數(shù)控加工中心編程與操作

1、第第5章章 數(shù)控加工中心編程與操作數(shù)控加工中心編程與操作5.1 數(shù)控加工中心加工中心編程概述5.1.1 數(shù)控加工中心的類型數(shù)控加工中心是一種功能較全的數(shù)控加工機床。裝有刀庫及自動換刀裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)自動換刀功能，連續(xù)的對工件各加工表面自動進行銑削、鉆削、鏜孔、攻螺紋和切削螺紋等工序操作，所以可以加工一些復(fù)雜型面的零件，如：凸輪、葉輪、模具等。 1.按主軸空間位置分類1）立式數(shù)控加工中心2）臥式數(shù)控加工中心2.按功能特征分類1）鉆削加工中心2）鏜銑加工中心3）萬能加工中心3.按所用換刀裝置分類1）轉(zhuǎn)塔頭加工中心2）帶刀庫的加工中心4.按工作臺結(jié)構(gòu)特征分類可分為單、雙工作臺和多工作臺加工中心。常見的

2、加工中心是單工作臺和雙工作臺的加工中心兩種形式。 5.按主軸結(jié)構(gòu)特征分類可分為單軸、雙軸、三軸及可換主軸的加工中心。 5.1.2 數(shù)控加工中心加工中心的主要加工對象加工中心是一種工藝范圍較大的數(shù)控加工機床，能進行銑削、鏜削、鉆削和螺紋加工等多項工作，因此適于加工復(fù)雜、工序多、要求高、需用多種類型的普通機床和眾多刀具夾具，且需多次裝夾才能完成的零件。其加工的主要對象可分為箱體類零件、盤板類零件、復(fù)雜曲面、異形件和特殊加工五類。特別適合箱體類零件和孔系的加工。 加工對象1.箱體類零件2.盤板類零件3.復(fù)雜曲面零件4.異形件5. 特殊加工零件5.1.3 數(shù)控加工中心加工中心編程與加工特點加工中心是將

3、數(shù)控銑床、數(shù)控鏜床、數(shù)控鉆床的功能組合起來，并裝有刀庫和自動換刀裝置的數(shù)控鏜銑床，因此，數(shù)控加工中心在加工程序的編制當中，從加工工序的確定，刀具的選擇，進給路線的安排，到數(shù)控加工程序的編制，都比其他機床復(fù)雜。加工中心有其自身的編程特點。 1.加工中心編程特點(1)進行合理的工藝分析，安排加工工序。由于零件加工工序多，使用的刀具種類多，甚至在一次裝夾下，要完成粗、半精、精加工，周密合理地安排各工序加工的順序，有利于提高精度和生產(chǎn)率。加工順序如前所述的按銑大平面、粗鏜孔、半粗鏜孔、立銑刀加工、打中心孔、鉆、攻螺紋、精加工、鉸鏜精銑等的加工次序。(2)根據(jù)批量等情況，決定采用自動換刀還是手動換刀。一

4、般對批量在10件以上，而刀具更換較頻繁時，以采用自動換刀為宜。但當加工批量很小而使用的刀具種類又不多時，把自動換刀安排到程序中，反而會增加機床的調(diào)整時間，當然，這時就相當于把加工中心機床當數(shù)控銑床來使用了。(3)自動換刀要留出足夠的換刀空間。有些刀具直徑較大或尺寸較長，自動換刀時要注意避免發(fā)生撞刀事故。為安全起見，有的機床要求換刀前必須先回到參考點(或Z軸回到參考點高度)后進行換刀。(4)為提高機床利用率，盡量采用刀具機外預(yù)調(diào)，并將測量尺寸填寫到刀具卡片中，以便操作者在運行程序前，及時修改刀具補償參數(shù)。(5)對于編好的程序，應(yīng)認真檢查，并在加工前進行試運行。從編程的出錯率來看，采用手工編程出錯

5、率高，特別是在生產(chǎn)現(xiàn)場，為臨時加工而編程時，出錯率更高，認真檢查程序并進行試運行就更為必要。1.加工中心編程特點續(xù)(6)盡量把不同工序內(nèi)容的程序，分別安排到不同的子程序中，或按工序順序添加程序段號標記。當零件加工程序較多時，為便于程序調(diào)試，一般將各工序內(nèi)容分別安排到不同的子程序中。主程序內(nèi)容主要是完成換刀及子程序調(diào)用的指令。這樣安排便于按每一工序獨立地調(diào)試程序，也便于因加工順序不合理而作出重新調(diào)整。對需要多次重復(fù)調(diào)用的子程序，可考慮采用G91增量編程方式處理其中的關(guān)鍵程序段，以便于在主程序中用M98P_L_方式調(diào)用，這樣可簡化程序量。(7)盡可能地利用機床數(shù)控系統(tǒng)本身所提供的鏡像、旋轉(zhuǎn)、固定循

