課題7：加工中心認識項目

1、課題7：加工中心認識項目7.1任務：定位孔板的加工定位孔板零件如圖2.1.1所示，在400mm×300mm×70mm板料上加工4個30H7通孔、2個40H7盲孔、4個M10的螺紋孔，零件上下表面和臺階面已加工至尺寸。圖2.1.1 定位孔板零件圖7.2 加工中心加工對象加工中心是在數(shù)控銑床的基礎上發(fā)展起來的。它和數(shù)控銑床有很多相似之處，主要區(qū)別在于增加了刀庫和自動換刀裝置，能自動更換刀具對工件進行多工序加工。通過在刀庫上安裝不同用途的刀具，加工中心可在一次裝夾中實現(xiàn)零件的銑、鉆、鏜、鉸、攻螺紋等多工序加工。隨著工業(yè)的發(fā)展，加工中心將逐漸取代數(shù)控銑床，成為一種主要的加工機床。7

2、.3換刀相關(guān)指令與長度補償指令1自動返回參考點G28指令 機床參考點（R）,是機床上一個特殊的固定點，一般位于機床坐標系原點的位置，可用G28指令移動刀具到這個位置。在加工中心上，機床參考點一般為主軸換刀點，使用自動返回參考點G28指令主要用來進行刀具交換準備。格式：G28 X_Y_Z_； 式中，X、Y、Z為中間點在工件坐標系中的坐標值。該指令將刀具以快速移動速度向中間點(X Y Z )定位，然后從中間點以快速移動的速度移動到原點。如G90 G28 X100.0 Y100.0,執(zhí)行該程序段時，刀具從當前點移動到參考點的路線如圖2.1.5所示。在立式加工中心編程中，G91 G28 Z0比較常見，

3、該程序段表示主軸由當前Z坐標（中間點，X、Y坐標保持不變）快速移動到機床坐標系的Z軸零點。G90 G28 Z0則表示主軸快速移動到工件坐標系的Z軸零點（中間點，X、Y坐標保持不變），然后快速移動到機床坐標系的Z軸零點。在G28中指定的坐標值（中間點）會被記憶，如果在其他的G28指令中，沒有指定坐標值，就以前G28指令中指定的坐標值為中間點。3換刀功能及應用（1）T指令T指令用來選擇機床上的刀具，如T02表示選2號刀，執(zhí)行該指令時刀庫將2號刀具放到換刀位置做換刀準備。（2）M06 指令M06 指令實施換刀，即將當前刀具與T指令選擇的刀具進行交換。（3）自動換刀程序的編寫 無機械手的加工中心換刀程

4、序T02 M06或M06 T02；換刀程序的含義：將2號刀具安裝到主軸上。換刀過程：先把主軸上的舊刀具送回到它原來所在的刀座上去，刀庫回轉(zhuǎn)尋刀，將2號刀轉(zhuǎn)換到當前換刀位置，再將2號刀裝入主軸。無機械手換刀中，刀庫選刀時，機床必須等待，因此換刀將浪費一定時間。 帶機械手的加工中心換刀程序T02； 刀庫選刀(選2號刀) 使用當前主軸上的刀具切削 M06； 實際換刀，將當前刀具與2號刀進行位置交換（2號刀到主軸） 使用當前主軸上的刀具切削T05； 下一把刀準備(選5號刀) 使用當前主軸上的刀具切削這種換刀方法，選刀動作可與前一把刀具的加工動作相重合，換刀時間不受選刀時間長短的影響，因此換刀時間較短。

5、4刀具長度補償（1）長度補償?shù)哪康牡毒唛L度補償功能用于在Z軸方向的刀具補償，它可使刀具在Z軸方向的實際位移量大于或小于編程給定位移量。有了刀具長度補償功能，當加工中刀具因磨損、重磨、換新刀而長度發(fā)生變化時，可不必修改程序中的坐標值，只要修改存放在寄存器中刀具長度補償值即可。其次，若加工一個零件需用幾把刀，各刀的長度不同，編程時不必考慮刀具長短對坐標值的影響，只要把其中一把刀設為標準刀，其余各刀相對標準刀設置長度補償值即。（2）長度補償指令格式：G43(G44) G00(G01) Z H ；G49 G00(G01) Z ；G43為刀具長度正補償，G44為刀具長度負補償，G49為取消刀具長度補償指

6、令，均為模態(tài)G代碼。格式中，Z值是屬于G00或G01的程序指令值。H為刀具長度補償寄存器的地址字，它后面的兩位數(shù)字是刀具補償寄存器的地址號，如H01是指01號寄存器，在該寄存器中存放刀具長度的補償值。在G17的情況下，刀具長度補償G43、G44只用于Z軸的補償，而對X軸和Y軸無效。執(zhí)行G43時，Z基準刀Z指令值+H ；執(zhí)行G44時，Z基準刀Z指令值-H 。例：鉆圖2.1.6所示的孔，設在編程時以主軸端部中心作為基準刀的刀位點。鉆頭安裝在主軸上后，測得刀尖到主軸端部的距離為100mm，刀具起始位置如圖中所示。鉆頭比基準刀長100mm，將100mm作為長度偏置量存入H01地址單元中。加工程序為：N

