加工中心編程與加工操作課件

1、第6章 加工中心編程與加工操作6.1 加工中心的特點(diǎn)6.2 加工中心的換刀程序6.3 數(shù)控加工中心加工工藝處理6.4 加工中心的操作6.5 加工中心編程綜合實(shí)訓(xùn)6. 1 加工中心的特點(diǎn)6.1.1加工中心的加工特點(diǎn) 加工中心(Machining Center)是指備有刀庫，并能自動(dòng)更換刀具，對工件進(jìn)行多工序加工的數(shù)字控制機(jī)床(見圖6-1和圖6-2)。加工中心是一種典型的集高新技術(shù)于一體的機(jī)械加工設(shè)備，它的發(fā)展代表了一個(gè)國家設(shè)計(jì)、制造的水平，因此在國內(nèi)外企業(yè)界都受到高度重視。如今，加工中心已成為現(xiàn)代機(jī)床發(fā)展的主流方向，廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造中。與普通機(jī)床和其他數(shù)控機(jī)床相比，它具有以下幾個(gè)突出特點(diǎn)。1.

2、工序集中 加工中心備有刀庫并能自動(dòng)更換刀具，對工件進(jìn)行多工序加工，使得工件在一次裝夾后，數(shù)控系統(tǒng)能控制機(jī)床按不同工序自動(dòng)選擇和更換刀具，自動(dòng)改變機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量和刀具相對工件的動(dòng)作軌跡，以及其他輔助功能，現(xiàn)代加工中心更大下一頁6. 1 加工中心的特點(diǎn)程度地使工件在一次裝夾后實(shí)現(xiàn)多表面、多特征、多工位的連續(xù)、高效、高精度加工，即工序集中。這是加工中心最突出的特點(diǎn)。 2.自適應(yīng)控制能力和軟件的適應(yīng)性強(qiáng) 加工中心還具有自適應(yīng)控制功能，使切削參數(shù)隨刀具和工作加工材質(zhì)等因素的變化而自動(dòng)調(diào)整，不受操作人員技能、視覺誤差等因素的影響。能顯著提高工件的加工質(zhì)量，且零件加工的一致性好。由于零件的加工內(nèi)容、切

3、削用量、工藝參數(shù)等都可以編制到機(jī)內(nèi)的程序中去，并以軟件的形式出現(xiàn)，可以隨時(shí)修改，這給新產(chǎn)品試制及新的工藝流程和試驗(yàn)提供了極大的方便。 3加工精度高 加工中心采用了半閉環(huán)或全閉環(huán)補(bǔ)償控制，使機(jī)床的定位精上一頁返回下一頁6. 1 加工中心的特點(diǎn)度和重復(fù)定位精度高，而且加工中心由于加工工序集中，避免了長工藝流程，減少了工件的裝夾次數(shù)，消除了多次裝夾所帶來的定位誤差，減少了人為干擾，故加工精度更高，加工質(zhì)量更加穩(wěn)定。 4.加工生產(chǎn)效率高 零件加工所需要的時(shí)間包括機(jī)動(dòng)時(shí)間與輔助時(shí)間兩部分。加工中心帶有刀庫和自動(dòng)換刀裝置，在一臺機(jī)床上能集中完成多種工序，因而可減少工件裝夾、測量和機(jī)床的調(diào)整時(shí)間，減少工件半

4、成品的周轉(zhuǎn)、搬運(yùn)和存放時(shí)間，使機(jī)床的切削利用率(切削時(shí)間和開動(dòng)時(shí)間之比)高于普通機(jī)床3 -4倍，達(dá)80%以上。這樣能縮短生產(chǎn)周期，簡化生產(chǎn)計(jì)劃高度和管理工件，提高生產(chǎn)效率。 5.操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度減輕下一頁返回上一頁6. 1 加工中心的特點(diǎn) 加工中心對零件的加工是按事先編好的程序自動(dòng)完成的，操作人員除了操作鍵盤、裝卸零件、進(jìn)行關(guān)鍵工序的中間測量以及觀察機(jī)床的運(yùn)行之外，不需要進(jìn)行繁重的重復(fù)性手工操作，勞動(dòng)強(qiáng)度和緊張程度均可大為減輕，勞動(dòng)條件也得到很大的改善。 6.經(jīng)濟(jì)效益高 使用加工中心加工零件時(shí)，分?jǐn)傇诿總€(gè)零件上的設(shè)備費(fèi)用是較昂貴的，但在單件、小批生產(chǎn)的情況下，可以節(jié)省許多其他方面的費(fèi)用，因此能

5、獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。例如，在加工之前節(jié)省了畫線工時(shí)，在零件安裝到機(jī)床上之后可以減少調(diào)整、加工和檢驗(yàn)時(shí)間，減少了直接生產(chǎn)費(fèi)用。另外，由于加工中心加工零件不需手工制作模型、凸輪、鉆模板及其他工夾具，省去了許多工藝裝備，減少了硬件投資。還由于加工中心的加工穩(wěn)定，減少了廢品率，使生產(chǎn)成本進(jìn)一步下降。下一頁上一頁返回6. 1 加工中心的特點(diǎn) 7.有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化 用加工中心加工零件，能夠準(zhǔn)確地計(jì)算零件的加工工時(shí)，并有效地簡化了檢驗(yàn)和工夾具、半成品的管理工作。這些特點(diǎn)有利于使生產(chǎn)管理現(xiàn)代化。當(dāng)前有許多大型CAD/CAM集成軟件已經(jīng)開發(fā)了生產(chǎn)管理模塊，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)輔助生產(chǎn)管理。6. 1. 2加工中心程

