第八章 加工中心的編程

第8章加工中心的編程重點內(nèi)容：數(shù)控加工中心的編程坐標(biāo)系；機床參考點；數(shù)控加工中心的基本編程方法。一般理解與掌握的內(nèi)容有：數(shù)控加工中心的結(jié)構(gòu)組成，數(shù)控加工中心的加工特點，用戶宏的應(yīng)用。

8.1加工中心8.1.1概述加工中心是帶有刀庫和自動換刀裝置的數(shù)控機床，又稱為自動換刀數(shù)控機床或多工序數(shù)控機床。特點是數(shù)控系統(tǒng)能控制機床自動地更換刀具，連續(xù)地對工作各加工表面自動進行銑（車）、鉆、擴、鉸、鏜、攻螺紋等多種工序的加工；應(yīng)用：加工凸輪、箱體、支架、蓋板、模具等各種復(fù)雜型面的零件除換刀程序外，加工中心的編程方法與加工中心相似。加工中心的加工工藝加工中心的主要加工對象一、既有平面又有孔系的零件箱體類零件、盤、套、板類零件二、結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜，普通機床難加工的零件凸輪類（盤形、圓柱形、圓錐形、端面凸輪）葉輪、模具三、異形零件支架、撥叉四、新產(chǎn)品試制8.1.2自動換刀裝置用途：是按照加工需要，自動地更換裝在主軸上的刀具。自動換刀裝置是一套獨立、完整的部件。自動換刀裝置的形式回轉(zhuǎn)刀架帶刀庫的自動裝置（由刀庫和機械手組成）2.刀庫的形式刀庫有鼓輪式和鏈?zhǔn)降稁靸煞N8.1.2自動換刀裝置換刀過程（由選刀和換刀兩部分組成）選刀即是刀庫按照選刀命令（或信息）自動將要用的刀具移動到換刀位置，完成選刀過程，為下面換刀做好準(zhǔn)備；換刀即是把主軸上用過的刀具取下，將選好的刀具安裝在主軸上。4．刀具的選擇方法數(shù)控機床常用的選刀方式有順序選刀方式和任選方式兩種。順序選刀方式是將加工所需要的刀具，按照預(yù)先確定的加工順序依次安裝在刀座中，換刀時，刀庫按順序轉(zhuǎn)位。這種方式的控制及刀庫運動簡單，但刀庫中刀具排列的順序不能錯。任選方式是對刀具或刀座進行編碼，并根據(jù)編碼選刀。它可分為刀具編碼和刀座編碼兩種方式8.2加工中心編程基礎(chǔ)8.2.1數(shù)控系統(tǒng)的功能1．準(zhǔn)備功能G代碼請參閱8-1節(jié)表8-3。2．輔助功能M代碼:請參閱8-1節(jié)表8-33．F,S,T,D/H功能關(guān)于F,S,T功能請參閱8-1節(jié)。H為刀具長度補償量代碼，表示刀具長度補償存儲器地址。D為刀具半徑補償量代碼，表示刀具半徑補償存儲器地址8.2.2工作坐標(biāo)系和參考點1．工件坐標(biāo)系一個零件根據(jù)需要可建立1一6個坐標(biāo)系。(1)坐標(biāo)軸(2)坐標(biāo)原點2．參考點參考點是機床上一固定點，也稱機床零點，與加工程序無關(guān)，XHK716機床指定X軸負向、Y軸正向、Z軸正向的極限點為參考點。8.3基本編程方法1．建立工作坐標(biāo)系G92指令2．變更工件坐標(biāo)系G10指令3．存儲行程極限G22,G23指令避免程序錯誤造成刀具與機床部件或其它附件相撞.兩種行程極限:由機床行程范圍決定的最大行程范圍，另一種行程極限的限制區(qū)可以用參數(shù)設(shè)定，用G22指令來指定，用G23指令來取消。行程極限上限行程極限下限點4．補償功能刀具長度補償G43、G44指令刀具半徑補償G41、G42、G40指令刀具位置偏移G45一G48指令G45一G48指令可以使程序中被指令軸的位移量沿其移動方向擴大或縮小一倍或兩倍偏置量。G45擴大一個偏置量（沿指令軸移動方向）G46縮小一個偏置量（沿指令軸移動方向）G47擴大兩倍偏置量（沿指令軸移動方向）G48縮小兩倍偏置量（沿指令軸移動方向）偏置量用H或D代碼設(shè)定，4.1刀具長度正補償G43指令、刀具長度負補償G44指令和取消刀具長度補償G49指令當(dāng)?shù)毒吣p時，可在程序中使用刀具補償指令補償?shù)毒叱叽绲淖兓?，而不必重新調(diào)整刀具和重新對刀。在G17的情況下，刀具補償G43和G44只用于Z軸的補償，而對X軸和Y軸無效。格式中的z值是指程序中的指令值。H為補償功能代號，它后面的兩位數(shù)字是刀具補償寄存器的地址字。1)刀具半徑左補償G41指令和刀具半徑右補償G42指令格式中的X和Y表示刀具移至終點時，輪廓曲線（編程軌跡）上點的坐標(biāo)值；H為刀具半徑補償寄存器地址字，在寄存器中存有刀具半徑補償值。設(shè)置刀具補償量操作者只需用面板上的光標(biāo)鍵(CURSOR)，將光標(biāo)移至所選的偏置號上，鍵入刀具補償值，將其輸入到偏置號后面的偏移量（OFFSETDATA）位置上即可。為了保證刀具從無半徑補償運動到所希望的刀具半徑補償始點須用一直線程序段G00或G01指令來建立刀具半徑補償。直線情況時（圖5-11）圓弧情況時（圖5-12）2)取消刀具半徑補償G40指令3)偏移狀態(tài)的轉(zhuǎn)換4）刀具偏移量的改變，5)偏移量正負與刀具中心軌跡的位置關(guān)系：G41和G42可以互相取代G41+-G42+-6)拐角偏移圓弧插補G39指令(1)對于刀具半徑補償C功能

