ; 5 轴平面开始执行精加工 … ; 5 轴平面开始执行精加工 N162960 G1 … ; 5 轴平面开始执行精加工 N162970 G0 Z50 A3=-1 B3=0.000618 C3=0.000008 ; 刀具快速回退到安全面=Z50 ; 以便于下一次换刀, 但在主程序 N162980 A3=0 B3=0 C3=1 ; 刀具与 Z 轴平行, ; 中必须已经编程好换刀程序段 ; 程序结束 N162990 M17

外壳 2 k) 反光圈内侧的倾斜面加工 (2_Clamp_7.SPF, 5 轴精加工) 加工序列 刀具从换刀位 快速横移到 Z 坐标的起始点 位置处后, 沿安全平面向起始位 移动, 在移动过程中,刀具旋转到待加工的刀具方向上, 在 Y 轴方向上从起始位 快速进给 , 用 5 轴加工功能执行精加工操作⑤。 下一个程序使用的是同样的刀具(见主程序) ,不需要执行换刀操作, 应从主 程序中将它删除掉。

2_CLAMP_7.SPF N10 … N30 ; 用户确定的 CNC 程序段 N40 G0 G54 Z-64.91412 M08 ; 快速移动到起始位的 Z 坐标处 N50 X2.10222 Y30 A3=-0.000864 B3=0.987688 C3=0.156432 ; 沿安全面=Y30 快速移动到起始位 N60 Y8.44899 A3=-0.000864 B3=0.987688 C3=0.156432 ; 在 Y 轴方向快速横移,无方向变化 N70 G1 X2.10654 Y3.51055 Z-65.69628 A3=-0.000864 B3=0.987688 C3=0.156432 F1850 ; 按铣削进给率插入刀具, 5 轴精加工 N80 G1 … ; 5 轴加工 … ; 5 轴加工 N687620 G1 … ; 5 轴加工 N687630 G0 Y30 A3=-0.00987 B3=0.987688 C3=0.156123 ; 快速横移退刀, 刀具退到安全面 =Y30 N687640 A3=0 B3=0 C3=1 ; 刀具与 Z 轴平行,可进行下一次换刀 N687650 M17 ; 程序结束



外壳 2 l) 反光圈底座 (2_Clamp_8.SPF, 5 轴精加工)

加工序列 刀具从换刀位 快速横移到 Z 坐标的起始点 位置处后, 沿安全平面向起始位 移动, 在移动过程中,刀具旋转到待加工的刀具方向上, 在 Y 轴方向上从起始位 快速进给 , 用 5 轴加工功能执行精加工操作 。

2_CLAMP_8.SPF … N40 G0 G54 Z-43.3831 M08

; 快速移动到起始位的 Z 坐标处

N50 X-2.10801 Y30 A3=-0 B3=0.965962 C3=0.258819 ; 沿安全面=Y30 快速移动到起始位 N60 Y-7.79506 A3=-0 B3=0.965926 C3=0.258819 ; 在 Y 轴方向快速横移,无方向变化 N70 G1 Y-12.62469 Z-44.67719 A3=0 B3=0.965926 C3=0.258819 F1850 ; 按铣削进给率插入刀具, 5 轴精加工 N80 G1 … ; 5 轴平面加工 … ; 5 轴平面加工 N177680 G1 … ; 5 轴平面加工 N177690 G0 Y30 A3=0 B3=0.965926 C3=0.258819 ; 快速横移退刀, 刀具退到安全面 =Y30 N177700 A3=0 B3=0 C3=1 ; 刀具与 Z 轴平行,可进行下一次换刀 N177710 M17 ; 程序结束



参考
目录 4.1 高级功能概述 4.2 索引

4.1 高级功能概述 840D 系统中为模具加工配置了高级功能, 我们将在后面阐述。这些功 能已经超出了 DIN66025 的要求,并可以大大改进航空零件和模具的加工。 4.1.1 横移指令 常规的 G00,G01,G02,G03 快速横移, 直线插补,顺时针圆形插补,逆时针 圆形插补 附加的圆形插补编程
CIP CT TURN 通过中间点的圆形插补 CIP X… Y…Z…L1=… J1=…K1=… 带切线过渡的圆 CT X…Y…Z… 进行横移整圆的数量 G3 X..Y… I…J…TURN= 附加参数: 圆半径 笛卡尔坐标系中的中间点(X,Y,Z 方向上) 极坐标中的结束点, 直线插补中极坐标角 极坐标中的结束点, 直线插补中极坐标半径 孔径角

