第五章加工中心的程序编制数控机床

1、第五章第五章 加工中心的程序编制加工中心的程序编制n内容内容n5.1 加工中心概述加工中心概述n5.2 加工中心的程序编制基础加工中心的程序编制基础n5.3 fanuc oi-mb数控系统的程序指令及应用数控系统的程序指令及应用n5.4 加工中心程编举例加工中心程编举例5.1 5.1 加工中心概述加工中心概述 一、加工中心一、加工中心加工中心加工中心（machining center，mc）是具有刀库和自动换刀）是具有刀库和自动换刀装置的数控机床，又称为自动换刀数控机床。可在工件一次装装置的数控机床，又称为自动换刀数控机床。可在工件一次装夹中通过自动换刀，连续地对工件各加工表面自动进行铣、钻、

2、夹中通过自动换刀，连续地对工件各加工表面自动进行铣、钻、扩、铰、镗、攻丝等多种加工操作。因此，加工中心适用于加扩、铰、镗、攻丝等多种加工操作。因此，加工中心适用于加工凸轮、箱体、支架、盖板、模具等各种复杂形状的零件。工凸轮、箱体、支架、盖板、模具等各种复杂形状的零件。n立式加工中心立式加工中心：一般无分度回转功能。主要适用于加工板：一般无分度回转功能。主要适用于加工板类、框类、壳体类、模具等单面加工的零件。类、框类、壳体类、模具等单面加工的零件。n卧式加工中心卧式加工中心：通常带有可分度的数控回转工作台。在工：通常带有可分度的数控回转工作台。在工件一次装夹中，通过工作台旋转可实现多个加工面的加

3、工，件一次装夹中，通过工作台旋转可实现多个加工面的加工，更加适用于箱体类、壳体类零件加工。更加适用于箱体类、壳体类零件加工。5.1 5.1 加工中心概述加工中心概述 一、加工中心一、加工中心n龙门式加工中心龙门式加工中心：其形状与龙门铣床相似，主轴多为垂直：其形状与龙门铣床相似，主轴多为垂直设置，带有可更换的主轴头附件，能够一机多用，尤其适设置，带有可更换的主轴头附件，能够一机多用，尤其适用于加工大型复杂工件。用于加工大型复杂工件。n复合加工中心复合加工中心：指在一台加工中心上有立、卧两个主轴或：指在一台加工中心上有立、卧两个主轴或主轴可旋转主轴可旋转90，即既有立式加工中心的功能，又有卧式，

4、即既有立式加工中心的功能，又有卧式加工中心的功能。加工中心的功能。n一类是靠主轴旋转一类是靠主轴旋转90，实现立、卧加工模式的切换；，实现立、卧加工模式的切换；n另一类靠数控回转台绕另一类靠数控回转台绕x轴旋转轴旋转90，实现两种加工功，实现两种加工功能。能。n复合加工中心能在工件一次装夹后，完成除安装面外其复合加工中心能在工件一次装夹后，完成除安装面外其他五个面的加工，降低了工件二次安装引起的形位误差，他五个面的加工，降低了工件二次安装引起的形位误差，大大提高了加工精度和效率。大大提高了加工精度和效率。n复合加工中心结构复杂、造价高。复合加工中心结构复杂、造价高。 5.1 5.1 加工中心加

5、工中心 二、加工中心的加工对象二、加工中心的加工对象加工中心适宜于加工形状复杂、加工内容多、精度要求较高加工中心适宜于加工形状复杂、加工内容多、精度要求较高的零件。这类零件若用普通机床加工则需要使用多种类型的机的零件。这类零件若用普通机床加工则需要使用多种类型的机床和较多的工艺准备，并且需要多次装夹和调整才能完成加工。床和较多的工艺准备，并且需要多次装夹和调整才能完成加工。n箱体类零件：一般需要进行多工位孔系及平面加工，如铣、箱体类零件：一般需要进行多工位孔系及平面加工，如铣、钻、扩、镗、铰、锪、攻丝等，因此需要多把刀具。钻、扩、镗、铰、锪、攻丝等，因此需要多把刀具。n盘、套、轴、板、壳体类零