6、環(huán)和宏指令編程處理的功能，以簡化程序量。(8)對加工時所要使用的第一把刀具，可以把它直接安裝在主軸上，并將這把刀的刀號輸入設(shè)置到某地址號中。這樣，在加工程序的開頭就可以不進行換刀操作。但在程序結(jié)束前必須要有換刀程序段，以便使加工最后用的刀具換為加工開始時用的刀具，使這個程序還能繼續(xù)進行下一個零件的加工。若在調(diào)整時，主軸上先不裝刀，所要用的幾把刀具全裝在刀庫上。在程序的開頭，是換刀的程序段，以使主軸裝上刀具。當然，這次換刀時，主軸上是空的，只是把刀庫上的刀具裝上主軸，后面的程序則與前述相同。 2.加工特點（1）適合加工周期性生產(chǎn)的零件。（2）適合加工高精度工件。（3）適合加工批量生產(chǎn)的零件。（4

7、）適合加工形狀復(fù)雜的零件。（5）其它特點：加工中心還適合于加工多工位、工序集中和難測量的工件。另外，裝夾困難或完全由找正定位來保證加工精度的工件不適合在加工中心上生產(chǎn)。 5.2 數(shù)控加工中心加工中心編程常用指令5.2.1 數(shù)控加工中心加工中心的坐標系與參考點加工中心坐標系包括機床坐標系和工件坐標系，不同的加工中心坐標系略有不同。機床加工時仍然是刀具相對工件發(fā)生運動，即假設(shè)工件相對靜止，刀具在運動。 1.機床坐標系指令 G53 機床坐標系各軸符合右手笛卡爾坐標系準則，是用來確定工件坐標系的基本坐標系，為機床本身固有，由機床生產(chǎn)廠商設(shè)計時制定的。位置由機械擋塊決定，不能隨意更改。該坐標系必須在開機

8、后，通過手動回參考點的操作建立（回零操作）。該參考點是機械原點（零點）。編程格式 （G90）G53 IP_； 其中，IP為絕對尺寸字。 2.工件坐標系工件坐標系是編程人員在編寫程序時，在工件上建立的坐標系。工件坐標系的原點位置為工件原點（編程原點）。理論上工件坐標系的原點可以是任意位置，實際上原點位置是由編程人員為了編程方便以及零件尺寸的直觀性來確定。編程原點的選則應(yīng)注意：（1）編程原點應(yīng)選在零件的尺寸基準上，便于坐標值計算，減少錯誤。（2）編程原點應(yīng)盡量選在精度高的工件表面，以提高零件的加工精度。（3）對稱零件，原點應(yīng)在對稱中心上。（4）一般零件，應(yīng)在工件輪廓的某一角。（5）Z軸方向上零點一

9、般設(shè)在工件表面。（6）對于臥式加工中心，最好把工件零點設(shè)在回轉(zhuǎn)中心上與Z軸連線適當位置上。（7）編程時應(yīng)將刀具起點和程序原點設(shè)在同一處，可以簡化程序，便于計算。1）設(shè)置工件坐標系指令 G92 編程格式 G92 X_ Y_ Z_；2）工件坐標系選擇指令 G54G59 在編程過程中進行編程坐標系（工件坐標系）的平移變換，使編程坐標系的零點偏移到新的位置。FANUXC數(shù)控系統(tǒng)可通過CRT/MDI畫面設(shè)定機床零點到各工件坐標系（G54G59）原點的偏移距離。 G54G59 是模態(tài)指令，在執(zhí)行手動返回參考點之后，系統(tǒng)自動選擇工件坐標系。3.自動返回參考點指令 G28編程格式 G28 IP使用說明 執(zhí)行該

10、指令時，可以使刀具以G00方式經(jīng)中間點快速返回到參考點，中間點的位置由IP決定，IP可以是X、Y、Z軸坐標的任意組合。5.2.2 刀具的選擇刀具選擇總的原則是： 安裝調(diào)整方便，剛性好，耐用度和精度高。在滿足加工要求的前提下，盡量選擇較短的刀柄，以提高刀具加工的剛性。 刀具選擇續(xù)選取刀具時，要使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸相適應(yīng)。 在加工中心中，刀柄作為刀具的重要組成部分，有其自身的特點。 在加工中心上，各種刀具分別裝在刀庫上，按程序規(guī)定隨時進行選刀和換刀動作。 5.2.3 換刀指令加工中心和銑床的最大區(qū)別就在于加工中心能夠?qū)崿F(xiàn)自動換刀功能。在加工中心使用T指令然后使用M06指令來實現(xiàn)自動換

