數(shù)控機(jī)床編程與實(shí)訓(xùn)操作 課件 項(xiàng)目 3 數(shù)控加工中心編程與實(shí)訓(xùn)操作

《數(shù)控機(jī)床編程與實(shí)訓(xùn)操作》項(xiàng)目3數(shù)控加工中心編程與實(shí)訓(xùn)操作任務(wù)1數(shù)控加工中心簡(jiǎn)介3.1.1加工中心概述

加工中心(Machining

Center)是在數(shù)控銑床的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的,是集銑削、鉆銑、鉸削、鏜削、攻螺紋和螺紋切削于一身,具有多種工藝手段的功能較全的數(shù)控機(jī)床。加工中心的發(fā)展代表了一個(gè)國(guó)家制造業(yè)的水平,并已成為現(xiàn)代機(jī)床發(fā)展的主流方向。

加工中心是指配有刀庫(kù)和自動(dòng)換刀裝置,在一次裝夾工件后可實(shí)現(xiàn)多工序加工的數(shù)控機(jī)床。《數(shù)控機(jī)床編程與實(shí)訓(xùn)操作》3.1.2加工中心的分類(lèi)及特點(diǎn)

1.加工中心的分類(lèi)

加工中心從結(jié)構(gòu)和布局形式上分,可分成如下幾類(lèi):(1)立式加工中心。

立式加工中心是指主軸為垂直狀態(tài)的加工中心,如圖所示。其結(jié)構(gòu)形式多為固定立柱,工作臺(tái)為長(zhǎng)方形,無(wú)分度回轉(zhuǎn)功能,適合加工盤(pán)、套、板類(lèi)零件。它一般具有3個(gè)直線運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)軸,并可在工作臺(tái)上安裝一個(gè)沿水平軸旋轉(zhuǎn)的數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái),具有4軸聯(lián)動(dòng)功能,用于加工螺旋線類(lèi)零件。

《數(shù)控機(jī)床編程與實(shí)訓(xùn)操作》

(2)臥式加工中心。

臥式加工中心是指主軸為水平狀態(tài)的加工中心,如圖32所示。臥式加工中心通常帶有數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái),一般具有3~5個(gè)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)軸,常見(jiàn)的是3個(gè)直線運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)軸加1個(gè)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)軸。工件在一次裝夾后,能完成除安裝面和頂面以外的其余各表面的加工。它適合加工箱體類(lèi)零件。與立式加工中心相比,臥式加工中心的刀庫(kù)容量大,整體結(jié)構(gòu)復(fù)雜,價(jià)格較高。

《數(shù)控機(jī)床編程與實(shí)訓(xùn)操作》3.1.2加工中心的分類(lèi)及特點(diǎn)

(3)龍門(mén)式加工中心。

龍門(mén)式加工中心的形狀與龍門(mén)式數(shù)控銑床相似,如圖33所示。龍門(mén)式加工中心的主軸多為垂直狀態(tài)設(shè)置,除帶有自動(dòng)換刀裝置以外,還帶有可更換的主軸頭附件。數(shù)控裝置功能也較齊全,能夠一機(jī)多用,尤其適用于大型和形狀復(fù)雜的零件加工?！稊?shù)控機(jī)床編程與實(shí)訓(xùn)操作》3.1.2加工中心的分類(lèi)及特點(diǎn)

立式加工中心(三軸)最有效的加工面僅為工件的頂面,臥式加工中心借助回轉(zhuǎn)工作臺(tái)也只能完成工件的四面加工。目前高檔的加工中心正朝著五軸控制的方向發(fā)展,如圖所示,工件一次裝夾就可完成五面體的加工。如果配置上五軸聯(lián)動(dòng)的高檔數(shù)控系統(tǒng),那么還可以對(duì)復(fù)雜的空間曲面進(jìn)行高精度加工。a.工作臺(tái)回轉(zhuǎn)的五軸立式加工中心b.主軸回轉(zhuǎn)的五軸立式加工中心c.工作臺(tái)回轉(zhuǎn)的五軸臥加工中心《數(shù)控機(jī)床編程與實(shí)訓(xùn)操作》3.1.2加工中心的分類(lèi)及特點(diǎn)