6、序的編制特點(diǎn) 一般使用加工中心加工的工件形狀復(fù)雜、工序多，使用的刀具種類也多，往往一次裝夾后要完成從粗加工、半精加工到精加工的全部過程。因此程序比較復(fù)雜。在編程時(shí)要考慮下述問題。 1)仔細(xì)地對圖樣進(jìn)行工藝分析和工藝沒計(jì)，合理安排各工序加工順序，確定合適的工藝路線。 2)刀具的尺寸規(guī)格要選好，為提高機(jī)床利用率，盡量采用下一頁上一頁返回6. 1 加工中心的特點(diǎn)刀具機(jī)外預(yù)調(diào)，并將測量尺寸填寫到刀具卜片中，以便操作人員在運(yùn)行程序前，及時(shí)修改刀具補(bǔ)償參數(shù)。 3)確定合理的切削用量。主要是主軸轉(zhuǎn)速、背吃刀量和進(jìn)給速度等。 4)應(yīng)留有足夠的自動(dòng)換刀空間，以避免與工件或夾具碰撞。換刀位置建議沒置在機(jī)床原點(diǎn)。

7、5)除換刀程序外，加工中心的編程方法和數(shù)控銑床基本相同。 6)為便于檢查和調(diào)試程序，可將各工步的加工內(nèi)容安排到不同的子程序中，而主程序主要完成換刀和子程序的調(diào)用。這樣程序簡單而且清晰。 7)盡可能地利用機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)本身所提供的鏡像、旋轉(zhuǎn)、固定循環(huán)及宏指令編程處理的功能，以簡化程序量。下一頁上一頁返回6. 1 加工中心的特點(diǎn) 8)若要重復(fù)使用程序，注意第一把刀的編程處理。若第一把刀直接裝在主軸上(刀號要沒置)，程序開始可以不換刀，在程序結(jié)束時(shí)要有換刀程序段，要把第一把刀換到主軸上。若主軸上先不裝刀，在程序的開關(guān)就需要換刀程序段，使主軸上裝刀，后面程序同前述。 9)對編好的程序要進(jìn)行校驗(yàn)和試運(yùn)行，

8、注意刀具、夾具或工件之間是否有干涉。在檢查M, S, T功能時(shí)，可以在Z軸鎖定狀態(tài)下進(jìn)行。6. 1. 3加工中心的主要加工對象 加工中心主要適用于加工形狀復(fù)雜、工序多、精度要求高的工件。主要加工對象有以下幾類。 1.箱體類工件 箱體類工件一般指具有多個(gè)孔系，內(nèi)部有型腔或空腔，在長、下一頁上一頁返回6. 1 加工中心的特點(diǎn)寬、高方向有一定比例的工件(見圖6-3)。這類工件在機(jī)床、汽車、飛機(jī)行業(yè)用得較多，如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、變速箱體、機(jī)床的主軸變速箱、主軸箱及齒輪泵殼體等。這類工件一般都要求進(jìn)行多工位孔系及平面的加工，定位精度要求高，需要的工序和刀具較多，在普通機(jī)床上加工時(shí)需多次裝夾、找正，測量次數(shù)

9、多，工藝復(fù)雜，加工周期長，成本高，且精度難以保證。在加工中心上加工時(shí)，一次裝夾可完成絕大部分的工序內(nèi)容。減少了大量的工裝，零件的各項(xiàng)精度高，質(zhì)量穩(wěn)定，節(jié)省了工時(shí)費(fèi)用，縮短了生產(chǎn)周期，降低了成本。 在加工箱體類工件時(shí)，對于加工工位較多，工件臺需多次旋轉(zhuǎn)才能完成的零件，一般選臥式加工中心，對于加工的工位較少，且跨距不大的零件，一般選立式加工中心。 2.復(fù)雜曲面類工件下一頁上一頁返回6. 1 加工中心的特點(diǎn) 對于由復(fù)雜曲線、曲面組成的零件，如凸輪類、葉輪類(見圖6-4)和模具類等零件。一般可以用球頭銑刀進(jìn)行三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)加工，加工精度較高，但效率低。如果工件存在加工干涉區(qū)或加工盲區(qū)，就必須考慮采用四坐標(biāo)

10、或五坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)的機(jī)床。 3.異形件 異形件是外形不規(guī)則的零件，大多需要點(diǎn)、線、面多工位混合加工。如支架、基座、樣板、模支架等。加工異形件時(shí)，形狀越復(fù)雜，精度要求越高，使用加工中心越能顯示其優(yōu)越性，如手機(jī)外殼等。 4.盤、套、板類工件 這類工件包括帶有鍵槽和徑向孔，端面分布有孔系、曲面的盤套或軸類工件，如帶有鍵槽或方頭的軸類零件;具有較多孔加工的板類零件，如電機(jī)蓋等。端面有分布孔系、曲面的盤、套、下一頁上一頁返回6. 1 加工中心的特點(diǎn)板類零件宜選用立式加工中心加工，有徑向孔的零件宜選用臥式加工中心加工。 5.新產(chǎn)品試制中的零件 在新產(chǎn)品定型前，需要經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)和改進(jìn)。選擇加工中心試制，可省去許多