11、刀功能。 常見換刀指令一在程序中先出現(xiàn)T指令，后出現(xiàn)M06指令。編程格式 N_ G28 Z_ T M06； 采用這種方式編程時，在Z軸返回參考點的同時，刀庫開始運動，進行刀具交換，刀具TXX換到主軸上。 常見換刀指令二 在一個程序中先出現(xiàn)M06，后出現(xiàn)T指令。編程指令 N_ G28 Z_ M06 T； 執(zhí)行程序時，首先返回參考點，然后執(zhí)行M06進行主軸換刀。換刀完成后執(zhí)行T指令，因此這種換刀程序完成時，主軸上的刀具并不是T，而是前段換刀程序執(zhí)行后換刀刀位上的刀具。即T要在下個換刀程序出現(xiàn)后被安裝在主軸上。 常見換刀指令三T指令和M06不再同一程序段。編程指令 N_ T； N G28 Z_ M0

12、6； 這種編程格式，在執(zhí)行T功能的同時，也開始執(zhí)行下面的加工程序，選刀時間與加工時間重合，所換刀具為T，編程時也經(jīng)常采用。 5.2.4 孔加工固定循環(huán)指令G73G89因為加工中心包含了數(shù)控銑床的功能，因此兩者的加工指令大部分相同，因此相同部分本章節(jié)不再重復(fù)介紹。在數(shù)控加工中，有些典型的加工工序，是由刀具固定的動作完成，如在加工中心上鉆孔，一般需要快速接近工件、慢速（切削進給）鉆孔、快速回退等固定動作。將這些典型的、固定的幾個連續(xù)動作，用一條G指令來代表，這樣，只需要用單一程序段的指令即可完成加工，這樣的指令稱為固定循環(huán)。固定循環(huán)多用于孔加工，包括鉆孔、鏜孔、攻螺紋等。 1.孔加工固定循環(huán)的動作

13、 孔加工固定循環(huán)通常由以下6個動作構(gòu)成，如圖所示，實線表示切削進給，虛線表示快速進給。動作1：X、Y軸定位；動作2：快速運動到R點（參考點）；動作3：孔加工；動作4：在孔底的動作；動作5：退回到R點（參考點）；動作6：快速返回到初始點?？准庸r需正確設(shè)置3個高度平面，分別為初始平面、R平面和孔底平面。 2.固定循環(huán)的代碼組成 孔加工固定循環(huán)一般格式為：3.固定循環(huán)指令固定循環(huán)的程序格式包括數(shù)據(jù)表達形式、返回點平面、孔加工方式、孔加工數(shù)據(jù)和循環(huán)次數(shù)。其中數(shù)據(jù)表達形式可以用絕對坐標G90和增量坐標G91表示。 固定循環(huán)的程序格式如下：G98（G99）G X Y Z R Q P K F；固定循環(huán)指令

14、可分為以下三類：鉆孔類,包括一般鉆孔和鉆深孔（L/D3）；攻螺紋類，包括右旋攻螺紋和左旋攻螺紋；鏜孔類，包括粗鏜孔、精鏜孔和反鏜孔。 1）鉆孔循環(huán)指令G81、G82指令格式：G98（G99）G81X_Y_Z_R_F_； G98（G99）G82X_Y_Z_R_P_F_；執(zhí)行指令時，如圖所示，刀具先快速定位至X、Y所指定的坐標位置，再快速定位至R點，接著以F所指定的進給速率向下鉆削至Z所指定的孔底位置，最后G99快速退刀至R點或G98返回起始點完成循環(huán)。G81與G82的區(qū)別只在于G82在孔底有暫停動作，時間有P指定。G81通常用于點鉆，G82指令可使孔的表面更光滑，孔底平整，常用于做沉頭臺階孔。2