2.加工中心的特點(diǎn)

與普通數(shù)控機(jī)床相比,加工中心具有以下幾個(gè)突出的特點(diǎn):(1)加工中心增加了刀庫(kù)和自動(dòng)換刀裝置。(2)加工中心可帶有自動(dòng)擺角的主軸,工件在一次裝夾后,自動(dòng)完成多個(gè)平面和多個(gè)角度位置的加工。(3)加工中心可帶有自動(dòng)交換的工作臺(tái),一個(gè)工件在加工的同時(shí),另一個(gè)工作臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)工件的裝夾,從而大大縮短了輔助時(shí)間,提高了加工效率。(4)加工精度高。(5)質(zhì)量穩(wěn)定。(6)加工中心的加工范圍廣?！稊?shù)控機(jī)床編程與實(shí)訓(xùn)操作》3.1.2加工中心的分類(lèi)及特點(diǎn)3.1.3加工中心的主要加工對(duì)象

加工中心主要適用于精密、復(fù)雜零件加工,周期性重復(fù)投產(chǎn)零件加工,多工位、多工序集中的零件加工,具有適當(dāng)批量的零件加工等。其主要加工對(duì)象為箱體類(lèi)零件(如圖所示)、箱蓋類(lèi)零件(如圖所示)、葉輪葉片(如圖所示)等復(fù)雜曲面、異形件、盤(pán)、套、板類(lèi)零件。

《數(shù)控機(jī)床編程與實(shí)訓(xùn)操作》3.1.4KT1400立式加工中心簡(jiǎn)介

1.機(jī)床的用途及組成

圖所示為北京機(jī)床研究所生產(chǎn)的KT1400立式加工中心。它主要適用于汽車(chē)、摩托車(chē)、輕紡機(jī)械、模具制造、航天航空、船舶等相關(guān)制造行業(yè),適合于板類(lèi)、盤(pán)類(lèi)、殼體類(lèi)、小型箱體類(lèi)及模具等復(fù)雜零件的加工。

《數(shù)控機(jī)床編程與實(shí)訓(xùn)操作》2.主要技術(shù)參數(shù)KT1400立式加工中心的主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表。

KT1400立式加工中心配備了電主軸,以及FANUC0i-B數(shù)控系統(tǒng)。

《數(shù)控機(jī)床編程與實(shí)訓(xùn)操作》3.1.4KT1400立式加工中心簡(jiǎn)介《數(shù)控機(jī)床編程與實(shí)訓(xùn)操作》項(xiàng)目3數(shù)控加工中心編程與實(shí)訓(xùn)操作任務(wù)2數(shù)控加工中心編程方法3.2.1加工中心的常用代碼

加工中心是在數(shù)控銑床的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的,其編程方法與數(shù)控銑床基本相同。本書(shū)前面兩個(gè)項(xiàng)目對(duì)絕大部分G代碼、M代碼已經(jīng)加以說(shuō)明,下面僅介紹幾個(gè)與加工中心有關(guān)的代碼。1.G30本指令為返回第二、三、四參考點(diǎn)。加工中心第一參考點(diǎn)一般為機(jī)床各坐標(biāo)的機(jī)械零點(diǎn),而機(jī)床通常還設(shè)有第二、三、四參考點(diǎn),用于機(jī)床換刀、交換工作臺(tái)等。機(jī)床的第二、三、四參考點(diǎn)的實(shí)際位置是通過(guò)實(shí)際測(cè)量后,在機(jī)床調(diào)試安裝時(shí)由機(jī)床參數(shù)設(shè)置的,一般情況下用戶無(wú)須修改。執(zhí)行完返回第二、三、四參考點(diǎn)命令后,各參考點(diǎn)指示燈將會(huì)閃爍。指令格式:G30P2XYZ;2.T功能T功能指令是用來(lái)選擇機(jī)床上的刀具,T2表示第二把刀具,在有些加工中心,刀套號(hào)跟刀具號(hào)是一一對(duì)應(yīng)的,而在有些加工中心則是隨機(jī)的,KT1400立式加工中心就是如此。T指令也稱(chēng)為刀指令,在加工過(guò)程中如需換刀則應(yīng)先叫刀再換刀,即叫刀指令和換刀指令最好不要在同一程序段內(nèi)。例如,現(xiàn)在要換7號(hào)刀具,指令應(yīng)為:《數(shù)控機(jī)床編程與實(shí)訓(xùn)操作》

