第5章加工中心編程與操作詳解

1、第5章加工中心編程與操作詳解5.1 加工中心的主要功能加工中心的主要功能 自動換刀功能，包括了選刀和換刀兩部分的內(nèi)容。 直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)功能，能實(shí)現(xiàn)三軸或三軸以上的聯(lián)動控制。 另外加工中心還具有各種加工固定循環(huán)、刀具半徑自動補(bǔ)償、刀具長度自動補(bǔ)償、加工過程圖形顯示、人機(jī)對話、故障自動診斷以及離線編程等功能 。 加工中心是配有自動換刀裝置和刀庫并能在加工過加工中心是配有自動換刀裝置和刀庫并能在加工過程實(shí)現(xiàn)自動換刀的高效率自動化數(shù)控機(jī)床程實(shí)現(xiàn)自動換刀的高效率自動化數(shù)控機(jī)床 5.2 加工中心加工工藝分析加工中心加工工藝分析（1）所能加工的零件大小由加工中心的行程決定。（2）所能加工的零件的精度要低

2、于加工中心自身的精度。（3）機(jī)床的最大鉆孔直徑、攻絲直徑以及單位時(shí)間內(nèi)的金屬切削率由加工中的主軸功率決定。（4）有些內(nèi)容不適合在加工中心上加工，例如直徑小的深孔或需要清鉸的方槽等。（5）根據(jù)毛坯的精度來選擇是否安排在加工中心上進(jìn)行粗加工。 1、選擇零件的加工內(nèi)容、選擇零件的加工內(nèi)容5.2 加工中心加工工藝分析加工中心加工工藝分析 加工中心在一次裝夾中，盡可能完成所有能夠加工表面的加工。當(dāng)零件的定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)難以重合時(shí),應(yīng)認(rèn)真分析裝配圖樣，明確該零件設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的設(shè)計(jì)功能，通過尺寸鏈的計(jì)算，嚴(yán)格規(guī)定定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)間的尺寸位置精度要求，確保加工精度。在考慮夾緊方案時(shí)，應(yīng)考慮加工中心功率大的特點(diǎn)

3、，夾緊力要大些，保證夾緊可靠，并盡量減少夾緊變形。為了充分發(fā)揮加工中心生產(chǎn)效率高的特點(diǎn)，夾具的設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮工件裝卸的方便，能使輔助時(shí)間壓縮的更短。 2、確定零件的裝夾方式5.2 加工中心加工工藝分析加工中心加工工藝分析（1）工件坐標(biāo)系原點(diǎn)的選擇應(yīng)便于編程和測量。（2）工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)應(yīng)盡可能與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)相重合。如果不重合，兩者之間必須有確定的幾何關(guān)系。更短。 3、確定零件的工件坐標(biāo)系5.2 加工中心加工工藝分析加工中心加工工藝分析先面后孔、先基準(zhǔn)后其它、先粗后精 4、確定零件的加工順序 粗加工時(shí)先安排一些發(fā)熱量大的加工內(nèi)容，去除大部分加工余量，再安排一些發(fā)熱量小、要求不高的加工內(nèi)容，使零件在精

4、加工前有充分的散熱時(shí)間，最后進(jìn)行精加工。加工過程中，為了減少換刀次數(shù)，可采用刀具集中工序，即用同一把刀具把零件上相應(yīng)的部位都加工完，再換第二把刀具繼續(xù)加工。但是，對于精度要求很高的孔系，若零件是通過工作臺回轉(zhuǎn)確定相應(yīng)的加工部位時(shí)，因存在重復(fù)定位誤差，不能采取這種方法。 5.2 加工中心加工工藝分析加工中心加工工藝分析（1）應(yīng)保證零件的加工精度和表面粗糙度的要求。 5、選擇合理的走刀路線（b）加工路線1 例如，安排如圖（a）所示零件的孔系加工順序時(shí)，若按圖（b）的路線加工，由于5、6孔與1、2、3、4孔在Y向的定位方向相反，Y向反向間隙會使誤差增加，從而影響5、6孔與其它孔的位置精度。按圖（c）