15、）深孔斷屑循環(huán)指令 G73指令格式：G98（G99）G73X_Y_Z_R_Q_F_如圖所示，鉆頭先快速定位至X、Y所指定的坐標位置，再快速定位至R點，接著以F所指定的進給速率向下鉆削Q所指定的距離后（Q為負值），快速退刀回到距切削深度上方距離d（d值由系統(tǒng)指定）處，然后再向下鉆削Q所指定的距離后，接著快速退刀回到距切削深度上方距離d處，以后依此方式一直鉆孔到Z所指定的孔底位置，最后G99快速退刀至R點或G98返回起始點完成循環(huán)。3）深孔排屑循環(huán)G83指令格式：G98（G99）G83 X_Y_Z_R_Q_F_；如圖所示，鉆頭先快速定位至X、Y所指定的坐標位置，再快速定位至R點，接著以F所指定的進

16、給速率向下鉆削Q所指定距離后，快速退刀回R點，再向下快速定位與前一切削深度上方距離d處，再向下以F進給速率鉆削Q所指定的距離后，再快速退回R點，以后依此方式一直鉆孔到Z所指定的孔底位置，最后G99快速退刀至R點或G98返回起始點完成循環(huán)。G83與G73不同處是G83退刀時每次皆退回到R點，可更好地把切屑帶出孔外，以免切屑將鉆槽塞滿而增加鉆削阻力，更適合深孔鉆削。4）攻右旋螺紋循環(huán)與攻左旋螺紋循環(huán)指令G84、G74指令格式：G98（G99）G74（G84）X_Y_Z_R_（P_）F_G74指令用于攻左旋螺紋，故需先使主軸反轉(zhuǎn)，再執(zhí)行G74指令，則絲攻先快速定位至X、Y所指定的坐標位置，再快速定位

17、到R點，接著以F所指定的進給速率攻螺紋至Z所指定的孔底位置后，主軸轉(zhuǎn)換為正轉(zhuǎn)且同時向Z軸正方向退回至R點，退至R點后主軸快速退回初始平面。G84的加工方式與G74剛好相反，G84指令主軸正轉(zhuǎn)加工到孔底，然后反轉(zhuǎn)返回R點平面，返回到R點平面后恢復(fù)正轉(zhuǎn)。攻螺紋的進給速率（mm/min）導(dǎo)程（mm/r）主軸轉(zhuǎn)速（r/min）在G74、G84攻牙循環(huán)指令執(zhí)行中，進給速率調(diào)整鈕無效，及即使按下進給暫停鍵，循環(huán)在回復(fù)動作結(jié)束之前也不會停止。G74G845）鏜孔循環(huán)G86指令格式G98（G99） G86 X_Y_Z_R_F_；孔的加工過程如圖所示，此指令與G81相同，但在孔底有暫停功能，然后快速退回。該指令

18、退刀前沒有讓刀動作，退回時可能劃傷已加工表面，因此只用于粗鏜孔。 5.3 數(shù)控加工中心加工中心操作簡介5.3.1數(shù)控加工中心加工中心的操作面板各按鍵及功能分別如表5-2和5-3所示。 5.3.2數(shù)控加工中心加工中心的操作方法1.手動回參考點2.手動連續(xù)進給3.選擇和啟動零件程序4.停止、中斷零件程序5.MDI運行6.停止、中斷MDI運行5.4 自動換刀裝置5.4.1刀具的類型與選用原則銑刀主要有：（1）圓柱銑刀。用于臥式銑床上加工平面。 （2）端銑刀。用在立式銑床上加工平面。（3）立銑刀。用于加工平面、臺階、槽和相互垂直的平面。（4）鍵槽銑刀。用于加工各種形狀的鍵槽。 （5）盤形銑刀。盤形銑刀

19、有縫槽銑刀、兩面刃銑刀、三面刃銑刀和錯齒三面刃銑刀。槽銑刀一般用于加工淺槽。兩面刃銑刀用于加工臺階面。三面刃銑刀用于切槽和臺階面。（6）鋸片銑刀。用于切削窄槽或切斷材料。 （7）角度銑刀。角度銑刀有單角銑刀和雙角銑刀，用于銑削溝槽和斜面。（8）成形銑刀。用于加工成形表面數(shù)控加工刀具的選擇。 5.4.2刀庫的形式直線刀庫。盤式刀庫 鏈式刀庫格子盒式刀庫 5.5 數(shù)控加工中心加工中心零件加工編程實例5.5.1 單一孔類零件編程主程序O0001；G91G28Z0.；T1M6；G90G54G0X0.Y0.S500M3；G43H1Z100.；X-65.Y0.；Z5.0；G01Z-8.F50；M98P10