6、件：加工部位集中在单一端面盘、套、轴、板、壳体类零件：加工部位集中在单一端面上的零件宜选择立式加工中心，加工部位不在同一方向表上的零件宜选择立式加工中心，加工部位不在同一方向表面上的零件可选择卧式加工中心。面上的零件可选择卧式加工中心。 n异形件：外形不规则，大都需要点、线、面多工位混合加异形件：外形不规则，大都需要点、线、面多工位混合加工，如各种样板、靠模等均属此类。工，如各种样板、靠模等均属此类。 n带复杂曲面的零件带复杂曲面的零件n加工精度要求较高的中小批量零件：容易获得所要求的尺加工精度要求较高的中小批量零件：容易获得所要求的尺寸精度和形状位置精度，并可得到很好的互换性。寸精度和形状位

7、置精度，并可得到很好的互换性。 5.1 5.1 加工中心加工中心 三、加工特点三、加工特点n工序集中：工序集中：一次装夹，可加工多个表面。如钻、锪、铰、镗、一次装夹，可加工多个表面。如钻、锪、铰、镗、攻丝、铣。加工效率高，加工精度高。攻丝、铣。加工效率高，加工精度高。n自动换刀自动换刀5.2 5.2 加工中心的程序编制基础加工中心的程序编制基础 一、自动换刀方法一、自动换刀方法自动换刀装置的形式有两种：自动换刀装置的形式有两种：n转塔刀架：转塔刀架：由转塔刀架自动转位实现换刀。由转塔刀架自动转位实现换刀。5.2 5.2 加工中心的程序编制基础加工中心的程序编制基础 一、自动换刀方法一、自动换刀

8、方法n转塔刀架：转塔刀架：n一般在小型立式加工中心上采用转塔一般在小型立式加工中心上采用转塔刀架。刀架。n刀具应预先按调整要求安装于相应的刀具应预先按调整要求安装于相应的孔位中。在换刀时，转塔头根据换刀孔位中。在换刀时，转塔头根据换刀指令，先使转塔刀架与传动机构脱开，指令，先使转塔刀架与传动机构脱开，接着使转塔刀架转位，然后接通主轴接着使转塔刀架转位，然后接通主轴运动。运动。n转塔刀架的换刀没有装卸刀具和选取转塔刀架的换刀没有装卸刀具和选取刀具的动作。刀具的动作。n转塔刀架一般有转塔刀架一般有8工位、工位、12工位和工位和16工位，刀库容量有限。工位，刀库容量有限。 5.2 5.2 加工中心的

9、程序编制基础加工中心的程序编制基础 一、自动换刀方法一、自动换刀方法自动换刀装置的形式有两种：自动换刀装置的形式有两种：n机械手刀库自动换刀装置：机械手刀库自动换刀装置：n选刀：根据程序中的刀具指令从刀库中选刀：根据程序中的刀具指令从刀库中选出所指定的刀具，并把它送到换刀位选出所指定的刀具，并把它送到换刀位置。置。n换刀：根据程序中的换刀指令卸下主轴换刀：根据程序中的换刀指令卸下主轴上的刀具，装上下一加工用的刀具（即上的刀具，装上下一加工用的刀具（即选刀机构选出的刀具），并将换下的刀选刀机构选出的刀具），并将换下的刀具送回刀库。具送回刀库。n一般选刀和换刀分开进行。通常利用切一般选刀和换刀分开

10、进行。通常利用切削加工时间选刀。换刀完毕启动主轴后，削加工时间选刀。换刀完毕启动主轴后，方可进行下面程序段的加工。方可进行下面程序段的加工。轮盘式或履带式刀库轮盘式或履带式刀库 5.2 5.2 加工中心的程序编制基础加工中心的程序编制基础 5.2 5.2 加工中心的程序编制基础加工中心的程序编制基础二、换刀程序的编制二、换刀程序的编制对于任何数控机床，其加工程序编制的内容和步骤是一样的。对于任何数控机床，其加工程序编制的内容和步骤是一样的。但由于加工中心使用刀具数目较多，加工中途要自动换刀，但由于加工中心使用刀具数目较多，加工中途要自动换刀，而换刀动作由程序指令预先规定。所以而换刀动作由程序指