CR= I1,J1,K1 AP= RP= AR= 渐开线 INVCW

INVCCW

IJK CR= AR=

顺时针方向上的渐开线横移 INVCW X… Y… Z…I…J…K…CR=… INVCW I…J…K…CR=…AR=… 逆时针方向上的渐开线横移 INVCCW X…Y…Z…I…J…K…CR=… INVCCW I…J…K…CR=…AR=… 笛卡尔坐标系中基园的中心点 基园的半径 圆弧角(旋转角)

840D 样条线变量 CSPLNE 激活三次方样条插补功能 ASPLNE 激活 AKIMA 样条功能 起始和结束条件 BANT/ENAT BTAN/ETAN BAUTO/EAUTO BSPLINE 激活 B 样条功能

零曲率 切线转换 在样条开始和结束的转换常量 C3

SD=… PL=… PW=…

B 样条指令 (最多 3 个) 间隔长度 (向量节点), 非一致性 重量,即,在多面体中的有理 B 样条的分母

示例: N50 BSPLINE X…Y…SD=…PL=…PW=… POLY SD=… PL… 激活多边体插补功能,多边体中的 B 样条 B 样条指令(最多为 5!! ->与 B SPLINE 不同) 间隔长度 (向量节点), 非一致性 句法 PO(axis)= (程序段结束位置, a2(二次方) ,a3(三次方), a4,a5)-> 分子多项式 PO[ ] = (N 程序段结尾 b2,b3,b4,b5)->分母多项式 示例: N10 POLY PO[X] = (0.25,0.5,0) PO[Y] = (0.433,0,0) PO[ ] = (1,1,0) 压缩 COMPON 恒定速度转换 COMPCURV 恒定加速度和加速度任意转换 COMPCAD 表面优化压缩功能(恒定加速度) 相应的单轴公差 $MA_COMPRESS_POS_TOL[X] = … 在较晚的软件版本中有以下公差: $SC_COMPRESS_CONTOUR_TOL: ; 轮廓的最大公差 $SC_COMPRESS_ORI_TOL: 刀具方向的最大角度位移 $SC_COMPRESS_ORI_ROT_TOL: 刀具旋转角的最大角度位移(只用于 6 轴 加工机床) 在可被确定的公差中使用机床数据$MC-COMPRESSOR_MODE 来设置 0:用$MA-COMPRESS_POS_TOL 所有轴的轴向公差(几何轴和方向轴) 1: 用 $MA_COMPRESS_POS_TOL 设 置 的 轮 廓 公 差 , 用 $SC_COMPRESS_CONTOUR_TOL 通过轴向公差设置刀具的方向公差 2. 用 $SC_COMPRESSORITOL 设 定 刀 具 方 向 的 最 大 角 度 位 移 , 通 过 $MA_COMPRESS_POS TOL 轴向公差设置轮廓公差 3: 用$SC_COMPRESS_CONTOURTOL 设置轮廓公差,用$SC_COMPRESS ORI_TOL 设置刀具方向的最大转换位移

UPATH

用于路径和同步轴组合的辅加指令,该参数的设定是用于与路径轴相关的同 步轴的,即用于同步轴 A 的运动; A=f(u), 在这里 u 表示路径运动的路径参数 根据路径轴的圆弧长度设置同步轴的参数, 即, 用于同步轴 A 的运动; A=f(s), 在这里 s 表示路径运动的圆弧长度

SPATH

4.1.2 运动响应 预读功能 G60,G60n 程序段结尾处准确停 G601 G602 G603 G64 G64n G641 G642 G643 G644 在到达精确定位窗口时更改程序段 在到达粗定位窗口时更改程序段 在插补功能结束时更改程序段 程序段结束超限 拐角倒圆 ADIS=…倒圆间隙 ADISPOS=…G0 的倒圆间隙, 速度恒定 用单轴公差($SM-COMPRESS_POS_TOL[X ] =…)或带中间段的 ADIS,ADISPOS 设定拐角倒圆, 恒定加速度 用单轴公差$MA_COMPRESS_POS_TOL[X]…或 ADIS,ADISPOS 设定内拐角 倒圆,恒定加速度 用可设置的公差$MA_COMPRESS_POS_TOL[X]=…ADIS,ADISPOS 或最大的 加工频率$MA_LOOKAH_FREQUENCY 设置最优化速度的拐角倒圆,恒定加 速度