G30G91Z0;T7;M06;這樣避免了機(jī)床的機(jī)械手在抓刀還沒(méi)有完全松開(kāi)的時(shí)候就開(kāi)始換刀,以防損壞刀具及機(jī)械手。

3.F、S、H/D功能

加工中心的F、S功能與數(shù)控銑床中的基本相同,主要用于機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速和各坐標(biāo)切削的進(jìn)給量控制。H代碼后面加2位數(shù)字即表示當(dāng)前主軸刀具的實(shí)際長(zhǎng)度,存儲(chǔ)于相應(yīng)存儲(chǔ)器中。D指令為讀取刀具半徑數(shù)據(jù)的指令,其用法與H指令相同。

4.M指令M06指令是加工中心換刀指令。在機(jī)床各相關(guān)坐標(biāo)到達(dá)換刀參考點(diǎn)時(shí),執(zhí)行該指令可以自動(dòng)換刀?！稊?shù)控機(jī)床編程與實(shí)訓(xùn)操作》3.2.1加工中心的常用代碼

3.2.2KT1400立式加工中心編程實(shí)例

利用KT1400立式加工中心加工如圖所示工件的平面凸輪輪廓,毛坯材料為中碳鋼,尺寸如圖所示。零件圖中23mm深的半圓槽和外輪廓不加工,只討論凸輪內(nèi)滾子槽輪廓的加工程序。1.工藝分析裝夾:以45mm的孔和K面為定位基準(zhǔn),用專(zhuān)用夾具裝夾。刀具:用三把25mm的四刃硬質(zhì)合金錐柄端銑刀,分別用于粗加工(T03)、半精加工(T04)和精加工(T05)。為保證順利下刀到要求的槽深,要先用鉆頭鉆出底孔,然后再用鍵槽銑刀將孔底銑平,因此還要一把25mm的麻花鉆(T01)和一把25mm的鍵槽銑刀(T02)。工步:為達(dá)到圖紙要求的表面粗糙度,分粗銑、半精銑、精銑三個(gè)工步完成加工。半精銑和精銑單邊余量分別為1~1.5mm和0.1~0.2mm。在安排上,根據(jù)毛坯材料和機(jī)床性能,粗加工分兩層加工完成,以避免Z方向吃刀過(guò)深。半精加工和精加工不分層,一刀完成。刀具加工路線選擇順銑,可避免在粗加工時(shí)扎刀劃傷加工面,而且在精銑時(shí)還可以提高表面光潔程度?！稊?shù)控機(jī)床編程與實(shí)訓(xùn)操作》切削參數(shù):根據(jù)毛坯材料、刀具材料和機(jī)床特性,選擇如表所示的切削參數(shù)?！稊?shù)控機(jī)床編程與實(shí)訓(xùn)操作》3.2.2KT1400立式加工中心編程實(shí)例

2.數(shù)據(jù)計(jì)算

選擇45mm孔的中心為編程原點(diǎn),考慮到該零件關(guān)于Y軸對(duì)稱(chēng),因此只計(jì)算+X一側(cè)的基點(diǎn)坐標(biāo)即可。計(jì)算時(shí)使用計(jì)算機(jī)繪圖軟件求出,如圖所示。