5、所示路線，可避免反向間隙的引入。 （a）零件圖樣 （b）加工路線1 （c）加工路線2 圖51 鏜孔加工路線 5.2 加工中心加工工藝分析加工中心加工工藝分析（2）為了發(fā)揮加工中心的作用，盡可能縮短走刀路線，提高機(jī)床的利用率。 4、確定零件的加工順序（3）合理選擇切入切出方向。 考慮刀具的進(jìn)、退刀（切入、切出）路線時(shí)，刀具的切出或切入點(diǎn)應(yīng)在沿零件輪廓的切線上，以保證工件輪廓光滑；應(yīng)避免在工件輪廓面上垂直上、下刀而劃傷工件表面；盡量減少在輪廓加工切削過程中的暫停（切削力突然變化造成彈性變形），以免留下刀痕。方法。 5.2 加工中心加工工藝分析加工中心加工工藝分析 選刀時(shí)要考慮加工中心對刀具的基本要

6、求： （1）良好的切削性能：能承受高速切削和強(qiáng)力切削并且性能穩(wěn)定； （2）較高的精度：刀具的精度指刀具的形狀精度和刀具與裝卡裝置的位置精度； （3）配備完善的工具系統(tǒng)，滿足多刀連續(xù)加工的要求。 6、合理選擇刀具5.2 加工中心加工工藝分析加工中心加工工藝分析 切削用量包括主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度和切削深度，切削用量的選擇與零件的材料、材質(zhì)、零件的加工要求以及工藝系統(tǒng)的剛度有關(guān)。在確定每道工序的切削用量時(shí)，應(yīng)根據(jù)刀具的耐用度和機(jī)床說明書中的規(guī)定去選擇，也可以結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)用類比法確定切削用量。合理的切削用量應(yīng)保證零件加工精度和表面粗糙度，充分發(fā)揮刀具切削性能，保證合理的刀具耐用度，并充分發(fā)揮機(jī)床的性能，

7、最大限度提高生產(chǎn)率，降低成本。 7、確定合理的切削用量 5.3 加工中心換刀實(shí)訓(xùn)加工中心換刀實(shí)訓(xùn) 1、刀庫容量適當(dāng)。、刀庫容量適當(dāng)。 2、換刀時(shí)間短。、換刀時(shí)間短。 3、換刀空間小。、換刀空間小。 4、動作可靠、使用穩(wěn)定。、動作可靠、使用穩(wěn)定。 5、刀具重復(fù)定位精度高。、刀具重復(fù)定位精度高。 6、刀具識別準(zhǔn)確。、刀具識別準(zhǔn)確。 5.3.1 對自動換刀裝置的要求5.3 加工中心換刀實(shí)訓(xùn)加工中心換刀實(shí)訓(xùn) 在加工中心上使用的刀庫主要有兩種，一種是盤式刀庫，一種是鏈?zhǔn)降稁臁?5.3.2 刀庫5.3 加工中心換刀實(shí)訓(xùn)加工中心換刀實(shí)訓(xùn) 1、無機(jī)械手換刀 無機(jī)械手換刀是由刀架和機(jī)床主軸的相對運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)刀具的

8、交換的，它在換刀時(shí)必須首先將用過的刀具送回刀庫，然后從刀庫中取出新刀具。 5.3.3 換刀方式5.3 加工中心換刀實(shí)訓(xùn)加工中心換刀實(shí)訓(xùn) 2、機(jī)械手換刀 采用機(jī)械手進(jìn)行刀具交換是目前應(yīng)用最廣泛的刀具交換方式，這是因?yàn)闄C(jī)械手換刀允許刀庫的布置更加靈活，而且可以減少換刀時(shí)間。機(jī)械手的結(jié)構(gòu)有很多種，其中以雙臂機(jī)械手最為常用。 5.3.3 換刀方式5.3 加工中心換刀實(shí)訓(xùn)加工中心換刀實(shí)訓(xùn) TH5632立式加工中心的機(jī)械手換刀過程 5.3.3 換刀方式主軸刀庫機(jī)械手（b） 機(jī)械手旋轉(zhuǎn)75（c） 機(jī)械手下移（d） 機(jī)械手旋轉(zhuǎn)180（e） 機(jī)械手上移（f） 機(jī)械手復(fù)位（a） 刀具旋轉(zhuǎn)到位5.3 加工中心換刀實(shí)