G60,G64, G641 G642,G643,G644

G 代码组 10

G601-G603 内部 G 代码组(组 12),即, G64n 代替 G64, 而 G60n 并不能代替 G60. 速度编程 G94 G93 G95 G96 通过以下功能进行非模态速度编程 inch, mm/min 反比时限 主轴每圈旋转的距离, inch, mm/PER 恒定切削速度 速度的编程 线性 F-WORD 插补 inches,mm/min

FLIN

FCUB F=FPO(…)

F-WORD 三次样条插补 inches,mm/min 多面体加工的速度,inch, mm/min 路径参考 按照进给率设定路径轴, 即, 根据所确定的轴设定进给率, 例如: FGROUP (X,Y)

FGROUP(X,Y,Z…)

加速度 ACC[axis ] Jerk 震动 SOFT

可编程的加速度为最大加速度百分比

BRISK

震动极限(机床数据中的最大震动值) JOG_AND POS_MAX_JERK (手动和定位时) MAX_AX_JERK.MAX_PATH_JERK (路径方式) 无震动时极限

Feedforward 前馈控制 FFWON 前进给控制 on FFWOF 前进给控制 off 4.1.3 5 轴加工功能 转换 TRAORI 转换 1 有效 TRAORI(1) 转换 1 有效 TRAORI(2) 转换 2 有效 TRAORI(1,…,…,…) 转换 1 有效, 一般转换功能, 基本方向矢量中附加 3 个参数 TRAORI(2,…,…,…) 转换 2 有效, 一般转换功能, 基本方向矢量中附加 3 个参数 TRAFOOF 转换功能无效 方向编程 ORIEULER ORIRPY

根据基本欧拉角(默认)进行方向编程 根据基本 RPY 角进行方向编程 如果设置¥MC_ORI_DEF_WITH_G_CODE=1,以上两功能才能有效, 否则要确定基本的机床数据 它们之间的区别是机床数据$MC_ORIENTATION_IS_EULER A2=…B2=…C2=… 欧拉角或 RPY 角 A3=…B3=…C3=… 笛卡尔方向矢量 XH=…YH=…ZH=… 带 A3=…等的 ORIVECT 或 ORIPLANE ORICURVE 无论是带有 BSPLINE 功能, 还是带有 POLY 多面体定义 的功能, 对上表面直线或几何圆执行直线插补, 与速度无关 LEAD,TILT LEAD 和 TILT 角是相对于正常矢量和路径切线而言的, 通过 A4=…B4=… C4=…和 A5=… B5=..C5=…来确定程序段开始和结尾

的处的正常矢量 只有在 ORIPATH 功能下是有效的 方向参考 ORIMKS ORIWKS

方 向 矢 量 的 基 准 系 统 是 基 本 坐 标 系 统 , 如 果 $MC_ORI_IPO_WITH_G_CODE = 0 , 它的功能与 ORIAXES 相同. 方 向 矢 量 的 基 准 系 统 是 工 件 坐 标 系 统 , 如 果 $MC_ORI_IPO_WITH_G_CODE=0, 它的功能与 ORIVECT 相同

方向插补 如果设定$MC_ORI_IPO_WITH_G_CODE = 1, 以下 G 代码才是有 效的 轴插补 如果 POLY 为有效, 可以使用多面体功能执行机床轴的直线插补或 旋转轴的插补功能 方向矢量插补 在一个平面中的方向矢量插补(大的圆弧插补) 在一个平面中的插补(大圆弧插补),与 ORIVECT 意思相同 刀具方向是相对于路径而言的,通过正常的法向向量和切线路径形 成一个平面, 来确定结束点处 LEAD 和 TILT 的定义, 也就是说, 路径基准只适用于结束点方向矢量的定义, 从起始方向到结尾方 向都可以执行大圆弧的插补功能, LEAD 和 TILT 功能并不是简 单的前进角度和倾斜角度的问题, LEAD 可以确定由正常矢量和路 径切线形成的平面的旋转, 而 TILT 确定围绕正常矢量的旋转情况, 即,这两个功能都可以确定坐标系中的角度和半径, 该坐标系是由 正常方向矢量作为 Z 轴, 切线作为 X 轴形成的 锥体外圆表面的顺时针插补 锥体外圆表面的逆时针插补 这两种情况都需要: 锥体旋转轴结束方向 A3=…B3=…C3=…或 XH=…YH=…ZH=…: A6,B6,C6 锥孔角: NUT=… 通过 A7=…B7=…C7=…确定锥体的中间方向, 锥体外圆表面的插补 还需要: 结尾方向 A3=…B3=…C3=…或 XH=…YH=…ZH=… 带切线转换的锥体外圆表面上的插补, 还需要; 结尾方向 A3=…B3=…C3=…或 XH=…YH=…ZH=… 在这里, 还可以编程 POLY, PO(PHI)=…PO(PSI), 建立大圆弧插补 功能, 编程前进角度和倾斜角度. 多项功能有与所给出起始方向和结 尾 方 向 的 大 圆 弧 插 补 相 同 的 锥 体 插 补 功 能 , 用 ORIVECT, ORIPLANE,ORICONCW,ORICONCCW,ORICONIO 和 ORICONTO