11、種通用機(jī)床加工所需試制工裝。當(dāng)零件要修改時(shí)，只要修改相應(yīng)的程序和適當(dāng)調(diào)整夾具、刀具。這樣節(jié)省了時(shí)間，縮短了試制周期。6. 1. 4加工中心的介類及組成1.加工中心的分類加工中心是在數(shù)控銑床的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，其分類與數(shù)控銑床分類基本相同。加工中心屬于中、高檔數(shù)控機(jī)床，其伺服系統(tǒng)一般采用半閉環(huán)或閉環(huán)控制。按機(jī)床主軸的布置形式及機(jī)床的布局特點(diǎn)來分類，可分為立式加式中心、臥式加工中心和龍門加工中心。下一頁上一頁返回6. 1 加工中心的特點(diǎn) 1)立式加工中心 立式加工中心的主軸垂直于工作臺，主軸在空間處于垂直狀態(tài)，它主要適用于板材、殼體、模具類零件的加工。 2)臥式加工中心 臥式加工中心的主軸軸線與工

12、作臺平面方向平行，主軸在空間處于水平狀態(tài)。采用回轉(zhuǎn)工作臺，一次裝夾工件，通過工件臺旋轉(zhuǎn)可實(shí)現(xiàn)多個(gè)加工面加工，它主要適用于箱體類零件的加工。 3)龍門加工中心 龍門加工中心的形狀與數(shù)控龍門銑床相似，應(yīng)用范圍比數(shù)控龍門銑床更大。下一頁上一頁返回6. 1 加工中心的特點(diǎn) 2.加工中心的組成 加工中心與數(shù)控銑床的最大區(qū)別在于加工中心具有自動(dòng)交換刀具的能力，通過在刀庫安裝不同用途的刀具，可在一次裝夾中通過自動(dòng)換刀裝置改變主軸上的刀具，實(shí)現(xiàn)鉆、銑、撞、攻螺紋、切槽等多種加工功能，工序高度集中。它由床身、主軸箱、工作臺、底座、立柱、橫梁、進(jìn)給機(jī)構(gòu)、自動(dòng)換刀裝置、輔助系統(tǒng)(氣液、潤滑、冷卻)、控制系統(tǒng)等組成。

13、6. 1. 5加工中心的換刀形式 1.刀庫的形式 加工中心的刀庫的形式很多，結(jié)構(gòu)各異。加工中心常用的刀庫有鼓輪式刀庫和鏈?zhǔn)降稁靸煞N。 鼓輪式刀庫結(jié)構(gòu)簡單，緊湊，應(yīng)用較多。一般存放的刀具不超過犯把，如圖6-5所示。下一頁上一頁返回6. 1 加工中心的特點(diǎn) 鏈?zhǔn)降稁於酁檩S向取刀，適于要求刀庫容量較大的數(shù)控機(jī)床，如圖6-6所示。 2.自動(dòng)換刀裝置的形式 自動(dòng)換刀裝置的結(jié)構(gòu)取決于機(jī)床的類型、工藝、范圍及刀具的種類和數(shù)量等。自動(dòng)換刀裝置主要有回轉(zhuǎn)刀架和帶刀庫的自動(dòng)換刀裝置兩種形式。 回轉(zhuǎn)刀架換刀裝置的刀具數(shù)量有限，但結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)方便，如車削中心上的回車專刀架。 帶刀庫的自動(dòng)換刀裝置是撞銑加工中心上應(yīng)用

14、最廣的換刀裝置，主要有刀庫換刀和機(jī)械手換刀兩種方式。 1)刀庫+主軸換刀加工中心。這種加工中心特點(diǎn)是無機(jī)械手式主軸換刀，利用工作臺運(yùn)動(dòng)及刀庫轉(zhuǎn)動(dòng)，并由主軸箱上下運(yùn)動(dòng)進(jìn)行選刀和換刀。圖6-1所示的臥式加工中心便屬此類。下一頁上一頁返回6. 1 加工中心的特點(diǎn) 2)刀庫+機(jī)械手+主軸換刀加工中心。這種加工中心結(jié)構(gòu)多種多樣，機(jī)械手卜爪可同時(shí)分別抓住刀庫上所選的刀和主軸上的刀，然后，進(jìn)行刀具交換，再將新刀具裝人主軸，把舊刀具放回刀庫。換刀時(shí)間短，并且選刀時(shí)間與切削加工時(shí)間重合，因此得到廣泛應(yīng)用。圖6-2所示的立式加工中心多用此類機(jī)械手式換刀裝置。上一頁返回6. 2 加工中心的換刀程序6. 2. 1加工

15、中心主抽的準(zhǔn)停 加工中心主軸的準(zhǔn)停就是使主軸每次都能準(zhǔn)確地停在固定不變的周向位置上，以保證自動(dòng)換刀時(shí)主軸上的端面鍵能對準(zhǔn)刀柄上的鍵槽以及撞孔時(shí)定向、確定反向退刀方向。 主軸準(zhǔn)停裝置一般分為機(jī)械式和電氣式兩種。圖6-7所示是一電氣式準(zhǔn)停裝置的原理圖。在帶傳動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)的多楔帶輪的端面上裝有一個(gè)厚墊片，墊片上裝有一個(gè)很小的永久磁鐵，在主軸箱箱體的對應(yīng)于主軸準(zhǔn)停位置上，裝有磁傳感器。當(dāng)主軸需要停轉(zhuǎn)換刀時(shí)，數(shù)控裝置發(fā)出主軸準(zhǔn)停的指令，電動(dòng)機(jī)降速，在主軸以最低轉(zhuǎn)速慢轉(zhuǎn)幾圈且永久磁鐵對準(zhǔn)磁傳感器時(shí)，磁傳感器發(fā)出回應(yīng)信號，經(jīng)放大后，由定向電路控制主軸電機(jī)信在規(guī)定的周向位置上。下一頁返回6. 2 加工中心的換刀