9、訓(xùn)加工中心換刀實(shí)訓(xùn) BEIJINGFANUC 0iMB系統(tǒng)的系統(tǒng)的XH713型加工中心介紹換刀操作過程型加工中心介紹換刀操作過程 5.3.4 加工中心換刀操作練習(xí)1、正確開啟機(jī)床，并使機(jī)床回零。2、選擇幾把不同的刀具，正確安裝到標(biāo)準(zhǔn)刀柄上。3、查看刀庫和主軸上有無刀具，若當(dāng)確認(rèn)刀庫和主軸上無刀具后可以開始準(zhǔn)備裝刀，裝刀步驟如下：（1）將方式選擇旋鈕轉(zhuǎn)到MDI位置（如圖5-6所示），按一下鍵盤區(qū)的“PROG”鍵（如圖5-7所示），將屏幕切換到MDI程式模式。5.3 加工中心換刀實(shí)訓(xùn)加工中心換刀實(shí)訓(xùn) BEIJINGFANUC 0iMB系統(tǒng)的XH713型加工中心介紹換刀操作過程 5.3.4 加工中心

10、換刀操作練習(xí)（2）在此模式下輸入換刀程序（如圖58所示）： G91 G28 Z0；T01 M06；5.3 加工中心換刀實(shí)訓(xùn)加工中心換刀實(shí)訓(xùn) BEIJINGFANUC 0iMB系統(tǒng)的XH713型加工中心介紹換刀操作過程 5.3.4 加工中心換刀操作練習(xí)（3）按循環(huán)啟動鍵運(yùn)行程序，這時(shí)加工中心的主軸、刀庫和機(jī)械手就會按照一定的順序，相互配合自動完成一次換刀動作。（4）挑選一把預(yù)先裝好的刀具，通過主軸上的松刀開關(guān)，將刀具裝到主軸上，在后面的使用中這把刀具就被系統(tǒng)記憶為T01號刀。 （5）如圖59，依次將MDI程式里的T01改為T02、TO3，重復(fù)（3)、（4）步驟，直至所有的刀具裝完，這樣機(jī)床就會依

11、次將刀具放入刀庫，并在系統(tǒng)中記下每把刀的刀號，為后面的準(zhǔn)確換刀做準(zhǔn)備。5.3 加工中心換刀實(shí)訓(xùn)加工中心換刀實(shí)訓(xùn) BEIJINGBEIJINGFANUC 0iFANUC 0iMBMB系統(tǒng)的系統(tǒng)的XH713XH713型加工中心介紹換刀操作過程型加工中心介紹換刀操作過程 5.3.4 加工中心換刀操作練習(xí)4、當(dāng)所有的刀具都裝好后，就可以通過執(zhí)行以上（1）、（2）、（3）的步驟來進(jìn)行任意換刀，換刀時(shí)注意觀察所輸入的刀具號和換到主軸上的刀具是否一致。 若刀庫或主軸上一開始就有刀具，則可先全部取出刀具（取刀過程與裝刀過程相類似）5.4 刀具長度補(bǔ)償?shù)毒唛L度補(bǔ)償 5.4.1 刀具長度補(bǔ)償?shù)淖饔?加工中心完成一

