加工中心操作编程实例

1第六章加工中心编程一、加工中心类型简介二、加工中心编程特点三、编程实例四、练习与思考休息休息2§6.1加工中心类型简介加工中心（MachineCenter）是由数控铣、数控钻镗类机床发展而来的，集铣削、钻镗、攻螺纹等各种功能于一体，并配备有规模庞大的刀具库，具有自动换刀功能，是适用于加工复杂工件的高效率、高精度的自动化机床。常用的加工中心一般分四种类型：1.立式加工中心2.卧式加工中心3.复合加工中心4.龙门加工中心休息休息3立式加工中心其主轴垂直于工作台，特点是装夹工件方便，便于操作、观察，适宜加工板材类、壳体类等高度方向尺寸相对较小的工件。休息休息4立式加工中心（图6-1）：图6-1休息休息5卧式加工中心其主轴是水平设置的，工作台是具有精确分度的数控回转工作台，可实现工件一次装夹的多工位加工，定位精度高，适合箱体类零件的批量加工，但装夹不方便，观察不便，且体积大，价格高。休息休息6卧式加工中心休息休息7复合加工中心是指在一台加工中心上有立、卧两个主轴或主轴可90°改变角度，即由立式改为卧式，或由卧式改为立式，如图6-3所示。主轴自动回转后，在工件一次装夹中可实现顶面和四周侧面共五个面的加工。复合加工中心主要适用于加工外观复杂、轮廓曲线复杂的小型工件，如叶轮片、螺旋桨及各种复杂模具。休息休息8复合加工中心休息休息9龙门加工中心是指在数控龙门铣床基础上加装刀具库和换刀机械手，以实现自动换刀功能，达到比数控铣床更广泛的应用范围。不同类型的加工中心，配备的数控系统将会有所不同，其加工指令代码的意义及程序格式均可能存在着差异。本章仅对加工中心编程的一般特点，说明加工中心程序编制的方法与步骤。实际工作中应严格按照数控系统说明书规定的格式执行。休息休息10§6.2加工中心编程的特点加工中心将数控铣、数控钻镗的功能集于一身，并装有刀具库及自动换刀装置，所以加工中心程序的编制比功能单一的数控机床要复杂得多，这里仅介绍一般的方法步骤及常用的指令代码。一、一般编程的方法步骤二、加工中心常用指令代码休息休息11一、一般编程的方法步骤1．首先进行合理的工艺分析2．留出足够的换刀空间3．合理地安装刀具4．加工程序应便于检查和调试5．校验加工程序休息休息121．合理的工艺分析由于用加工中心进行零件加工的工序较多，使用的刀具种类多，往往在一次装夹下，要完成粗加工、半精加工和精加工的全部工序，所以在进行工艺分析时，要从加工精度和加工效率两个方面来考虑。理想的加工工艺不仅能保证加工工件合格，还应使加工中心的功能得到合理的应用和充分发挥.休息休息132.要留出足够的换刀空间因为刀库中刀具的直径和长度不可能相同，自动换刀时要注意，避免与工件相撞，换刀位置宜设在远离工件的机床原点或机床参考点。休息休息143．合理地安装刀具根据加工工艺，按各个工序的先后顺序，合理地把预测好直径、装卡长度的刀具按顺序装备在刀具库中，保证每把刀具安装在主轴上之后，一次完成所需的全部加工，避免二次重复选用。编程人员应将所用刀具详细填写刀具卡片，以便机床操作人员在程序运行前，根据实际加工状况，及时修改刀具补偿参数休息休息154．加工程序应便于检查和调试在编写加工程序单时，可将各个不同的工序写成不同的子程序，主程序主要完成换刀和子程序的调用。这样便于每一道工序独立进行程序调试，也便于因加工顺序不合理而作出重新调整。休息休息165．校验加工程序对编制好的加工程序要进行检查校验，可由机床操作人员选用“试运行”开关进行。主要检查刀具、夹具、工件之间是否发生干涉碰撞，加工切削是否到位等。休息休息17二、加工中心常用指令代码数控铣、数控钻镗编程中介绍的准备功能代码（G）和辅助功能代码（M）在加工中心编程中依然有效。由于加工中心可进行多工位加工，并频繁地自动换刀，故常常在一个程序中用到多个坐标系和换刀及刀具长度补偿指令。1．