16、程序6. 2. 2換刀程序1.無機(jī)械子的換刀程序劉一于帶有轉(zhuǎn)盤式刀庫且不帶機(jī)械手換刀的加工中心采用下面程序進(jìn)行換刀:執(zhí)行該程序時(shí)，首先執(zhí)行M06指令，主軸上的刀具與當(dāng)前刀庫中處于換刀位置的空刀位進(jìn)行交換;然后刀庫轉(zhuǎn)位尋刀，將2號刀具轉(zhuǎn)換到當(dāng)前換刀位置，再執(zhí)行M06指令，將2號刀具裝人主軸。因此，這種方式的換刀指令，每次換刀過程要執(zhí)行兩次M06。 2.有機(jī)械手的換刀程序 (1) T指令和M06指令在同一段內(nèi) G91 G28 ZO T02 M06;下一頁上一頁返回6. 2 加工中心的換刀程序 在執(zhí)行該程序時(shí)，先執(zhí)行G28指令，再執(zhí)行M06換刀指令，當(dāng)換刀執(zhí)行完成后再執(zhí)行T指令。也就是說，程序中T0

17、2指令選擇2號刀具是用于下一次換刀的刀具，而當(dāng)前程序中M06所換的刀具是由前面的程序來進(jìn)行選擇的。用這種換刀指令的優(yōu)點(diǎn)是可以節(jié)省換刀時(shí)間，但要注意每一把刀所選擇的刀具號碼不能重復(fù)。 (2) T指令和M06指令不在同一段內(nèi) 1) M06指令緊跟T指令后 G91 G28 z0 T02 M06; 在執(zhí)行該程序時(shí)，先執(zhí)行G28指令，再執(zhí)行刀具選擇指令，將3號刀具轉(zhuǎn)換到當(dāng)前換刀位置，只有當(dāng)?shù)稁燹D(zhuǎn)換位完成后，才執(zhí)行刀具交換指令M06，將3號刀與主軸上的刀具進(jìn)交換。下一頁上一頁返回6. 2 加工中心的換刀程序此種方式換刀占用了較多的換刀時(shí)間，但刀具號碼清楚直觀，不易出錯(cuò)。 2) M06指令在T指令后的若干程

18、序段后M010 G01 Z_T02; . .M017 G00 Z0 M06;M018 G01 Z_T03; . . 執(zhí)行以上程序時(shí)，在NO10程序段只完成2號刀的選刀，刀具并不交換，所以在NO10程序段和N018程序段之間的程序上一頁返回上一頁6. 2 加工中心的換刀程序不是采用2號刀加工，在N017程序段換上N010程序段選出的2號刀具;從N018程序段開始采用2號刀加工，在換刀后，N018程序段選出下次要用的03號刀具，直到下次執(zhí)行M06換刀指令才換刀。在N010程序段和N018程序段執(zhí)行選刀時(shí)，不占用機(jī)動(dòng)時(shí)間，所以這種方式較好。 (3)子程序換刀 在FANUC-0等系統(tǒng)中，為了方便編寫換

19、刀程序，系統(tǒng)自帶了換刀程序，子程序號通常為O8999，其程序內(nèi)容如下: 08999; 立式加工中心換刀子程序 M05 M09; 主軸停轉(zhuǎn)，切削液關(guān) G80; 取消固定循環(huán) G91 G28 Z0; Z軸返回機(jī)床原點(diǎn) G49 M06; 取消刀具長度補(bǔ)償，刀具交換下一頁上一頁返回6. 2 加工中心的換刀程序SIEMENS系統(tǒng)換刀子程序號通常為L6，其內(nèi)容與子程序相類似。上一頁返回6. 3 數(shù)控加工中心加工工藝處理 數(shù)控加工中心工藝處理包括工藝分析和工藝設(shè)計(jì)兩方面內(nèi)容。工藝設(shè)計(jì)是對工件進(jìn)行數(shù)控加工的前期準(zhǔn)備工作，它必須在程序編制工件之前完成。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)，數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)主要包括下列內(nèi)容: (1

20、)選擇并決定零件的數(shù)控加工內(nèi)容。 (2)零件圖樣的數(shù)控加工性分析。 (3)數(shù)控加工的工藝路線設(shè)計(jì)。 (4)數(shù)控加工工序設(shè)計(jì)。 (5)數(shù)控加工專用技術(shù)文件的編寫。下一頁返回6. 3 數(shù)控加工中心加工工藝處理6. 3.1零件的工藝介析 一般主要考慮以下幾個(gè)方面: 1.選擇加工內(nèi)容 加工中心最適合加工形狀復(fù)雜、工序較多、精度要求較高，需使用多種類型的通用機(jī)床、刀具和夾具，經(jīng)多次裝夾和調(diào)整才能完成加工的零件。 2.分析零件圖樣的正確性 零件圖樣應(yīng)表達(dá)正確，標(biāo)注齊全。同時(shí)要特別注意，圖樣上應(yīng)盡量采用統(tǒng)一的沒計(jì)基準(zhǔn)，從而簡化編程，保證零件的精度要求。 如圖6 -8所示的零件圖樣，在圖(a)中，A, B兩面

21、均已在前面工序中加工完畢，在加工中心上只進(jìn)行所有孔的加工。以下一頁上一頁返回6. 3 數(shù)控加工中心加工工藝處理A, B兩面定位時(shí)，由于高度方向沒有統(tǒng)一的設(shè)計(jì)基，48H7孔和上方兩個(gè)28H7孔與B面的尺寸是間接保證的，欲保證32. 5士0. 1和52. 5士0. 04尺寸，須在上道工序中對105士0. 1尺寸公差進(jìn)行壓縮。若改為圖6-8 (b)所示標(biāo)注尺寸，各孔位置尺寸都以A面為基準(zhǔn)，基準(zhǔn)統(tǒng)一，且工藝基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，各尺寸都容易保證。3.分析零件的技術(shù)要求 根據(jù)零件在產(chǎn)品中的功能，分析各項(xiàng)幾何精度和技術(shù)要求是否合理;考慮在加工中心加工能否保證其精度和技術(shù)要求;選擇哪一種加工中心最為合理等。