12、次加工使用的刀具很多，而每把刀具的長度均不一樣，這給編程和加工帶來麻煩。使用刀具長度補(bǔ)償指令，在編程時(shí)就不必考慮刀具的實(shí)際長度及各把刀具不同的長度尺寸。加工時(shí)，用MDI方式輸入刀具的長度尺寸，即可正確加工。當(dāng)由于刀具磨損、更換刀具等原因引起刀具長度尺寸變化時(shí)，只要修正刀具長度補(bǔ)償量，而不必調(diào)整程序或刀具。 5.4 刀具長度補(bǔ)償?shù)毒唛L度補(bǔ)償 5.4.2 刀具長度補(bǔ)償指令的編程格式編程格式為：G01 G43/G44 Z H ； （建立補(bǔ)償程序段） （切削加工程序段）G49； （補(bǔ)償撤消程序段） G43 為正補(bǔ)償，即將Z坐標(biāo)尺寸字與H代碼中長度補(bǔ)償?shù)牧肯嗉?，按其結(jié)果 進(jìn)行Z軸運(yùn)動。G44 為負(fù)補(bǔ)償，

13、即將Z坐標(biāo)尺寸字與H中長度補(bǔ)償?shù)牧肯鄿p，按其結(jié)果進(jìn)行Z軸運(yùn)動。G49為撤消補(bǔ)償。 5.4 刀具長度補(bǔ)償?shù)毒唛L度補(bǔ)償 5.4.3 刀具長度補(bǔ)償量設(shè)置1、計(jì)算求得每把刀的長度補(bǔ)償值、計(jì)算求得每把刀的長度補(bǔ)償值 （1）直接利用機(jī)床測量（2）采用機(jī)外對刀儀測量 圖511 對刀儀的基本結(jié)構(gòu) 圖512 鉆削刀具5.4 刀具長度補(bǔ)償?shù)毒唛L度補(bǔ)償 5.4.3 刀具長度補(bǔ)償量設(shè)置2、刀具長度補(bǔ)償值的輸入（1）按一下“OFFSET SETTING” 鍵，再按屏幕下方“補(bǔ)正”軟鍵，進(jìn)入工具補(bǔ)正界面 .（2）通過光標(biāo)移動鍵移動光標(biāo)到相應(yīng)的番號的形狀（H）位置.（3）輸入刀具長度補(bǔ)償值即可完成（如圖514所示）. 圖5

14、13 工具補(bǔ)正界面 圖5-14 輸入刀具長度補(bǔ)償值5.5 加工中心對刀方法實(shí)訓(xùn)加工中心對刀方法實(shí)訓(xùn)5.5.1 X、Y坐標(biāo)對刀1、加工中心開機(jī)后，三坐標(biāo)依次回零。2、在工作臺上安裝好平口鉗，找正后裝夾好工件。3、將裝有尋邊器（尋邊器有光電式和機(jī)械偏心式兩種，這里以光電式為例，鋼球半徑5mm）的標(biāo)準(zhǔn)刀柄裝入主軸。4、移動主軸，使尋邊器端部鋼球處于工件上表面下方，并與工件左邊緣保留一定的距離，準(zhǔn)備進(jìn)行X坐標(biāo)的對刀，X坐標(biāo)對刀步驟如下：5.5 加工中心對刀方法實(shí)訓(xùn)加工中心對刀方法實(shí)訓(xùn)5.5.1 X、Y坐標(biāo)對刀（1）采用手輪脈沖進(jìn)給操作，先用“l(fā)00”檔慢慢移動主軸(快接近時(shí)手輪要一格一格轉(zhuǎn)動)，使尋邊

15、器的鋼球接觸工件左邊緣并亮起紅燈即停止。（2）將手輪與剛才方向相反轉(zhuǎn)動一格，此時(shí)燈滅了。用“10”檔按原來方向再慢慢移動主軸(同樣，手輪要一格一格轉(zhuǎn)動)，使尋邊器的鋼球接觸工件左邊緣并再次亮起紅燈即停止。（3）將手輪與剛才方向相反轉(zhuǎn)動一格，此時(shí)燈又滅了。用“1”檔按原來方向再慢慢移動主軸(同樣，手輪要一格一格轉(zhuǎn)動)，使尋邊器的鋼球接觸工件左邊緣并再次亮起紅燈即停止。（4）按一下“OFFSET SETTING” 鍵，再按屏幕下方“坐標(biāo)系”軟鍵，進(jìn)入坐標(biāo)系設(shè)定界面（如圖515所示），并將光標(biāo)移至G54坐標(biāo)系的X坐標(biāo)值設(shè)定處。（5）在此界面下輸入“X5”（鋼球半徑5mm，因X方向編程零點(diǎn)在工件左邊緣