7、10 G92 X0 Y0 Z0； 坐標原點設在主軸端面中心N20 S300 M03； 主軸正轉(zhuǎn)N30 G90 G43 G00 Z-245 H01；鉆頭快速移到離工件表面5mm處N40 G01 Z-270 F60； 鉆頭鉆孔并超出工件下表面5mmN50 G49 G00 Z0； 取消長度補償，快速退回圖2.1.6 刀具長度補償實例在N30程序段中，通過G43建立了刀具長度補償。由于是正補償，基準刀刀位點（主軸端部中心）到達的Z軸終點坐標值為（-245+（H01）mm=-145mm，從而確保鉆頭刀尖到達-245mm處。同樣，在N40程序段中，確保了鉆頭刀尖到達-270mm處。在N50中，通過G49取

8、消了刀具長度補償，基準刀刀位點（主軸端部中心）回到Z軸原點，鉆頭刀尖位于-100mm處。（3）刀具長度補償量的確定方法一： 依次將刀具裝在主軸上，利用Z向設定器確定每把刀具Z軸返回機床參考點時刀位點相對工件坐標系Z向零點的距離，如圖2.1.7所示的A、B、C（A、B、C均為負值，即各刀具刀位點剛接觸工件坐標系Z向零點處時顯示的機床坐標系Z坐標），并記錄下來。圖2.1.7 刀具長度補償量的確定 選擇一把刀作為基準刀（通常為最長的刀具），如圖中的T03，將其對刀值C作為工件坐標系中Z向偏置值，并將長度補償值H03設為0。 確定其他刀具的長度補償值，即H01=±A-C，H02=±

9、B-C。當用G43時，若該刀具比基準刀長則取正號，比基準刀短取負號；用G44時則相反。方法二： 工件坐標系中（如G54）Z向偏置值設定為0，即基準刀為假想的刀具且足夠長，刀位點接觸工件坐標系Z向零點處時顯示的機床坐標系Z值為零。 通過機內(nèi)對刀，確定每把刀具刀位點剛接觸工件坐標系Z向零點處時顯示的機床坐標系Z坐標（為負值），G43時就將該值輸入到相應長度補償號中即可，G44時則需要將Z坐標值取反后再設定為刀具長度補償值。7.4任務決策和執(zhí)行 1圖樣分析根據(jù)圖樣需加工4×30H7導柱孔，孔距為300±0.015、200±0.015，孔邊距50±0015，孔軸

10、線對底面A的垂直度公差為0.015，表面粗糙度為Ra1.6m；2×40H7孔，孔距為120±0.015，表面粗糙度為Ra1.6m；4×Ml0螺紋孔，深25。零件上下表面和臺階面已加工至尺寸。2工藝分析與設計4×30H7導柱孔為7級精度孔，垂直度要求為0.015mm，底孔可鉆削完成，考慮其垂直度要求，采用鏜孔加工消除鉆孔時產(chǎn)生的軸線偏斜影響，最后用鉸刀完成孔的精加工。2×40H7孔為盲孔，孔底為平面，精度為7級，可采用鉆孔、粗銑、精銑孔方式完成。螺紋孔鉆底孔，然后攻螺紋完成。工藝過程如下：1) 鉆中心孔 因鉆頭定位性不好，先采用中心鉆鉆出中心孔。

11、 2) 鉆底孔 用29mm鉆頭鉆出4×30H7底孔，2×40H7孔鉆深到29.8mm，用8.7mm鉆頭鉆出4×Ml0螺紋底孔。 3) 粗銑孔 用25mm立銑刀粗銑2×40H7到39.8mm，切削深度分兩層完成。 4) 鏜孔 用29.8mm鏜刀對30H7孔進行鏜孔，糾正鉆孔時軸線的偏斜，并且保證鉸孔時加工余量。5) 鉸孔 用鉸刀鉸4×30H7到尺寸。 6) 精銑孔 用25mm立銑刀精銑40H7孔到尺寸。 7) 攻螺紋孔 用M10mm絲錐攻螺紋到尺寸。 3裝夾方案用精密平口鉗裝夾工件，保證工件下表面水平，基準面與X向平行，夾緊時注意工件是否產(chǎn)生上浮

12、。 4刀具與工藝參數(shù) 見表2-1、表2-2。表2-1 數(shù)控加工刀具卡單 位數(shù)控加工刀具卡片產(chǎn)品名稱零件圖號零件名稱程序編號序號刀具號刀具名稱刀 具補償值刀補號直徑長度半徑長度半徑長度1T01中心鉆5mmH012T02麻花鉆29mmH023T03麻花鉆8.5mmH034T04立銑刀25mm12.6D04H045T05鏜刀29.8mmH056T06鉸刀30H7H067T07絲錐M10H07T04立銑刀25mm12.5（根據(jù)測量值定）D05H04表5-2 數(shù)控加工工序卡單 位數(shù)控加工工序卡片產(chǎn)品名稱零件名稱材 料零件圖號工序號程序編號夾具名稱夾具編號設備名稱編制審核工步號工步內(nèi)容刀具號刀具規(guī)格主軸轉(zhuǎn)