22、4.分析零件的結(jié)構(gòu)工藝性 分析零件的結(jié)構(gòu)剛度是否足夠，各加工部位的結(jié)構(gòu)工藝性是否合理等。下一頁上一頁返回6. 3 數(shù)控加工中心加工工藝處理6. 3. 2零件的工藝設(shè)計(jì) 工藝設(shè)計(jì)時(shí)，主要考慮精度和效率兩個(gè)原則;遵循先面后孔、先基準(zhǔn)后其它、先粗后精的原則等。 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。對位置精度要求較高的孔系加工，要特別注意安排孔的加工順序，安排不當(dāng)，就有可能將傳動(dòng)副的反向間隙帶人，直接影響位置精度。例如，安排如圖6 -9所示零件的孔系加工順序時(shí)，若按圖6 -9 (b)的路線加工，由于一些孔在Y向的定位方向相反，Y向反向間隙會(huì)使誤差增加，從而影響孔與孔的位置精度。按圖

23、6 -9 (c)所示路線，可避免反射間隙的引人。 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，再換第二把刀具下一頁上一頁返回6. 3 數(shù)控加工中心加工工藝處理繼續(xù)加工。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，因存在重復(fù)定位誤差，不能采取這種方法。 1.零件的定位與裝夾 (1)定位基準(zhǔn)的選擇 在加工中心加工時(shí)，零件的定位仍應(yīng)遵循六點(diǎn)定位原則。同時(shí)，還應(yīng)特別注意以下幾點(diǎn): 1)進(jìn)行多工位加工時(shí)，定位基準(zhǔn)的選擇應(yīng)考慮能完成盡可能多的加工內(nèi)空，即便于各個(gè)表面都能被加工的定位方式。例如，對于箱體零件，盡可能采用一面兩銷的組合定位方

24、式。 2)選擇定位基準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)注意減少裝夾次數(shù)，盡量做到在一次安裝中能把零件上所有要加工表面都加工出來。因此，常選擇工件上不需數(shù)控銑削的平面和孔作定位基準(zhǔn)。對薄板件，下一頁上一頁返回6. 3 數(shù)控加工中心加工工藝處理選擇的定位基準(zhǔn)應(yīng)有利于提高工件的剛性，以減小切削變形。定位基準(zhǔn)應(yīng)盡量與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，以減少定位誤差對尺寸精度的影響。 3)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。 4)編程原點(diǎn)與零件定位基準(zhǔn)可以不重合，但兩者之間必須要有確定的幾何關(guān)系。編程原點(diǎn)的選擇主要考慮

25、便于編程和測量。例如，圖6-10中的零件在加工中心上加工80 H7孔和4一25 H7孔，其中4一25 H7都以80 H7孔為基準(zhǔn)，編程原點(diǎn)應(yīng)選擇在那0 H7孔的中心線上。當(dāng)零件定位基準(zhǔn)為A, B兩面時(shí)，定位基準(zhǔn)與編程原點(diǎn)不重合，但同樣能保證加工精度。下一頁上一頁返回6. 3 數(shù)控加工中心加工工藝處理(2)裝夾方案的確定 在零件的工藝分析中，已確定了零件在加工中心上加工的部位和加工時(shí)用的定位基準(zhǔn)，因此，在確定裝夾方案時(shí)，只需根據(jù)已選定的加工表面和定位基準(zhǔn)確定工件的定位夾緊方式，并選擇合適的夾具。此時(shí)，主要考慮以下幾點(diǎn): 1)夾緊機(jī)構(gòu)或其他元件不得影響進(jìn)給，加工部位要敞開。要求夾持工件后夾具上一些

26、組成件(如定位塊、壓塊和螺栓等)，不能與刀具運(yùn)動(dòng)軌跡發(fā)生干涉。 2)必須保證最小的夾緊變形。工件在粗加工時(shí)，切削力大，需要夾緊力大，但又不能把工件夾壓變形。否則，松開夾具后零件發(fā)生變形。因此，必須慎重選擇夾具的支承點(diǎn)、定位點(diǎn)和夾緊點(diǎn)。如果采用了相應(yīng)措施仍不能控制工件變形，只能將粗、精加工分開，或者粗、精加工使用不同的夾緊力。下一頁上一頁返回6. 3 數(shù)控加工中心加工工藝處理 3)裝卸方便，輔助時(shí)間盡量短。由于加工中心效率高，裝夾工件的輔助時(shí)間對加工效率影響較大，所以要求配套夾具在使用中也要裝卸快而方便。 4)對小型零件或工序不長的零件，可以考慮在工作臺上同時(shí)裝夾幾件進(jìn)行加工，以提高加工效率。

27、5)夾具結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡單。由于零件在加工中心上加工大都采用工序集中原則，加工的部位較多，同時(shí)批量較小，零件更換周期短，夾具的標(biāo)準(zhǔn)化、通用化和自動(dòng)化對加工效率的提高及加工費(fèi)用的降低有很大影響。因此，對批量小的零件應(yīng)優(yōu)先選用組合夾具。對形狀簡單的單件小批量生產(chǎn)的零件，可選用通用夾具。只有對批量較大且周期性投產(chǎn)，加工精度要求較高的關(guān)鍵工序才設(shè)計(jì)專用夾具，以保證加工精度和提高裝夾效率。下一頁上一頁返回6. 3 數(shù)控加工中心加工工藝處理 6)夾具應(yīng)便于與機(jī)床工作臺面及工件定位面間的定位連接。加工中心工作臺面上一般都有基準(zhǔn)T形槽，轉(zhuǎn)臺中心有定位圓、臺面?zhèn)让嬗谢鶞?zhǔn)擋板等定位元件。固定方式一般用T形槽螺釘或工作