《數(shù)控機(jī)床編程與實(shí)訓(xùn)操作》3.2.2KT1400立式加工中心編程實(shí)例《數(shù)控機(jī)床編程與實(shí)訓(xùn)操作》項(xiàng)目3數(shù)控加工中心編程與實(shí)訓(xùn)操作任務(wù)3數(shù)控加工中心的對(duì)刀3.3.1對(duì)刀點(diǎn)與換刀點(diǎn)的確定

數(shù)控加工中對(duì)刀的目的是建立工件坐標(biāo)系,確定工件坐標(biāo)系在機(jī)床坐標(biāo)系中的位置,它是通過(guò)對(duì)刀來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

對(duì)刀點(diǎn)可以設(shè)在零件上、夾具上或機(jī)床上,但必須與零件的定位基準(zhǔn)有已知的準(zhǔn)確關(guān)系。對(duì)刀精度要求較高時(shí),對(duì)刀點(diǎn)應(yīng)盡量選在零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或工藝基準(zhǔn)上。對(duì)于以孔定位的零件,可以取孔的中心作為對(duì)刀點(diǎn)。

換刀點(diǎn)應(yīng)根據(jù)工序內(nèi)容來(lái)安排,其位置應(yīng)根據(jù)換刀時(shí)刀具不碰到工件夾具和機(jī)床的原則而定。換刀點(diǎn)往往是固定的點(diǎn),且設(shè)在距離工件較遠(yuǎn)的地方。

《數(shù)控機(jī)床編程與實(shí)訓(xùn)操作》3.3.2數(shù)控加工中心的對(duì)刀方法

對(duì)刀的準(zhǔn)確程度將直接影響加工精度,因此對(duì)刀操作一定要仔細(xì),對(duì)刀方法一定要同零件加工精度要求相適應(yīng)。零件加工精度要求較高時(shí),可采用千分表找正對(duì)刀,使刀位點(diǎn)與對(duì)刀點(diǎn)一致,但這種方法效率低。常用的幾種對(duì)刀方法有:1.工件坐標(biāo)系原點(diǎn)(對(duì)刀頭)為圓柱孔(圓柱面)的中心線(1)采用杠桿百分表(千分表)對(duì)刀。

《數(shù)控機(jī)床編程與實(shí)訓(xùn)操作》(2)采用尋邊器對(duì)刀。2.工件坐標(biāo)系原點(diǎn)(對(duì)刀點(diǎn))為兩條相互垂直直線的交點(diǎn)(1)采用碰刀(或試切)方式對(duì)刀。(2)采用尋邊器對(duì)刀。

《數(shù)控機(jī)床編程與實(shí)訓(xùn)操作》3.3.2數(shù)控加工中心的對(duì)刀方法

3.機(jī)外對(duì)刀儀對(duì)刀機(jī)外對(duì)刀儀示意圖如圖所示。機(jī)外對(duì)刀儀用來(lái)測(cè)量刀具的長(zhǎng)度、直徑和刀具形狀、角度。刀庫(kù)中存放的刀具,其主要參數(shù)都要有準(zhǔn)確的值,這些參數(shù)值在編制加工程序時(shí)都要加以考慮。使用中因刀具損壞需要更換新刀具時(shí),用機(jī)外對(duì)刀儀可以測(cè)出新刀具的主要參數(shù)值,以便掌握與原刀具的偏差,然后通過(guò)修改刀補(bǔ)值確保其正常加工。此外,用機(jī)外對(duì)刀儀還可測(cè)量刀具切削刃的角度和形狀等參數(shù),有利于提高加工質(zhì)量。對(duì)刀儀由下列三部分組成:(1)刀柄定位機(jī)構(gòu)。(2)測(cè)頭與測(cè)量機(jī)構(gòu)。(3)測(cè)量數(shù)據(jù)處理裝置。