工件坐标系指令2．换刀指令3．刀具长度补偿指令休息休息18前面已经介绍过，G92、G54~G59为建立工件坐标系指令。机床一旦开机回零，监视屏即显示主轴上刀具卡盘端面中心在机床坐标系中的即时位置，而程序员是按工件坐标系编写加工程序的，故需要G92或G54~G59指令建立工作坐标系与机床坐标系偏置位置关系。使用G92时，操作人员必须在机床回零后，通过碰刀的方式预先测出刀具中心相对于工件坐标系原点的偏置量，并由程序员编入程序中，如图6-4所示，指令G92X400．Y200．Z300．即建立了工件坐标系与机床坐标系的偏置关系，也指出了刀具中心在工件坐标系中的当前位置，即程序中刀具的起点位置。1.工件坐标系指令休息休息19图6-4休息休息20用G54~G59等指令建立坐标系时，程序员不需要预先知道当前刀具中心相对于工件坐标系的位置关系，可直接按工件坐标系原点编程。加工时，由机床操作人员按程序员所设定的各工件局部坐标系原点在机床坐标系中的不同位置，分别输入到与G54~G59相对应的偏置寄存器中。程序中若使用G54所设的工件坐标系时，只需在位置坐标前直接写G54即可，数控系统会自动调出G54偏置寄存器中存放的偏置量，建立起当前工件坐标系与机床坐标的相对位置关系。加工中心编程时，常使用G54~G59指令来指定工件坐标系。休息休息212．换刀指令换刀指令由T、M06构成。T__为选刀指令，一般为T00~T99，T00为刀具库中的空刀位，不安装刀具。一般在加工程序结束前，要把主轴上的刀送回刀具库中，执行T00M06即可。T01~T99为1~99号刀具位置。如果要用3号刀，则T03的功能就是把刀具库中3号刀位上的刀转至待取位置。M06为换刀指令，当执行M06时，自动换刀装置把待取位置上的刀与主轴上的刀同时取下并相互交换位置。一般选刀和换刀分开执行，选刀动作可与机床加工同时进行，即利用切削时间选好刀具；而换刀必须在主轴停转条件下进行，因此换刀动作指令M06必须编在用“新刀”进行加工的程序段之前，等换上“新刀”启动主轴后，方可进行下面程序段的加工。休息休息22一般加工中心换刀前要执行G28指令，使主轴刀具卡盘端面中心返回机床参考点。机床参考点是数控机床上一个固定的基准点。有的机床其机床坐标系的原点与机床参考点为同一位置，有的机床参考点与机床坐标系原点不重合，还有的机床具有多个机床参考点。通常机床执行回零操作时，主轴上刀具卡盘的端面中心也同时返回机床参考点。在执行G28指令前，必须取消刀具的半径补偿和长度补偿。G28的使用格式如下：G53G28X__Y__Z__休息休息23其中，G53为机床坐标系指令，X__Y__Z__为机床坐标系中的位置坐标，该指令的意义是刀具经过中间点X__Y__Z___返回机床的参考点，X__Y__Z__是刀具回机床参考点途中必须经过的中间位置。如要换T03作为下一工序的使用刀具，其指令程序段为：休息休息24T03选T03号刀具…G40G49换刀前取消当前使用刀具（非T03号刀）的半径补偿和长度补偿G53G28Z0M06通过机床坐标系Z轴零点返回机床参数点，执行换刀动作M06，把T03装在主轴上。休息休息25注意：G53指令仅在当前程序段有效。数控系统不一样，返回参考点的指令也不尽相同，一般FANUC系列使用G28指令回机床参考点，有的数控系统可能会使用其他代码作为返回机床参考点的指令。实际编程中以数控系统说明书的规定为准。休息休息263.刀具长度补偿指令刀具中心运行时要经常变换刀具，而每把刀具的长度是不可能完全相同的，所以在程序运行前，要事先测出所有刀具在装卡后刀尖至Z轴机械原点校准面的距离即装卡高度，并分别存入相应的刀具长度补偿地址H__中，程序中在更换刀具时，只需使用刀具长度补偿指令并给出刀具长度的补偿地址代码即可见图6-5（a）。关于长度补偿指令有3个：G43、G44、G49。