28、臺面上的堅(jiān)固螺孔，用螺栓或壓板壓緊。夾具上用于緊固的孔和槽的位置必須與工作臺上的T形槽和孔的位置相對應(yīng)。 2.刀具的選擇 加工中心對刀具的基本要求是: (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夾裝置的位置精度。 (3)酉己備完善的工具系統(tǒng) 滿足多刀連續(xù)加工的要求。下一頁上一頁返回6. 3 數(shù)控加工中心加工工藝處理 加工中心所使用刀具的刀頭部分與數(shù)控銑床所使用的刀具基本相同，刀柄部分與一般數(shù)控銑床用刀柄部分不同，加工中心用刀柄帶有夾持槽供機(jī)械手夾持。上一頁返回6. 4 加工中心的操作6. 4. 1加工中心操作面板及機(jī)床

29、操作面板 加工中心和數(shù)控銑床的面板相似，在結(jié)構(gòu)上加工中心比數(shù)控銑床多了刀庫和換刀裝置，加工時(shí)自動(dòng)選擇和更換刀具，能連續(xù)完成工件幾個(gè)面上多工序的加工下面分別介紹FANUC一Oi系統(tǒng)加工中心和SINUMERIK 802D系統(tǒng)加工中心的面板。1. FANUC一Oi系統(tǒng) (1)系統(tǒng)控制面板 系統(tǒng)控制面板如圖6-11所示，其左側(cè)為顯示屏，右側(cè)是編程面板。 下面介紹按鍵。 1)數(shù)字/字母鍵。 數(shù)字/字母鍵用于輸人數(shù)據(jù)到輸人區(qū)域(見圖6 -12)，系統(tǒng)自動(dòng)判別取字母還是取數(shù)字。字母和數(shù)字通過 鍵切換輸入，如N一Q、9一C。下一頁返回6. 4 加工中心的操作下一頁上一頁返回6. 4 加工中心的操作下一頁上一頁

30、返回6. 4 加工中心的操作下一頁上一頁返回6. 4 加工中心的操作(2)機(jī)床操作面板 機(jī)床操作面板如圖6-13所示，主要用于控制機(jī)床運(yùn)行狀態(tài)，由模式選擇按鈕、運(yùn)行控制開關(guān)等多個(gè)部分組成，每一部分的詳細(xì)說明如下。下一頁上一頁返回6. 4 加工中心的操作下一頁上一頁返回6. 4 加工中心的操作下一頁上一頁返回6. 4 加工中心的操作下一頁上一頁返回6. 4 加工中心的操作下一頁上一頁返回6. 4 加工中心的操作下一頁上一頁返回6. 4 加工中心的操作2. SINUMERIK 802D系統(tǒng)(1)系統(tǒng)控制面板(見圖6-14) 數(shù)字/字母鍵用于輸人數(shù)據(jù)到輸人區(qū)(見圖6-15)，系統(tǒng)自動(dòng)判別取字母還是取

31、數(shù)字。下一頁上一頁返回6. 4 加工中心的操作下一頁上一頁返回6. 4 加工中心的操作(2)機(jī)床操作面板 機(jī)床操作面板位于窗口的右下側(cè)，如圖6-16所示。主要用于控制機(jī)床的運(yùn)動(dòng)和選擇機(jī)床運(yùn)行狀態(tài)，由模式選擇按鈕、數(shù)控程序運(yùn)行控制開關(guān)等多個(gè)部分組成，每一部分的詳細(xì)說明如下。下一頁上一頁返回6. 4 加工中心的操作下一頁上一頁返回6. 4 加工中心的操作下一頁上一頁返回6. 4 加工中心的操作6. 4. 2刀具庫及刀具參數(shù)的輸入 加工中心在加工前需根據(jù)程序中沒置的刀具，將各刀具裝在刀具庫中相應(yīng)的刀位號上，在采用多把刀加工同一工件時(shí)，要將各把刀具的輸人相應(yīng)的位置中。 下面以FANUC-Oi系統(tǒng)和SI

32、NUMERIK 802D系統(tǒng)為例說明刀具參數(shù)的輸人方法。 1. FANUC-Oi系統(tǒng) 加工中心工件的零點(diǎn)偏置參數(shù)的沒置方法和數(shù)控銑床零點(diǎn)偏置參數(shù)的沒置方法一樣。 加工中心加工采用多把刀加工時(shí)，由于各刀有長度偏差，如果程序中只在工件上沒置一個(gè)坐標(biāo)原點(diǎn)，則需要將各刀的長度和半徑補(bǔ)償值輸人各刀相應(yīng)的長度和半徑補(bǔ)償器號中，現(xiàn)假?zèng)]選擇1號刀為基準(zhǔn)刀(基準(zhǔn)刀的長度補(bǔ)償值為)，已測出其他各刀與1號基準(zhǔn)刀具的長度差。刀具補(bǔ)償參數(shù)輸人方法如下:下一頁上一頁返回6. 4 加工中心的操作下一頁上一頁返回圖6-17圖6-18圖6-19圖6-206. 4 加工中心的操作(2)刀具長度補(bǔ)償值的計(jì)算 采用多把刀加工同一工件