11、令预先规定。所以换刀程序编制是加工中换刀程序编制是加工中心程序编制的特点心程序编制的特点之一。之一。n转塔刀架：换刀程序编制简单转塔刀架：换刀程序编制简单n机械手刀库：复杂机械手刀库：复杂针对针对“机械手刀库机械手刀库”讲解换刀程序编制。讲解换刀程序编制。5.2 5.2 换刀程序编制换刀程序编制n换刀方式换刀方式定距换刀定距换刀：只有当机床主轴处：只有当机床主轴处于于换刀点换刀点位置时才能换刀。位置时才能换刀。定距换刀定距换刀跟踪换刀跟踪换刀：机床主轴处于任意：机床主轴处于任意位置时，机械手都可以执行换刀位置时，机械手都可以执行换刀动作。动作。5.2 5.2 换刀程序编制换刀程序编制n换刀程序

12、换刀程序n换刀指令：换刀指令： m06不同的数控机床，换刀程序的编制方法可能不同。不同的数控机床，换刀程序的编制方法可能不同。例：立式加工中心例：立式加工中心vb610的换刀程序（定距换刀）如下：的换刀程序（定距换刀）如下：g00 g91 g30 x0 y0 z0 t01 ; 回换刀点，选回换刀点，选t01刀具刀具m06; 换上换上t01刀具刀具 g00 g90 g54 x-150.0 y-35.0 s400.0; 点定位点定位 g43 z0 h01 m13 t02; 用用t01刀具加工，选刀具加工，选t02刀具刀具 g91 g30 x0 y0 z0; 回换刀点回换刀点 m06; 换上换上t0

13、2刀具刀具5.3 fanuc oi-mb数控系统的程序指令数控系统的程序指令n固定循环指令固定循环指令n刀具补偿指令刀具补偿指令n尖角过渡指令尖角过渡指令一、固定循环指令一、固定循环指令指令指令钻削（钻削（-z）在孔底的动作在孔底的动作退刀（退刀（+z）应用应用g73间歇进给间歇进给快速移动快速移动高速钻削深孔高速钻削深孔g74切削进给切削进给停刀停刀主轴正转主轴正转切削进给切削进给左旋攻丝左旋攻丝g76切削进给切削进给主轴定向停止主轴定向停止快速移动快速移动精镗孔精镗孔g81切削进给切削进给快速移动快速移动钻孔，打中心孔钻孔，打中心孔g82切削进给切削进给停刀停刀快速移动快速移动钻孔，锪孔钻

14、孔，锪孔g83间歇进给间歇进给快速移动快速移动钻深孔钻深孔g84切削进给切削进给停刀停刀主轴反转主轴反转切削进给切削进给攻丝攻丝g85切削进给切削进给切削进给切削进给镗孔镗孔g86切削进给切削进给主轴停止主轴停止快速移动快速移动镗孔镗孔g87切削进给切削进给主轴正转主轴正转快速移动快速移动精镗孔（背镗）精镗孔（背镗）5.3 fanuc oi-mb数控系统的固定循环指令数控系统的固定循环指令一、固定循环指令一、固定循环指令 固定循环过程：固定循环过程：动作动作1：x轴和轴和y轴的定位（旋转轴）；轴的定位（旋转轴）；动作动作2：快速移动到快速移动到r点；点；动作动作3：孔加工；孔加工；动作动作4：

15、在孔底的动作；在孔底的动作；动作动作5：返回到返回到r点；点；动作动作6：快速移动到初始点。快速移动到初始点。 5.3 fanuc oi-mb数控系统的固定循环指令数控系统的固定循环指令 一、固定循环指令一、固定循环指令n指令格式：指令格式：g17 g_ x_ y_ z_ r_ q_ p_ f_ k_; nzr点到孔底的距离，点到孔底的距离，r初始位置到初始位置到r点的距离，点的距离，q每每次切削进给的深度（正值），次切削进给的深度（正值），p孔底切削进给暂停时间孔底切削进给暂停时间（0.001秒），秒），k重复次数。重复次数。 g90g915.3 fanuc oi-mb数控系统的固定循环指令