16、上，此時(shí)主軸中心軸線位于欲設(shè)置的工件坐標(biāo)系中的X坐標(biāo)值等于5mm），如圖516所示。 5.5 加工中心對刀方法實(shí)訓(xùn)加工中心對刀方法實(shí)訓(xùn)5.5.1 X、Y坐標(biāo)對刀圖515 坐標(biāo)系設(shè)定界面1 圖516 坐標(biāo)系設(shè)定界面2 圖517 坐標(biāo)系設(shè)定界面3（6）按“測量”軟鍵，完成X方向的對刀，如圖517所示。5、重新移動主軸，使尋邊器端部鋼球處于工件上表面下方，并與工件前邊緣保留一定的距離。參照以上X坐標(biāo)的對刀步驟進(jìn)行Y坐標(biāo)的對刀，在步驟（5）中輸入的數(shù)值是“Y5”，其他步驟基本相同。5.5 加工中心對刀方法實(shí)訓(xùn)加工中心對刀方法實(shí)訓(xùn)5.5.2 Z坐標(biāo)對刀1、采用機(jī)外對刀儀 （1）將所用刀具一一裝入標(biāo)準(zhǔn)刀柄

17、，在對刀儀上測出每把刀具的長度尺寸，確定其中最短的一把刀為基準(zhǔn)刀，將其定為1號刀，則基準(zhǔn)刀的長度補(bǔ)償值H1=0，計(jì)算其它刀具的長度補(bǔ)償值（其它刀具的長度補(bǔ)償值等于該刀長度尺寸減去基準(zhǔn)刀長度尺寸，以后編程采用G43指令），定好其它刀具的刀號，并按刀號記錄好長度補(bǔ)償值。（2）將刀具按順序依次裝入刀庫（參照本章單元三中的裝刀步驟進(jìn)行），并將記錄好的長度補(bǔ)償值按照刀號輸入系統(tǒng)中（參照本章單元四中的刀具長度補(bǔ)償值的輸入步驟進(jìn)行），（3）調(diào)出基準(zhǔn)刀，移動主軸，使基準(zhǔn)刀的下端面和對刀基準(zhǔn)面（工件的上表面）正好相接觸。（4）進(jìn)入坐標(biāo)系設(shè)定界面，移動光標(biāo)至G54坐標(biāo)系的Z坐標(biāo)設(shè)定值處，輸入Z0，按測量鍵，完成Z

18、坐標(biāo)的對刀。如果第3）步是采用對刀塊的方式進(jìn)行對刀，則輸入的Z值應(yīng)該等于對刀塊的高度。 5.5 加工中心對刀方法實(shí)訓(xùn)加工中心對刀方法實(shí)訓(xùn)5.5.2 Z坐標(biāo)對刀2、直接利用機(jī)床測量對刀（1）Z軸回到機(jī)床零點(diǎn)，進(jìn)入坐標(biāo)系設(shè)定界面，將G54坐標(biāo)系的Z坐標(biāo)設(shè)定值設(shè)為0。如圖518所示圖518 設(shè)定G54坐標(biāo)系（2）將所有刀具按順序依次裝入刀庫，調(diào)出01好刀。（3）切換到手輪模式，移動主軸，使該刀的下端面和對刀基準(zhǔn)面（工件的上表面）正好相接觸。（4）如圖519所示，切換到刀具長度補(bǔ)償值的輸入界面，將光標(biāo)移至01號刀的長度補(bǔ)償值設(shè)定處，并輸入Z0。圖518 設(shè)定G54坐標(biāo)系 5.5 加工中心對刀方法實(shí)訓(xùn)加