ORIIAXES

ORIVECT ORIPLANE ORIPATH

ORICONCW ORICONCCW

ORICONIO

ORICONTO

编程多项功能 ORICURVE 根据刀尖的运动和刀具第二个点的运动来确定方向的插补. XH=…YH=…ZH=…和 BSPLINE 一起确定第二个点的路径作为仿 形多边形, 和 POLU 一起确定以下功能: PO[XH]=(xe,x2,x3,x4,x5) PO[YH]=(ye,y2,y3,y4,Y5) PO[ZH]=(ze,z2,z3,z4,z5) 如果 BSPLINE 或 POLY 的其他信息为无效信息, 只能从起始方向 到结尾方向上执行直线插补功能 4.1.4 刀具半径校正 G40 使所有变量无效 G41 在圆周铣削中激活左方向补偿功能 G42 在圆周铣削中激活右方向补偿功能 G450 G451 2 1/2D 外圆铣削 CUT2D CUT2DF 3D 外圆铣削 CUT3DC ORID ORIC 平面铣削 CUT3DFS CUT3DFF CUT3DF 外角圆 (所有补偿方式) 外角处的交叉点横移 (所有补偿方式)

用 G17-G19 确定补偿面的 2 1/2D COMPENSATION 由框架结构确定补偿面的 2 1/2D COMPENSATION

与路径切线和刀具方向相垂直的补偿 在外角处插入的圆程序段上没有方向变化, 在直线程序段中执行方向 运动 用圆扩展横移路径,在圆上逐步执行换向操作

方向恒定(3 轴), 用 G17-G19 确定坐标系中 Z 轴方向上的刀具面, 结 构不受影响 方向恒定(3 轴), 根据结构特定确定当前坐标系中 Z 轴方向上的刀具 带刀具换向的 5 轴功能

特定表面中的 3D 外圆铣削 - 外圆和平面铣削组合 CUT3DCC 加工面轮廓的 NC 程序 CUT3DCCD 刀尖路径的 NC 程序 5. 框架结构 可编程的框架结构 TRANS X… Y… Z… ATRANS X… Y… Z… ROT X… Y… Z… AROT X…Y… Z… ROTS X… Y… Z…

绝对位置偏移 根据工件的位置产生的相对位置偏移 绝对坐标旋转 根据当前工件的位置产生的相对位置坐标旋转 通过两个角确定的绝对坐标旋转, 这两个角是倾斜面和主平面的交 线所形成的角

AROTS X…Y… 根据旋转角度和当前的工件结构产生的相对位置旋转 RPL=… 平面内的旋转 MIRROR X… Y… Z… 绝对镜象 AMIRROR X… Y… Z… 根据工件的位置产生的相对位置镜象 SCALE X… Y… Z… 绝对比例 ASCALE X… Y… Z… 根据工件的位置产生的相对比例 结构操作 使用该功能确定结构变量 CTRANS (X… Y… Z…) 绝对位置偏移 CROT (X… Y… Z…) 绝对位置旋转 CROTS (X… Y… Z…) 绝对位置旋转 CMIRROR (X… Y… Z…) 绝对位置镜像 CSCALE (X… Y… Z…) 绝对比例 FRAME=CTRANS(…) : CROT (X… Y… Z…) : CMIRROR (X… Y… Z…) 特殊结构 TOFRAME TOFRAMEX TOFRAMEY TOFRAMEZ TOROT TOROTX TOROTY TOROTZ