16、数控系统的固定循环指令 一、固定循环指令一、固定循环指令n返回点平面可由返回点平面可由g98和和g99指令指定。指令指定。ng98刀具返回到初始平面刀具返回到初始平面ng99刀具返回到刀具返回到r点平面点平面 g98g995.3 fanuc oi-mb数控系统的固定循环指令数控系统的固定循环指令 一、固定循环指令一、固定循环指令n钻孔循环钻孔循环g81ng81 x_ y_ z_ r_ f_ k_; g81 g98g81 g995.3 fanuc oi-mb数控系统的固定循环指令数控系统的固定循环指令 一、固定循环指令一、固定循环指令n钻深孔循环钻深孔循环g83ng83 x_ y_ z_ r_

17、q_ f_ k_; nq每次切削进给的切削深度每次切削进给的切削深度 g83 g98g83 g995.3 fanuc oi-mb数控系统的固定循环指令数控系统的固定循环指令 二、刀具半径补偿指令二、刀具半径补偿指令ng17 g00/g01 g41 x_ y_ d_; ng17 g00/g01 g42 x_ y_ d_;ng40;nd0; 补偿值为补偿值为0 5.3 fanuc oi-mb数控系统的固定循环指令数控系统的固定循环指令 二、刀具半径补偿指令二、刀具半径补偿指令n举例举例 o0003; n0 g92 x0 y0 z0; n1 g90 g17 g00 g41 d07 x250.0 y5

18、50.0; n2 g01 y900.0 f150; n3 x450.0; n4 g03 x500.0 y1150.0 r650.0; n5 g02 x900.0 r-250.0; n6 g03 x950.0 y900.0 r650.0; n7 g01 x1150.0; n8 y550.0; n9 x700.0 y650.0; n10 x250.0 y550.0; n11 g00 g40 x0 y0; n12 m02; 5.3 fanuc oi-mb数控系统的固定循环指令数控系统的固定循环指令 三、刀具长度补偿指令三、刀具长度补偿指令ng43 _ h_; 正补偿，正补偿，刀具长度补偿轴刀具长度补

19、偿轴x、y或或z ng44 _ h_; ng49;nh0; 补偿值为补偿值为0 例如，设例如，设h1=20.0，h2=30.0 g90 g43 z100.0 h1; 刀具在刀具在z向移到向移到120.0 g90 g43 z100.0 h2; 刀具在刀具在z向移到向移到130.0 5.3 fanuc oi-mb数控系统的固定循环指令数控系统的固定循环指令 二、刀具长度补偿指令二、刀具长度补偿指令n举例举例 o0004; n1 g91 g00 x120.0 y80.0;n2 g43 z-32.0 h1; n3 g01 z-21.0 f1000; n4 g04 p2000; n5 g00 z21.0

20、; n6 x30.0 y-50.0; n7 g01 z-41.0; n8 g00 z41.0; n9 x50.0 y30.0; n10 g01 z-25.0; n11 g04 p2000; n12 g00 z57.0 h0; n13 x-200.0 y-60.0; n14 m02; h1=-4.0 5.4 加工中心程序编制举例加工中心程序编制举例例：在例：在vb610立式加工中心上加工如图所示零件的上表面、立式加工中心上加工如图所示零件的上表面、外轮廓和外轮廓和5个螺纹孔。零件材料为个螺纹孔。零件材料为45#钢。钢。50555-m10r10503020180501407575200250vb6

21、10立式加工中心为三立式加工中心为三坐 标 联 动 机 床 ， 配 置坐 标 联 动 机 床 ， 配 置fanuc oi-mb数控系统。数控系统。在该机床上可进行铣平面、在该机床上可进行铣平面、钻孔、镗孔、铰孔、攻丝、钻孔、镗孔、铰孔、攻丝、铣曲面等加工。铣曲面等加工。vb610立式加工中心具有立式加工中心具有自动换刀机构。当机床进行自动换刀机构。当机床进行换刀时，主轴必须首先定位换刀时，主轴必须首先定位（即停于固定的角度）才可（即停于固定的角度）才可换刀。换刀。 5.4 加工中心程序编制举例加工中心程序编制举例编程步骤：编程步骤：1. 通过工艺分析，确定该零件的加工过程：通过工艺分析，确定该