33、時(shí)，由于各刀具長度不同，需進(jìn)行刀具長度補(bǔ)償計(jì)算，在計(jì)算前可先對工件進(jìn)行零點(diǎn)偏置參數(shù)的設(shè)置，其設(shè)置方法和數(shù)控銑床中的設(shè)置方法一樣，現(xiàn)假設(shè)以1號刀作為基準(zhǔn)刀具，已通過基準(zhǔn)刀具將工件零點(diǎn)偏置值沒在G54坐標(biāo)值中，且以工件上表面為Z軸原點(diǎn)，此處以2號刀為例說明刀具長度償值的計(jì)算方法。 單擊操作面板上的“MDA模式”按鈕 ，使其指示燈變亮，機(jī)床進(jìn)人MDA模式。通過鍵盤輸人T2 DO1 M6;單擊 運(yùn)行輸人的指令，將2號刀作為當(dāng)前刀具鍵;單擊 ，進(jìn)人手動(dòng)方式，使2號刀具輕微碰到工件上表面;單擊軟鍵 進(jìn)人“刀具測量界面”(見圖6-21)。 將光標(biāo)移動(dòng)到 控件，打開鍵盤，用 選擇對應(yīng)的下一頁上一頁返回6. 4

34、 加工中心的操作工件坐標(biāo)系，此處選擇G54，此時(shí)在“刀具測量”對話框，單擊 按鈕，計(jì)算得到的數(shù)據(jù)將被自動(dòng)記錄到刀具表對應(yīng)的位置中(見圖6 -22)。其他各刀具長度補(bǔ)償值的輸人方法和2號刀具輸人方法一樣。6. 4. 3操作要點(diǎn) 由于加工中心有很多高技術(shù)因素，因此有別于普通機(jī)床，在操作上比普通機(jī)床要復(fù)雜很多，必須嚴(yán)格按照操作規(guī)程操作，才能保證機(jī)床正常運(yùn)行。此外，加工中心的運(yùn)行速度相對較高，需要在執(zhí)行操作指令之前，預(yù)先判斷操作指令的正確性和運(yùn)行結(jié)果，做到心中有數(shù)，然后再操作，以盡量避免事故的發(fā)生。 1.加工中心工作之前的開機(jī) 1)接通機(jī)床總電源及CRT顯示器電源，啟動(dòng)機(jī)床液壓系統(tǒng)。下一頁上一頁返回6

35、. 4 加工中心的操作 2)在CRT上檢查機(jī)床有無各種報(bào)警信息，及時(shí)排除報(bào)警，檢查機(jī)床外圍設(shè)備是否正常。 3)檢查機(jī)床換刀機(jī)械手及刀庫位置是否正確。檢查機(jī)床各坐標(biāo)是否處于安全位置，其中包括各坐標(biāo)必須遠(yuǎn)離機(jī)床原點(diǎn)，以防止坐標(biāo)回參考點(diǎn)時(shí)出現(xiàn)過沖現(xiàn)象(超程)，并保證回參考點(diǎn)時(shí)刀具與加工工件不發(fā)生干涉。 4)各項(xiàng)坐標(biāo)回參考點(diǎn)，一般情況下Z向坐標(biāo)優(yōu)先回零，使機(jī)床主軸上刀具遠(yuǎn)離加工工件，同時(shí)觀察各坐標(biāo)運(yùn)行是否正常。 5)檢查主軸、機(jī)械手、刀庫上的加工刀具有無異常情況。若刀庫中刀具位置錯(cuò)、刀具出現(xiàn)破損等，應(yīng)在開始加工前及時(shí)更換。 6)啟動(dòng)機(jī)床，開始加工工件。下一頁上一頁返回6. 4 加工中心的操作 2.關(guān)機(jī)

36、 1)停止運(yùn)行加工程序，記錄加工中心所執(zhí)行的加工程序的當(dāng)前程序段。 2)將主軸上的刀具移開加工工件，如果有必要，將機(jī)械手上抓的刀具還回刀庫。 3)將機(jī)床各坐標(biāo)移開機(jī)床零點(diǎn)并開到安全位置，以備下次開機(jī)時(shí)回參考點(diǎn)。 4)將手動(dòng)進(jìn)給修調(diào)和快速進(jìn)給修調(diào)開關(guān)撥到零位，防止因誤操作而使機(jī)床運(yùn)行。 5)切斷機(jī)床液壓，壓縮空氣等。 6)切斷機(jī)床CRT顯示器電源。 7)切斷機(jī)床總電源，作好交接班記錄。下一頁上一頁返回6. 4 加工中心的操作 3.機(jī)床自動(dòng)加工 機(jī)床自動(dòng)加工也稱為存儲(chǔ)器方式加工。它是利用加工中心內(nèi)存儲(chǔ)的加工程序，使機(jī)床對工件進(jìn)行連續(xù)加工，是加工中心運(yùn)用得最多的操作方式。加工中心在存儲(chǔ)器方式下運(yùn)行時(shí)

37、間越長，機(jī)床利用率也就越高。 4.手動(dòng)程序輸入 MDI方式也稱為鍵盤操作方式。它在修整工件個(gè)別遺留問題或單件加工時(shí)經(jīng)常用到。MDI方式加工的特點(diǎn)是輸人靈活，隨時(shí)輸人指令隨時(shí)執(zhí)行，但運(yùn)行效率較低，且執(zhí)行完指令以后對指令沒有記憶，再次執(zhí)行時(shí)必須重新輸人指令，該操作方式一般不用于批量工件的加工。 5.手動(dòng)JOG下一頁上一頁返回6. 4 加工中心的操作 手動(dòng)工作方式，主要用于工件及夾具相對于機(jī)床各坐標(biāo)的找正、工件加工零點(diǎn)的粗測量以及開機(jī)時(shí)回參考點(diǎn)。 6.手輪操作 手輪即手搖脈沖發(fā)生器。手輪每搖一格發(fā)出一個(gè)脈沖指揮機(jī)床移動(dòng)相應(yīng)的坐標(biāo)。 7. ATC APL面板操作 加工中心的操作在很大程度上與數(shù)控銑床相