《數(shù)控機(jī)床編程與實(shí)訓(xùn)操作》3.3.2數(shù)控加工中心的對(duì)刀方法

4.刀具Z方向?qū)Φ?/p>

刀具Z方向?qū)Φ稊?shù)據(jù)與刀具在刀柄上的裝夾長(zhǎng)度及工件坐標(biāo)系的Z方向零點(diǎn)位置有關(guān),它確定工件坐標(biāo)系的零點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的位置。可以采用刀具直接碰刀對(duì)刀,也可利用Z方向設(shè)定器(如圖所示)進(jìn)行精確對(duì)刀,其工作原理與尋邊器相同。對(duì)刀時(shí)也是將刀具的端刃與工件表面或Z方向設(shè)定器的測(cè)頭接觸,利用機(jī)床坐標(biāo)的顯示來(lái)確定對(duì)刀值。當(dāng)使用Z方向設(shè)定器對(duì)刀時(shí),要將Z方向設(shè)定器的高度考慮進(jìn)去。

《數(shù)控機(jī)床編程與實(shí)訓(xùn)操作》3.3.2數(shù)控加工中心的對(duì)刀方法加工中心Z方向?qū)Φ兑话阌袃煞N方法:

(1)機(jī)上對(duì)刀。

這種方法是采用Z向設(shè)定器依次確定每把刀具與工件在機(jī)床坐標(biāo)系中的相互位置關(guān)系，其操作作步驟為:

①依次將刀具裝在主軸上，利用Z向設(shè)定器確定每把刀具到工件坐標(biāo)系Z向零點(diǎn)的距離，并記錄下來(lái)；

②找出其中最長(zhǎng)（或最短）、到工件距離最?。ɑ蜃畲螅┑牡毒?，如圖所示的H03（或H01），將其對(duì)刀值作為工件坐標(biāo)系的Z值，此時(shí)H03＝0。

③確定其他刀具的長(zhǎng)度補(bǔ)償值，即H01＝±︱C－A︱︳，H02＝±︱C－B︱，正負(fù)號(hào)由程序中的G43或G44確定。

這種方法對(duì)刀效率和精度較高。

(2)機(jī)外刀具預(yù)調(diào)加機(jī)上對(duì)刀?！稊?shù)控機(jī)床編程與實(shí)訓(xùn)操作》3.3.2數(shù)控加工中心的對(duì)刀方法《數(shù)控機(jī)床編程與實(shí)訓(xùn)操作》項(xiàng)目3數(shù)控加工中心編程與實(shí)訓(xùn)操作任務(wù)4數(shù)控加工中心操作實(shí)訓(xùn)

實(shí)訓(xùn)內(nèi)容

數(shù)控系統(tǒng)種類(lèi)繁多,目前應(yīng)用比較廣泛的有日本FANUC、德國(guó)西門(mén)子等數(shù)控系統(tǒng),此任務(wù)依照KT1400VB立式加工中心的操作方法加以介紹。對(duì)于不同的系統(tǒng),操作方法和界面會(huì)有不同,但總體的操作都有以下幾個(gè)方面。

1.電源的接通與斷開(kāi)

(1)電源的接通。

1)在機(jī)床電源接通之前,檢查電源的電氣柜內(nèi)開(kāi)關(guān)是否全部接通,將電源柜門(mén)關(guān)好后,方能打開(kāi)機(jī)床主電源,即將加工中心電氣柜上電源開(kāi)關(guān)(手柄)扳到“ON”的位置。

2)在操作面板上按“POWERON”按鈕,接通數(shù)控系統(tǒng)的電源。

3)在開(kāi)機(jī)過(guò)程中,系統(tǒng)將進(jìn)行自檢,請(qǐng)不要觸動(dòng)操作面板上其他任何按鈕。

4)當(dāng)LCD屏幕上顯示X、Y、Z的坐標(biāo)位置時(shí),即可旋開(kāi)急停按鈕并按“RE_x0002_SET”消除報(bào)警。

(2)電源的斷開(kāi)。

1)自動(dòng)加工循環(huán)結(jié)束,自動(dòng)循環(huán)按鈕的指示燈熄滅。

2)按操作面板上的“POWEROFF”按鈕,斷開(kāi)數(shù)控系統(tǒng)的電源。

3)按下紅色“急?！卑粹o,并切斷電源柜上的機(jī)床電源開(kāi)關(guān)。

《數(shù)控機(jī)床編程與實(shí)訓(xùn)操作》任務(wù)4數(shù)控加工中心操作實(shí)訓(xùn)