CNC系統(tǒng)可以自動實現(xiàn)零件廓形各種拐角組合形式的折線型尖角過渡。注意事項：在G41或G42至G40指令程序段之間的程序段不能有任何一個刀具不移動的指令出現(xiàn)；在XY平面中執(zhí)行刀具半徑補償時，也不能出現(xiàn)連續(xù)兩個Z軸移動的指令，否則G41或G42指令無效。在使用G41或G42指令的程序段中只能用G00或G01指令．不能用G02或G03指令。在實際應(yīng)用中很少像上例那樣使用G45-G48指令，因為它不如G41、G42指令簡便。通常G45-G48指令用于程序零點至參考點的距離不確定的情況，這樣可避免修改程序，而只需更改偏置量即可.如圖6-8所示，(H01)=150mm，(H02)=200mm，加工程序為：G91G45X0H01(或G91G00X150.0)G46Y0H02；(或G00Y-200.0)5.返回參考點校驗G27指令、自動返回參考點G28指令和從參考點返回G29指令請參閱5．3節(jié)。8.準(zhǔn)停檢驗G09指令含有G09指令的程序段在終點處進給速度減速到零，然后再執(zhí)行下一程序段，用此指令可使加工零件在尖角處形成尖銳的棱角。

G09為非模態(tài)指令，僅在所在程序段有效7．極坐標(biāo)指令G15極坐標(biāo)系指令取消；

G16極坐標(biāo)系指令,(1)指定XY平面G17時，+X軸為極軸，程序中坐標(biāo)字X指令極徑，Y指令極角。(2)指定ZX平面G18時，+Z軸為極軸，程序中坐標(biāo)字Z指令極徑，X指令極角。(3)指定YZ平面G19時，+Y軸為極軸，程序中坐標(biāo)字Y指令極徑,Z指令極角。如圖6一9所示鉆孔循環(huán)N1G17G90G16N2G81X100.0Y30.0Z-20.0；