13、速/（r/min）進給速度/（mm/min）背吃刀量/mm1鉆所有孔的中心孔T015mm中心鉆1250302鉆4×30H7底孔，鉆2×40H7底孔深度到29.8mmT0229mm麻花鉆300303鉆M10螺紋底孔T038.5mm麻花鉆600604粗銑2×40H7孔到39.8mm，深度29.8 mmT0425mm立銑刀4001605鏜4×30H7孔到29.8 mmT0529.8mm鏜刀300506精鉸4×30H7孔到尺寸T0630H7鉸刀80307精銑2×40H7孔到尺寸T0425mm立銑刀6001608攻M10螺紋T07M10絲錐60

14、90（4）程序編制工件坐標系X、Y軸原點設置在工件右下角，Z軸原點設在零件最高表面上。程序如下（立式加工中心，無機械手換刀）。O0010； 主程序名N10 G17 G21 G40 G54 G80 G90 G94 ； 程序初始化N20 G28 G91 Z0； 回換刀點N30 G00 G90 G54 X-50.0 Y50.0 M03 S400； 建立工件坐標系，快速定位到點N40 G43 Z10.0 H01； 長度補償N50 G98 G81 Z-16.0 R-5.0 F100； 中心鉆孔循環(huán)N60 Y250.0； N70 X-350.0； N80 Y50.0； N90 G99 X-140.0 Z-

15、6.0 R5.0； N100 Y250.0； N110 X-260.0； N120 Y50.0；N130 Y150.0；N140 X-140.0；N150 G80 M05；N160 G28 G91 Z0； 回換刀點N170 G28 X0 Y0；N180 T02 M06； 換2號刀N190 G00 G90 G54 X-50.0 Y50.0 M03 S300；N200 G43 Z10.0 H02； N210 G99 G83 Z-79.0 R15.0 Q5.0 F30； 鉆30底孔N220 Y250.0；N230 X-350.0；N240 Y50.0；N250 G80；N260 G00 X-140.

16、0 Y150.0；N270 G99 G83 Z-29.8 R5.0 Q5.0 F30； 鉆40底孔 N280 X-260.0；N290 G80 M05；N300 G28 G91 Z0；N310 G28 X0 Y0；N320 T03 M06； 換3號刀N330 G00 G90 G54 X-140.0 Y50.0 M03 S600；N340 G43 Z10.0 H03； N350 G99 G83 Z-28.0 R5.0 Q5.0 F60； 鉆M10螺紋底孔N360 Y250.0；N370 X-260.0；N380 Y50.0；N390 G80 M05N400 G28 G91 Z0；N410 G28

17、 X0 Y0；N420 T04 M06； 換4號刀 N430 G00 G90 G54 X-140.0 Y150.0 M03 S400； 定位在第一個40孔上N440 G43 Z50 H04； 銑刀長度補償N450 Z5.0；N460 G01 Z-15.0 F160； 第一次銑削深度下刀N470 G91 G41 X5.0 Y-15.0 D04； N480 M98 P0001； 調(diào)用銑削子程序 N490 G90 Z-29.8 F160； 第二次銑削深度下刀 N500 G01 G91 G41 X5.0 Y-15.0 D04； N510 M98 P0001； 調(diào)用銑削子程序 N520 G90 G00

18、X-260.0 Y150.0； 定位在第二個40孔上N530 G01 Z-15.0 F160； 第一次銑削深度下刀N540 G91 G41 X5.0 Y-15.0 D04； N550 M98 P0001； 調(diào)用銑削子程序N560 G90 G01 Z-29.8 F160； 第二次銑削深度下刀 N570 G91 G41 X5.0 Y-15.0 D04；N580 M98 P0001； 調(diào)用銑削子程序N590 M05；N600 G28 G91 Z0；N610 G28 X0 Y0；N620 T05 M06； 換5號刀 N630 G00 G90 G54 X-50.0 Y50.0 M03 S300；N640

19、 G43 Z10.0 H05；N650 G98 G85 Z-75.0 R-5.0 F50； 粗鏜30孔N660 Y250.0；N670 X-350.0；N680 Y50.0；N690 G80 M05；N700 G28 G91 Z0；N710 G28 X0 Y0； N720 T06 M06； 換6號刀N730 G00 G90 G54 X-50.0 Y50.0 M03 S80； 鉸30孔N740 G43 Z10.0 H06；N750 G98 G85 Z-75.0 R-5.0 F30；N760 Y250.0；N770 X-350.0；N780 Y50.0；N790 G28 G91 Z0；N800 G80 M05；N810 G28 G91 Z0；N820 G28 X0 Y0；N830 T04 M06； 換4號刀N840 G00 G90 G54 X-140.0 Y150.0 M03 S400； 定位在第一個40孔上N850 G43 Z50.0 H04； N860 Z10.0；N870 G01 Z-30.0 F160；N880 G91 G41 X5.0 Y-15.0 D05； 半徑補償D05 N890 M98 P000