20、0D1(D=8.2)；G01Z-16.F50；M98P100D1(D=8.2)；G01Z-24.F50；M98P100D1(D=8.2)；G00Z100.；M05；G91G28Z0.；T2M6；G90G54G0X0.Y0.S1000M3；G43H2Z100.；X-65.Y0.；Z5.0G01Z-5.F50；M98P100D2(D=5.)；G01Z-10.F50；M98P100D2(D=5.)；G01Z-15.F50；M98P100D2(D=5.)；G01Z-20.F50；M98P100D2(D=5.)；G01Z-24.F50；主程序續(xù)G01Z-24.F50；M98P100D2(D=5.)；G0

21、Z100.；M05；G91G28Z0.；T3M6G90G54G0X0.Y0.S1500M03；G43H3Z100.；G98G81R5.Z-5.F80；G80；M05；G91G28Z0.；T4M06；G90G54G0X0.Y0.S1500M03；G43H4Z100.M08；G98G83R5.Z-42.Q2.F70；G80；M05；G91G28Z0.；T5M06；G90G54G0X0.Y0.S180M03；G43H5Z100.M08；G98G81R5.Z-45.F40；G80；M05；M09；G91G28Z0.；M30；子程序O100；G41G01X-65.Y-30.F100；G03X-35.Y0

22、.R30.；G01Y32.；G02X-32.Y35.R3.；G01X32.；G02X35.Y32.R3.；G01Y-32.；G02X32.Y-35.R3.；G01X-32.；G02X-35.Y-32.R3.；G01Y0；G03X-65.Y30.R30.；G40G01Y0；M99；5.5.2 多孔類零件循環(huán)編程程序G92 X0. Y0. Z50； 建立工件坐標系G90 G00 X0. Y50.；G00 Z0；Z20. M03 S800；G91 G81 G99 X50. Z20. R10. Q4 F40 K5； 一般鉆孔循環(huán)Y50. ； 將刀具移動到第二行最后一孔位置X-50. K5； 使用相對坐

23、標加工第二行孔Y50.；X50. K5；G80 G90 G00 Z20.； 取消鉆孔循環(huán)，豎直方向退刀X0. Y0. M05；M30；5.5.3 攻絲編程程序T1 M06; 主軸上換好1號刀G54 G00 X0. Y0. Z100. T2； 選擇G54工件坐標系，2號刀準備換刀G00 Y50;G01 G43 H1 Z20 M03 S800； 建立中心鉆長度補償G91 G99 G81 Y50. Z5. R5. F40 K2； G81點鉆中心孔G80 G49 G90 G00 Z100.； 取消鉆孔循環(huán)，Z向退刀X0. Y0. M06； 更換2號刀G00 G43 H2 Z20. S800 M03 T

24、3； 設(shè)定2號刀參數(shù)，3號刀準備換刀G00 Y50.；G91 G99 G83 Y50. Z45. R5. Q8 F40 K2； 深孔排屑加工循環(huán)G80 G49 G90 G00 Z100.；X0. Y0. M06；G43 H03 Z20. S200 M03；Y50.；G99 G91 G84 Y50. Z40. R5. P1.25 K2； 攻右旋螺紋G00 G49 G80 Z100.；X0. Y0. M05；M30；5.5.4 復(fù)合循環(huán)帶子程序編程主程序 O1234T1；M06；M03S220H1T2；M98P8000；G17G94G00X0.Y-97.5Z5.；G01Z-13.8F40；D01M

25、98P100；G00X65.5Y97.5；D01M98P101；G90G00Z100；N10X90.Y0.；Z5.；G01Z-7.8F40；X75.；G03I-75.；G00X90.；Z100.；N13X0.Y-80.；Z5.；G01Z-7.8F40；D01M98P102；G90G00Z100.；M98P7000；(換刀T02子程序)主程序續(xù)一N20S300H02T03；M98P8000；G17G94G00X8.Y0.；Z5.；G01Z-3.；F60；D02M98P400；(挖槽子程序）G90G00Z100.；M98P7000；(換刀T03子程序)N30S900H03T04；M98P8000；

26、G98G81Z-13.；R-5.F80K0；M98P300；M98P7000；(換刀T04子程序) N40S450H04T05；M98P8000；G98G73Z-32.206R-5.0Q5.0F45K0；M98P300；M98P7000；(換刀T05子程序)N50S100H05T06；M98P8000；G98G84Z-24.R-4.0P3000F200K0；M98P300；M98P7000；(換刀T06子程序)主程序續(xù)二N60S320H06T07；M98P8000；G90G00X0.Y-97.5；Z5.0；G01Z-13.8F64；D06M98P100；G00G90X6535Y97.5；N70D06M98P101；G90G00Z100.；N80X0Y-80.；Z5.； G01Z-8.0F64；D0