R-5.0F200.0；N3X100.0Y150.0N4X100.0Y270.0N5G15G801）G53指令（G90)G53X＿Y＿Z＿機床坐標(biāo)系是機床固有的坐標(biāo)系，由機床來確定。當(dāng)執(zhí)行該指令時，刀具移到機床坐標(biāo)系中坐標(biāo)值為x.y.Z的點上。G53是非模態(tài)指令，僅在它所在的程序段中和絕對值指令G90時有效；在增量值指令G91時無效。12．機床坐標(biāo)系選擇G53指令和加工坐標(biāo)系選擇G54一G59指令當(dāng)?shù)毒咭苿拥綑C床上某一預(yù)選點（如換刀點）時，則使用該指令。注意，當(dāng)執(zhí)行G53指令時，應(yīng)取消刀具半徑補償、刀具長度補償、刀具位置偏置，機床坐標(biāo)系必須在G53指令執(zhí)行前建立，即在電源接通后，至少回過一次參考點（手動或自動）。2）G54一G59指令若在工作臺上同時加工多個相同零件時，可以設(shè)定不同的程序零點。G54一G59指令可使其后的坐標(biāo)值視為用加工坐標(biāo)系1一6表示的絕對坐標(biāo)值。加工坐標(biāo)系設(shè)定：一這6個加工坐標(biāo)系程序零點的位置可通過在程序中編入變更加工坐標(biāo)系G10指令來設(shè)定；也可直接在CRT/MDI操作面板上用OFFSET來設(shè)定，即將程序零點相對于機床坐標(biāo)系的坐標(biāo)值（零點偏移值）置入相應(yīng)項中即可。在使用G54一G59加工坐標(biāo)系時，就不再用G92指令；若再用G92指令時，原來的坐標(biāo)系統(tǒng)和加工坐標(biāo)系將平移，產(chǎn)生一個新的工件坐標(biāo)系。13.加工坐標(biāo)系偏移6個加工坐標(biāo)系可用一個指定值（外部工件零點偏移值）實現(xiàn)坐標(biāo)系偏移，見圖5—25。外部工件零點偏移值EXOFS可用下述三種方法改變：(1)直接在CRT/MDI操作面板上輸入零點偏移值。(2)在程序中編入變更加工坐標(biāo)系G10指令。