22、零件的加工过程：铣上表面铣上表面。根据零件尺寸选用。根据零件尺寸选用 80的面铣刀。的面铣刀。走刀路线：走刀路线：abcd5.4 加工中心程序编制举例加工中心程序编制举例编程步骤：编程步骤：1. 通过工艺分析，确定该零件的加工过程：通过工艺分析，确定该零件的加工过程：加工螺纹孔加工螺纹孔。先用。先用 8.5的中心钻打中心孔，再用的中心钻打中心孔，再用 8.5的钻头的钻头钻孔，最后用钻孔，最后用m10 p1.5的丝锥攻丝。的丝锥攻丝。走刀路线：走刀路线：h1h2h3h4h0 5.4 加工中心程序编制举例加工中心程序编制举例编程步骤：编程步骤：1. 通过工艺分析，确定该零件的加工过程：通过工艺分析

23、，确定该零件的加工过程：铣外轮廓。选用铣外轮廓。选用 20的圆柱铣刀。的圆柱铣刀。走刀路线：走刀路线：efghijkfe5.4 加工中心程序编制举例加工中心程序编制举例编程步骤：编程步骤：2. 刀具及其切削参数确定：刀具及其切削参数确定：工步工步刀具刀具刀具编号刀具编号补偿号补偿号主轴转速主轴转速rpm进给速度进给速度mm/min铣上表面铣上表面 80面铣刀面铣刀t01h01400300打中心孔打中心孔 8.5中心钻中心钻t02h021000100钻孔钻孔 8.5钻头钻头t03h031000100攻丝攻丝m10 p1.5丝锥丝锥t04h04200300铣外轮廓铣外轮廓 20立铣刀立铣刀t05h

24、05/d056001005.4 加工中心程序编制举例加工中心程序编制举例编程步骤：编程步骤：3. 数值计算：数值计算：工件坐标系如图所示，其工件坐标系如图所示，其z向原点设在零件上表面处；向原点设在零件上表面处；工件零点偏置设置为工件零点偏置设置为g54。 5.4 加工中心程编举例加工中心程编举例o0005;n1 g40 g80 g17; n2 g00 g91 g30 x0 y0 z0 t01; 回换刀点和选回换刀点和选t01 n3 m06; 换上换上t01n4 g00 g90 g54 x-150.0 y-35.0 s400.0; 快速定位于快速定位于a点点 n5 g43 z0 h01 m13

25、 t02; m13=m3+m8 z向移动刀具至零点，向移动刀具至零点，t01长度补偿长度补偿 n6 g01 x148.0 f300.0; 铣平面铣平面 n7 g00 y35.0; n8 g01 x-145.0; n9 g00 z100.0;n10 g91 g30 x0 y0 z0; 回换刀点，同时取消长度补偿回换刀点，同时取消长度补偿编程步骤：编程步骤：3. 编写程序编写程序5.4 加工中心程编举例加工中心程编举例n11 m06; 换上换上t02n12 m01; 任选停止任选停止 n13 g00 g90 g54 x-75.0 y-50.0 s1000; 快速定位于快速定位于h1点点 n14 g

26、43 z20.0 h02 m13 t03; z向移动刀具至初始点，向移动刀具至初始点，t02长度补偿长度补偿 n15 g99 g81 z-5.0 r5.0 f100; 打中心孔打中心孔h1 n16 x75.0; 打中心孔打中心孔h2n17 y50.0; 打中心孔打中心孔h3n18 -x75.0; 打中心孔打中心孔h4n19 x0. y0.; 打中心孔打中心孔h0n20 g80;n21 g00 z100.0; n22 g91 g30 x0 y0 z0; 回换刀点回换刀点50555-m10r105030201805014075752002505.4 加工中心程编举例加工中心程编举例n23 m06; 换上换上t03n24 m01; n25 g00 g90 g54 x-75.0 y-50.0 s1000; 快速定位于快速定位于h1点点 n26 g43 z20.0 h03 m13 t04; t03长度补偿，选长度补偿，选t04 n27 g99 g81 z-30.0 r5.0 f100; 钻孔钻孔h1 n28 x75.0; n29 y50.0; n30 x-75.0; n31 x0.0 y0.0; 钻孔钻孔h0 n32 g80; n33 g00 z100.0; n34 g91 g30 x0 y0 z0; 回换刀点回换刀点50555-m10r105030201805014075752