刀具结构, 刀具在 Z 轴方向上的坐标系 刀具结构, 刀具在 X 轴方向上的坐标系, 刀尖位置为零位 刀具结构, 刀具在 Y 轴方向上的坐标系, 刀尖位置为零位 刀具结构, 刀具在 Z 轴方向上的坐标系, 刀尖位置为零位, 与 TOFRAME 功能 刀具结构, 刀具方向上 Z 轴 坐标系, 只包含 TOFRAME 的旋转 数据, 零位保持不变. 刀具结构, 刀具方向上 X 坐标系, 只包含 TOFRAME 的旋转 数据, 零位保持不变 刀具结构, 刀具方向上 Y 轴 坐标系, 只包含 TOFRAME 的旋 转数据, 零位保持不变 刀具结构, 刀具方向上 Z 轴 坐标系, 只包含 TOFRAME 的旋 转数据, 零位保持不变.

4.2 索引 A ADIS 3.14 B 寻找程序段 C CAM 1.19 压缩功能 1.20, 3.12 锥体面插补 ORICONCW 1.24 连续路径方式 3.14 坐标系 1.17 拐角测量 CYCLE961 2.10 拐角倒圆 1.20 曲线插补 ORICURVE 1.28 CUT3D…3.21 CUT3DCC 1.15 CUTSDF 1.14 CYCLE800 2.9, 2.11 CYCLE832 1.21, 2.25, 3.9 CYCLE961 2.10, 2.12 CYCLE971 2.15 CYCLE978 2.10, 2.12 CYCLE998 2.9, 2.11 E 接地 2.16 EXCALL 2.16, 2.22 F 前进给控制 3.16 进给率 3.18 结构 2.21 结构 1.17 G I 斜面测量 CYCLE998 2.9 中断 2.20 J 震动极限 3.16 K 非运动编程 1.10 LEAD 3.8 直线插补 Oriaxis 1.23 机床运动 机床运动 1.9 测量功能 2.8 测量功能 2.17 N 连网 2.16 下降轴 1.19 O ORIAXES 1.23 ORICONCCW 1.24 ORICONCW 1.24 ORICONIO 1.24 ORICONTO 1.24 方向 1.23, 3.6, 3.19 P PCU 20 2.16 PCU 50 2.16 极点 1.26 极点 1.26 程序结构 1.22, 2.18 加工顺序 CAD CAM CNC 1.19 Q

测量工具 2.13 大圆弧插补 1.25 ORIVECT 1.24 H 快速加工速度设置 快速加工速度设置

1.21 2.25,3.9K

快速视图功能 R 半径变化 1.14 REPOS (重新定位) 2.20 刀具回退功能 2.21

S 串行接口 Shopmill SOFT Spigots 仿形方向 子程序 表面 表面方向矢量 旋转 CYCLE800 T 程序检测 探头 TCP 刀尖 TILT 刀具偏移 刀具偏移数据 刀具补偿 刀具半径补偿 刀具类型 铣削类型 TOROT TOROTOF TRAOPI Z 零位

2.16 2.28 3.18 2.28 1.26 1.22 1.14 3.6 2.9 2.17 2.2 1.15, 2.13 3.8 3.21 2.14 1.16 1.14 2.13 2.20 2.21 1.21 2.2


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西门子840D G指令
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西门子840D数控系统的特点
数控系统的特点: 西门子 840D 数控系统的特点: 西门子 840D 是 90 年代后期的全数字化高度开放式数控系统, 它与以往数控 系统的不同点是数控与驱动的接口信号是...
西门子840D系统通道、方式组功能
西门子 840D 系统通道、方式组功能在双刀架重型卧式车床上的应用 要:本文介绍了西门子 840D 数控系统双通道、双方式组的概念以及目前在我公司双刀架数控重型卧式车床...
840D常用编程实例
840D常用编程实例_机械/仪表_工程科技_专业资料。几种很实用的编程,有难有易,...西门子840D数控系统常用... 4页 1下载券 喜欢此文档的还喜欢 Siemens...
西门子840d数控编程实例一本通_图文
西门子840d数控编程实例一本通_机械/仪表_工程科技_专业资料。本书为公司内部培训教材,以实际加工为案例讲解详细,由浅入深,是学习编程的好资料(目录在上传是出现...
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