G10L2P＿X＿Y＿Z＿(3)外部加工坐標(biāo)系偏移G52指令

G52X＿Y＿Z＿14．固定循環(huán)指令1)固定循環(huán)常由6個動作順序組成（圖5—26)2）定位平面及鉆孔軸選擇定位平面決定于平面選擇指令G17、G18,G19；其相應(yīng)的鉆孔軸分別平行于Z軸、Y軸和X軸。對于立式加工中心，定位平面只能是XY平面，鉆孔軸平行于Z軸。它與平面選擇指令無關(guān)。下面只討論立式銑床固定循環(huán)指令。3)固定循環(huán)指令格式其中，GXX為孔加工方式，對應(yīng)于固定循環(huán)指令；X、Y為孔位數(shù)據(jù)；Z、R、Q、P、F為孔加工數(shù)據(jù)；L為重復(fù)次數(shù)。(1)孔加工方式(2)孔位數(shù)據(jù)X、Y刀具以快速進給的方式到達（X、Y）點(3)返回點平面選擇G98指令返回到初始平面B點，G99指令返回到R點平面。見圖5一27。(4)孔加工數(shù)上述孔加工數(shù)據(jù)，不一定全部都寫，根據(jù)需要可省去若干地址和數(shù)據(jù)。固定循環(huán)指令是模態(tài)指令，一旦指定，就一直保持有效，直到用G80撤消指令為止：此外，G00,G01,G02,G03也起撤消固定循環(huán)指令的作用。例如，要鉆出孔位在(50,30)、(60,10)、(-10,10)的孔，孔深為Z=20.0mm，程序如下：例如，要鉆出孔位在(50,30)、(60,10)、(-10,10)的孔，孔深為Z=20.0mm，程序如下：4)各種孔加工方式說明(1)G73高速深孔鉆削見圖5—29。(2)G74左旋攻螺紋(3)G76精鏜P表示暫停；OSS表示主軸定向停止；表示刀具移動。刀具的偏移量由地址Q來規(guī)定(5)G82鉆孔、鏜孔該指令使刀具在孔底暫停，暫停時間用P來指定。(6)G83深孔鉆削G83與G73的區(qū)別是：G83指令在每次進刀q距離后返回R點，這樣對深孔鉆削時排屑有利。(7)G84右旋攻螺紋G84指令和G74指令中的主軸旋向相反，其它均與G74指令相同。(8)G85鏜孔(9)G86鏜孔該指令在E點使主軸停止，然后快速返回原點或R點。(10）G87鏜孔／反鏜根據(jù)參數(shù)設(shè)定值的不同，可有固定循環(huán)1和2兩種不同的動作。固定循環(huán)1見圖5-37，固定循環(huán)2見圖5-38。(11)G88鏜孔G88——鏜孔。如圖所示，加工到孔底后暫停，主軸停止轉(zhuǎn)動，自動轉(zhuǎn)換為手動狀態(tài)，用手動將刀具從孔中退出到返回點平面后，主軸正轉(zhuǎn)，再轉(zhuǎn)入下一個程序段自動加工。(12)G89鏜孔G89-----鏜孔。此指令與G86相同。但在孔底有暫停。在使用固定循環(huán)指令前，必須使用M03或M04指令啟動主軸；在程序格式段中，X、Y、Z或R指令數(shù)據(jù)應(yīng)至少有一個才能進行孔的加工；在使用帶控制主軸回轉(zhuǎn)的固定循環(huán)(如G74、G84、G86等)中，如果連續(xù)加工的孔間距較小，或初始平面到R平面的距離比較短時，會出現(xiàn)進入孔正式加工前，主軸轉(zhuǎn)速還沒有達到正常的轉(zhuǎn)速的情況，影響加工效果。因此，遇到這種情況，應(yīng)在各孔加工動作間插入G04指令，以獲得時間，讓主軸能恢復(fù)到正常的轉(zhuǎn)速。5）重復(fù)固定循環(huán)可用地址L規(guī)定重復(fù)次數(shù)。例如可用來加工等距孔。L最大值為9999，L只在其存在的程序段中有效。例如，鉆削圖5一41中的五個孔，加工程序為：6)固定循環(huán)注意事項(1)指固定循環(huán)前，必須用M代碼規(guī)定主軸轉(zhuǎn)動.(2)在固定循環(huán)方式中，其程序段必須有x、y、z軸(包括R)的位置數(shù)據(jù)，否則不執(zhí)行固定循環(huán)。(3)撤消固定循環(huán)指令除了G80外，G00,G01,G02,G03也能起撤消作用。(4)在固定循環(huán)方式中，刀具偏移指令(G45一G48)不起作用。(5)固定循環(huán)方式中，G43、G44仍起刀具長度補償作用。刀具長度補償及固定循環(huán)指令應(yīng)用舉例：刀具長度補償及固定循環(huán)指令應(yīng)用舉例：15．子程序1)調(diào)用子程序M98指令