2.加工中心運(yùn)行操作(1)工作方式選擇。通過(guò)工作方式選擇旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān),可使機(jī)床處于某種工作狀態(tài),如編輯、MDI、手輪、單步手動(dòng)等工作狀態(tài)。在操作機(jī)床時(shí)必須選擇與之對(duì)應(yīng)的工作方式,否則機(jī)床不能工作。(2)手動(dòng)操作。(3)MDI工作方式的操作。1)直接運(yùn)行程序。在MDI工作方式下,可以用鍵盤(pán)輸入一個(gè)程序段,并運(yùn)行這個(gè)程序段,操作步驟如下:①選擇MDI方式。②按下PROG鍵。③鍵入程序段,每輸入一段程序必須按一次INPUT鍵,最多可輸入7行信息,一次執(zhí)行。

④一個(gè)程序段輸入完畢后,按START鍵或循環(huán)啟動(dòng)鍵,該段程序即被執(zhí)行。

2)主軸轉(zhuǎn)速的設(shè)定。自動(dòng)運(yùn)行時(shí)主軸的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向、定向等均可在程序中用S功能和M功能指定。手動(dòng)操作時(shí),要使主軸啟動(dòng),必須用MDI方式設(shè)定主軸轉(zhuǎn)速?！稊?shù)控機(jī)床編程與實(shí)訓(xùn)操作》任務(wù)4數(shù)控加工中心操作實(shí)訓(xùn)

(4)DNC操作。

系統(tǒng)既可以運(yùn)行NC內(nèi)部存儲(chǔ)器中存放的程序,也可以像紙帶操作方式那樣運(yùn)行外設(shè)中存放的程序,即在線加工。在線加工需要用戶自備計(jì)算機(jī)、傳輸軟件、傳輸線等。具體操作過(guò)程如下:

1)選擇自動(dòng)方式和按“RESET”按鈕;

2)按操作盤(pán)上的“遠(yuǎn)程控制”或“DNC”軟鍵,確認(rèn)軟鍵上的燈亮,系統(tǒng)處于遠(yuǎn)程控制方式;

3)按下循環(huán)啟動(dòng)按鈕,啟動(dòng)NC系統(tǒng),此時(shí)系統(tǒng)進(jìn)入在線加工狀態(tài);

4)在計(jì)算機(jī)側(cè)選擇加工程序并啟動(dòng)傳輸功能;

5)在計(jì)算機(jī)側(cè)必須接地。

(5)存儲(chǔ)器操作。

(6)機(jī)床的急停。

(7)RS232接口的使用。

(8)軟限位超程保護(hù)。

為了安全起見(jiàn),在機(jī)床每個(gè)坐標(biāo)軸兩端設(shè)有行程軟限位。當(dāng)坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)超過(guò)行程軟限位時(shí),按下列步驟恢復(fù)正常:

1)選擇手動(dòng)進(jìn)給或手輪進(jìn)給方式;

2)手動(dòng)或用手輪將軸返回到正常區(qū)域;

3)按下LCD/MDI鍵盤(pán)上的“RESET”按鈕,直至報(bào)警解除。

《數(shù)控機(jī)床編程與實(shí)訓(xùn)操作》任務(wù)4數(shù)控加工中心操作實(shí)訓(xùn)

(9)主軸松刀。

為了手動(dòng)裝卸刀具方便,在主軸箱上裝有一個(gè)松刀按鈕。主軸停止時(shí),在任一手動(dòng)方式下,按此按鈕,主軸刀具松開(kāi),再按此按鈕,主軸刀具拉緊。

(10)試運(yùn)行。

1)將程序輸入機(jī)床后,在指導(dǎo)教師檢查無(wú)誤后方可進(jìn)行試運(yùn)行。

2)將G54或增量坐標(biāo)系提高+100.0mm。