38、似，只是在刀具交換和托板交換中與數(shù)控銑床不同。加工中心的換刀和交換托板的方法，一種是通過加工程序或用鍵盤方式輸人指令實(shí)現(xiàn)的，這是通常使用的方法。另一種是依靠ATC面板和APL面板手動(dòng)分步操作實(shí)現(xiàn)的。由于加工中心機(jī)械手的換刀動(dòng)作和托板交換動(dòng)作比較復(fù)雜，手動(dòng)操作時(shí)前后順序必須完全正確，并保證每一步動(dòng)作到位，因此在手動(dòng)操作交換托板和換刀時(shí)必須非常小自，避免出現(xiàn)事故。上一頁返回6. 5 加工中心編程綜合實(shí)訓(xùn)1.殼體零件加工工藝規(guī)程 圖6-23為殼體零件。內(nèi)腔中有圓柱凸臺，零件的下端面有支承孔，有較高的精度要求;上表面上有環(huán)形槽，輪廓比較簡單，尺寸精度(IT12)和表面粗糙度Ra 3. 2 m，上表面有

39、4個(gè)凸耳并4個(gè)螺孔。零件加工的內(nèi)容為上端面、下端面、支承孔、環(huán)形槽和4個(gè)螺孔。毛坯為鑄件，材料HT200，平面總余量為8-12 mm，孔(半徑方向)為10 -12 mm。 設(shè)計(jì)殼體零件工藝規(guī)程如表6-1。2.加工中心工序工藝設(shè)計(jì) 在表6-1殼體零件工藝規(guī)程中，擬定工序6為加工中心加工工序，現(xiàn)對該加工工序進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)。(1)工序加工內(nèi)容 本工序加工的內(nèi)容為頂面環(huán)形槽和4個(gè)螺孔。銑削上表面，下一頁返回6. 5 加工中心編程綜合實(shí)訓(xùn)保證尺寸高度60 mm ;銑槽，保證槽寬10 mm ,槽深6 mm;加工4 x M10螺紋。在加工中心加工前，已將80 mm的孔及底面和零件后側(cè)面加工完畢。 (2)設(shè)計(jì)加

40、工過程 設(shè)計(jì)先安排平面銑削，后安排孔和槽的加工。具體加工工序安排如下:先銑削頂面，然后用中心鉆加工4 x M10底孔的中心孔，并用鉆頭點(diǎn)環(huán)形槽窩，再鉆4 x M10底孔，用18 mm鉆頭加工4 x M10的底孔倒角，攻絲4 x M10,最后粗精銑槽。參見表6-1工序卡片。 (3)機(jī)床選擇 根據(jù)零件加工內(nèi)容要求和特點(diǎn)，選擇THS 640 D數(shù)控立式加工中心，機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)為FANUC-Oi;主軸電機(jī)容量7. 5 kW;主軸變頻調(diào)速變速范圍45一4 500 r/min;X向行程下一頁上一頁返回6. 5 加工中心編程綜合實(shí)訓(xùn)500mm , Y向行程470mm ; Z向行程1 000mm;定位移動(dòng)速度

41、10 m/min;銑削進(jìn)給速度范圍1-4 000 mm/min;脈沖當(dāng)量0. 001 mm定位精度士0. 005 mm/300 mm;重復(fù)定位精度士0. 003 mm;工作臺允許最大承載600 kg。機(jī)床具有銑削、撞孔、鉆孔、攻絲加工能力，能夠滿足零件一次裝夾完成鉆、擴(kuò)、鉸、鏜、銑、攻絲加工。 (4)工件的裝夾與定位 工件可采用“一面、一銷、一板”的方式定位。即工件底面為第一定位基準(zhǔn)，定位元件采用支撐面，限制工件X, Y, Z三個(gè)自由度;80 mm孔為第二定位基準(zhǔn)，定位元件采用帶螺紋的短圓柱銷，限制工件X, Y兩個(gè)自由度;工件的后側(cè)面為第三定位基準(zhǔn)，定位元件采用移動(dòng)定位板，限制工件Z一個(gè)自由度。工件的裝夾可通過壓板從定位孔的上端面往下將工件壓緊。下一頁上一頁返回6. 5 加工中心編程綜合實(shí)訓(xùn) (5)選擇刀具和切削用量 根據(jù)工序的加工工藝要求，選擇刀具如表6-1所示。 切削用量的選擇應(yīng)充分考慮零件加工精度、表面粗糙度和刀具的強(qiáng)度、剛度以及加工效率等因素。切削用量參照表6-1進(jìn)行選擇。 (6)刀具路線及基點(diǎn)坐標(biāo)值計(jì)算 以必80孔軸線同零件底面的交點(diǎn)為原點(diǎn)、建立工件坐標(biāo)系，如圖6-1所示。 1)80面銑刀銑削上表面的路線。 銑上端面和環(huán)形槽10 mm的編程軌跡均為圖6 -24所示的槽中線。 零件圖中給出了內(nèi)腔輪廓線的尺寸標(biāo)注，槽內(nèi)側(cè)線、槽中線、下一頁上一頁返回6. 5 加工中心