19、工中心對刀方法實(shí)訓(xùn)5.5.2 Z坐標(biāo)對刀（5）按“測量”菜單所對應(yīng)的菜單鍵，完成01號刀長度補(bǔ)償值的設(shè)定，如圖520所示。（6）依次調(diào)出剩下的刀具，重復(fù)上述（3）、（4）、（5）步驟，即可 依次完成每把刀具的Z方向?qū)Φ丁?圖519 長度補(bǔ)償值設(shè)定1 圖520 長度補(bǔ)償值設(shè)定25.5 加工中心對刀方法實(shí)訓(xùn)加工中心對刀方法實(shí)訓(xùn)5.6 加工中心編程與加工實(shí)訓(xùn)例例52 加工零件如圖521所示，毛坯為60mmX60mmX20mm的鋁件，要求加工外輪廓（500.1 ）mm，內(nèi)腔（280.1 ）mm以及10的通孔。5.5 加工中心對刀方法實(shí)訓(xùn)加工中心對刀方法實(shí)訓(xùn)5.6 加工中心編程與加工實(shí)訓(xùn)加工中心編程與加

20、工實(shí)訓(xùn)1、工藝分析及處理（1）工藝性分析該零件毛坯材料為鋁，材料硬度不高，切削性能較好。從零件圖分析可知，該加工件尺寸精度和粗糙度的要求均不高，三個(gè)加工處的加工余量均不大，所以加工時(shí)可以不進(jìn)行粗加工，直接精加工到位?？紤]外輪廓的一次加工，可選用一把直徑為16mm的立銑刀銑外輪廓。考慮內(nèi)腔有半徑為5mm的圓角，故選用一把直徑為10mm的鍵槽銑刀進(jìn)行加工，可直接銑出R5的圓角。選用一把直徑為10mm鉆頭，加工10的通孔（2）工件裝夾方式工件為方形，底面和側(cè)面均不用加工，底面為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，且中心有一通孔，故采用平口鉗裝夾即可，工件底部有兩塊高度的一致的墊塊墊起，墊塊的間隙應(yīng)該保證通孔的加工。5.5 加

21、工中心對刀方法實(shí)訓(xùn)加工中心對刀方法實(shí)訓(xùn)5.6 加工中心編程與加工實(shí)訓(xùn)加工中心編程與加工實(shí)訓(xùn)表5-1數(shù)控加工工序卡零件號零件名稱編制審核程序編號O0001日期日期工步號工步內(nèi)容刀具號刀長補(bǔ)償半徑補(bǔ)償主軸轉(zhuǎn)速進(jìn)給速度切削深度1精加工外輪廓（500.1 ）mmT1H01D01S1200F1205mm2精加內(nèi)腔（280.1 ）mmT2H02S1500F1005mm3鉆10的通孔T3H03S800F505.5 加工中心對刀方法實(shí)訓(xùn)加工中心對刀方法實(shí)訓(xùn)5.6 加工中心編程與加工實(shí)訓(xùn)加工中心編程與加工實(shí)訓(xùn)2、程序編制O0001；N10 T01 M06; （調(diào)用1號刀，加工外輪廓）N20 G90 G54 G0

22、0 X-45 Y-45;N30 G43 Z5 H01 M03 S1200;N40 G01 Z-5 F100 M08;N50 G41X-30 Y-40 D01 F120; N60 Y25;N70 X25;N80 Y-25;N90 X-40;N100 G40 G00 X-45 Y-45;N110 Z100 M05 M09;N120 G91 G28 Z0；N130 T02 M06; （換2號刀，加工內(nèi)腔）N140 G00 X0 Y0;N150 G43 Z5 H02 M03 S1500;5.5 加工中心對刀方法實(shí)訓(xùn)加工中心對刀方法實(shí)訓(xùn)5.6 加工中心編程與加工實(shí)訓(xùn)加工中心編程與加工實(shí)訓(xùn)2、程序編制N160 G01 Z-5 F50 M08;N170 X5 F100;N180 Y5;N190 X-5;N200 Y-5;N210 X5;N220 Y0;N230 X9；N240 Y9;N250 X-9;N260 Y-9;N270 X9;N280 Y0;N290 X0;N300 G00 Z100 M05 M09； N310 G91 G28 Z0;N320 T03 M06; （換3號刀，鉆孔）N330 G43 Z50 H03 M03 S800 M08;N