休息休息27休息休息28G43是刀具长度正补偿指令，即把刀具向上抬G44是刀具长度负补偿指令，即把刀具向下降G49是取消刀具补偿指令（在更换刀具前应取消刀具长度补偿状况），一般是使用方式为：G01G43Z0H01G01G43Z0H02其中，H01H02分别为1号、2号刀的长度补偿地址。H01H02地址中分别存放着1号、2号刀的长度补偿量。休息休息29上述两段指令均可保证1、2号刀具的刀尖落在工件坐标系的Z=0平面上。实际加工时，操作人员还可根据加工工况，使一把刀具有一个以上的长度补偿量，分别存入不同刀具长度补偿地址中，通过调用不同的长度补偿量，实现同一程序的分层加工。休息休息30§6.3加工中心编程实例板材类零件加工编程实例。例6-1图6-6a为成型零件图，图6-6b为加工坯料图，试编制加工程序。工艺过程可分为以下几步：先用中心钻、钻头、锪刀进行孔加工，再对中间凸台盘部分进行粗、精加工，精加工余量为0.5mm，其中4段R39圆弧可用镜像编程，4个缺口可考虑用子程序调用方式处理。需要进行数值计算的是4段R39圆弧的圆心，因是对称的，故仅计算处于第一象限的圆弧的圆心即可。休息休息31休息休息32程序编制步骤：1．切削点的数值计算2．确定加工工序3．填写刀具卡片4.编写程序清单休息休息331．数值计算工件坐标系原点设在工件上表面对称中心，由零件图6-6a可知，R39圆弧的圆心距工件坐标系原点为80，且位于X轴、Y轴夹角的平分线上。设圆心坐标为（XR，YR），则XR=YR=80cos45°=56.569休息休息342．加工工序1）用中心钻按零件图6-6a所示的五孔中心位置打五个定位孔，深1mm。2）用φ14的钻头在五个定位孔的基础上钻五个通孔。3）用φ20的锪刀，锪四个沉头孔，深度为2mm。4）φ33的锪刀，锪中心孔，深度为9mm。5）用φ16的立铣刀粗、精加工中间凸台部分，每次切削深度≤2mm，粗加工留0.5mm的余量。6）用φ10的立铣刀加工凸台上的四个豁口及中心方孔。休息休息353．刀具卡片刀具刀具刀具装卡长度补偿代码刀具半径补偿代码主轴进给代码名称长度与补偿值直径与补偿值转速T01φ330.85H0130.85S800F50中心钻T02φ1460.21H0260.21S600F50钻头T03φ2040.73H0340.73S500F60锪刀T04φ3350.86H0450.86S300F60锪刀T05φ16150.49H05150.49φ16.02D5110.01立铣刀D528.51D538.01S500F100T06φ10120.18H06120.18φ10D615S800F60休息休息36注：1.对于孔加工类的刀具不需要填写直径测量值；2.φ16立铣刀用三个半径补偿值，D51代码的补偿值为10.01mm，指刀具沿径向切入2mm；D52代码的补偿值为8.51mm，是为了留出0.5mm的加工余量；D53代码的补偿值为8.01mm，是精加工时刀具半径的实际补偿值。休息休息374.程序清单休息休息38思考与练习1．加工中心有什么功能？2．加工中心编程应注意那些问题？加工中心的编程特点是什么？3．试述加工中心的编程步骤。4．如何合理地安排换刀指令？为什么加工中心换刀时必须取消刀具补偿功能？5．选用合适刀具，加工如图6-7所示的零件。要求精铣上端面，并完成四个沉头螺孔的加工。6．精铣图6-8所示零件凸台，并完成孔加工操作。7．精铣图6-9所示零件中深5mm的内轮廓并完成四个盲孔的加工。8．加工零件如图6-10所示。毛坯是经过预先铣削加工过的规则铝合金材料，尺寸为96×96×50mm3。要求根据图样要求，作出加工方案，填写刀具卡片及编写程序清单。9．图6-11是一个壳体零件简图，加工部位是：铣削上表面，铣宽10mm、深6mm的槽，加工4个M10×1.5的螺孔。要求写出加工工序、刀具卡片及程序清单。