M98PXXXX

格式中XXXX為重復(fù)調(diào)用子程序的次數(shù);P為要調(diào)用的子程序號。如圖5一43所示，主程序可以調(diào)用兩重子程序，即主程序調(diào)用一個子程序，而子程序又可以調(diào)用另一個子程序。2）子程序的格式 0（或：）XXXX ……M99其中O(或：)為子程序號，表示子程序開始；O是EIA代碼，：是ISO代碼。M99指令為子程序結(jié)束，并返回主程序M98P＿的下一程序段，繼續(xù)執(zhí)行主程序。3)M99的其它用法(1)若子程序結(jié)束用指令“M99P＿”時，表示執(zhí)行完子程序后，返回主程序中由P指定的程序段。(2)若在主程序中插入“M99”程序段，則執(zhí)行完該指令后，將返回主程序起點。(3)若在主程序中插入“M99P＿”程序段，則執(zhí)行完該程序段后，將返回程序中地址P指定的程序段。5．4加工中心編程要點及舉例1．切削條件選擇切削條件選擇是編程人員必須考慮的重要問題之一。影響切削條件的因素有：工藝系統(tǒng)的剛性，工件的尺寸精度、形位精度及表面質(zhì)量、刀具耐用度及工件生產(chǎn)綱領(lǐng)、切削液，切削用量（表5一3、表5一4,表5一5）。2．工藝分析與刀具切削路徑工藝分析是決定工藝路線的重要根據(jù)。工藝分析的順序如下：(1)分析零件圖。(2)將同一刀具的加工部位分類。(3)按零件結(jié)構(gòu)特點選擇程序零點。(4)列出使用的刀具表、程序分析表。(5)模擬或試車并修正。3．編程要點(1)了解數(shù)控系統(tǒng)功能及機床規(guī)格。(2)熟悉加工順序。(3)合理選擇刀具、夾具及切削用量、切削液。(4)編程盡量使用子程序及宏指令。(5)注意小數(shù)點的使用。(6)程序零點要選擇在易計算的確定位置。(7)換刀點選擇在無換刀干涉的位置。4．編程舉例例：如圖8一44所示。立銑刀直徑20mm，程序見表8一604008．螺旋切削9．假想軸切削如果設(shè)定螺旋切削中圓弧插補平面的某一個坐標(biāo)軸為假想軸，則刀具在執(zhí)行螺旋切削時，只沿另外兩坐標(biāo)軸移動，形成正鉉函數(shù)曲線軌跡，而在假想軸方向，刀具并不移動。

G07X(或Y,Z)0；設(shè)定X(或Y、Z)軸為假想軸。

G07X(或Y,Z)1；假想軸取消10．螺紋切削G33 G33X＿Z＿F＿Q＿螺紋導(dǎo)程用F直接指令；Q指令螺紋切削開始角度（00-3600），對錐螺紋，其斜角。在450以下時，螺紋導(dǎo)程以Z軸方向的值指令；450以上至900時，以X軸方向的值指令。圓柱螺紋切削時，X指令省略，格式為：

G33Z＿F＿Q＿N主軸定向退刀11．縮放比例 G51I＿J＿K＿P＿i、j、k值為縮放比例中心的坐標(biāo)值，P為倍率。G50指令取消縮放比例。如圖6一14所示，12．坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)G17G68X＿Y＿R＿G18G68X＿Y＿R＿G19G68Y＿Z＿R＿見圖6-15，X,Y,Z指令旋轉(zhuǎn)中心的坐標(biāo)值，R指令旋轉(zhuǎn)角度，通常系統(tǒng)設(shè)定用絕對值指令，逆時針方向旋轉(zhuǎn)為正，順時針方向為負，G69指令旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系取消。8.4加工中心編程要點及舉例8.4.1編程要點除換刀程序外，加工中心的編程方法和普通加工中心相同不同的數(shù)控機床，其換刀程序是不同的，通常選刀和換刀分開進行:換刀動作必須在主軸停轉(zhuǎn)條件下進行。選刀動作可與機床的加工動作重合起來，換刀M06指令必須安排在用新刀具進行加工的程序段之前，而下一個選刀指令TXX常緊接安排在這次換刀指令之后?！皳Q刀點”位置，換刀程序可采用兩種方法設(shè)計例1：

1．分析圖樣，選擇加工內(nèi)容

該蓋板的材料為鑄鐵，故毛坯為鑄件。由圖可知，蓋板的四個側(cè)面為不加工表面，全部加工表面都集中在A、B面上。最高精度為IT7級。從工序集中和便于定位兩個方面考慮，選擇B面及位于B面上的全部孔在加工中心上加工，將A面作為主要定位基準(zhǔn)，并在前道工序中先加工好。2、選擇加工中心

由于B面及位于B面上的全部孔，只需單工位加工即可完成，故選擇立式加工中心。加工表面不多，只有粗銑、精銑、粗鏜、半精鏜、精鏜、鉆、擴、锪、鉸及攻螺紋等工步，所需刀具不超過20把。選用國產(chǎn)XH714型立式加工中心即可滿足上述要求。該機床工作臺尺寸為400mmx800mm，x軸行程為600mm，y軸行程為400mm，z軸行程為400mm,主軸至工作臺臺面距離為125—525mm，定位精度和重復(fù)定位精度分別為0．02mm和0．01mm，刀庫