加工中心的操作

1、数控加工中心的操作与加工数控加工中心的操作与加工1.1数控加工中心概述数控加工中心概述 “具有自动刀具交换装置，并能够进行多种工序加具有自动刀具交换装置，并能够进行多种工序加工的数控机床工的数控机床”具有自动交换加工刀具的能力，通过在刀库安装不同用具有自动交换加工刀具的能力，通过在刀库安装不同用途的刀具，可在一次装夹中通过自动换刀装置改变主轴途的刀具，可在一次装夹中通过自动换刀装置改变主轴上的加工刀具，实现钻、铣、镗、攻螺纹、切槽等多种上的加工刀具，实现钻、铣、镗、攻螺纹、切槽等多种加工功能。加工功能。1.1.1数控加工中心的组成数控加工中心的组成 1基础部件基础部件:由床身、立柱和工作台等大

2、件组成由床身、立柱和工作台等大件组成 2主轴部件主轴部件由主轴箱、主轴电动机、主轴和主轴轴承等零件组成由主轴箱、主轴电动机、主轴和主轴轴承等零件组成 3数控系统数控系统由由CNC装置、可编程序控制器、伺服驱动装置以及电动机等部件组成，装置、可编程序控制器、伺服驱动装置以及电动机等部件组成，是加工中心执行顺序控制动作和控制加工过程的中心是加工中心执行顺序控制动作和控制加工过程的中心 4自动换刀装置自动换刀装置(ATC)有一套自动换刀装置有一套自动换刀装置 1.1.2数控加工中心的分类数控加工中心的分类 1主轴在空间所处的状态分类 1)立式加工中心图6.1立式加工中心 1一数控柜 2一刀库 3一主

3、轴4一工作台 2)卧式加工中心图6.2卧式加工中心1一主轴 2一刀库 3一数控柜 4工作台 3)复合加工中心图6.3复合加工中心（五面加工中心）1一工作台 2一主轴 3一刀库 4一数控柜 2按坐标轴数分类按坐标轴数分类 根据加工中心的可控坐标轴数和联动坐标根据加工中心的可控坐标轴数和联动坐标轴数，可将加工中心分为轴数，可将加工中心分为 : 三轴二联动、三轴三联动、四轴三联动、五轴四联动、六三轴二联动、三轴三联动、四轴三联动、五轴四联动、六轴五联动等加工中心轴五联动等加工中心 3按工作台的数量和功能分类按工作台的数量和功能分类 1)单工作台加工中心单工作台加工中心 2)双工作台加工中心双工作台加

4、工中心 3)多工作台加工中心多工作台加工中心 4按加工精度分类按加工精度分类 1)普通加工中心普通加工中心 2)高精度加工中心高精度加工中心1.1.3 数控加工中心的加工对象及特点数控加工中心的加工对象及特点 1周期性重复投产的零件 2价格昂贵的高精度零件 3多品种、小批量的零件 4结构比较复杂、需多工序多工位加工的零件 5难测量零件1.2数控加工中心的刀库系统数控加工中心的刀库系统 1.2.1 数控加工中心的自动换刀装置数控加工中心的自动换刀装置 自动换刀装置由刀库、机械手和驱动结构自动换刀装置由刀库、机械手和驱动结构等部分组成等部分组成 ： 刀库有盘式、鼓式和链式等形式 1.2.2 数控加

5、工中心的自动换刀数控加工中心的自动换刀1.3 数数 控控 加加 工工 中中 心心 的的 工工 艺艺 处处 理理 1.3.1加工顺序的确定加工顺序的确定 1先粗后精先粗后精 2基准面先行基准面先行 3先面后孔先面后孔 4先主后次先主后次 1.3.2 走刀路线的确定走刀路线的确定 1轮廓铣削加工路线的分析轮廓铣削加工路线的分析 外园弧加工外园弧加工 图1.6内圆弧加工 2位置精度要求较高的孔系加工路线的分析 3.铣削曲面的加工路线的分析 总原则是在保证零件加工精度和表面质量的条件下，尽量缩短加工路线，以提高生产率 1.3.3加工工艺参数加工工艺参数 1主轴转速的确定主轴转速的确定 N=1000v/

6、D 2.进给速度的确定进给速度的确定 确定进给速度的原则： （1）当零件的质量要求能够得到保证时，为提高生产效率，可选择较高的进给速度。对于学生在实验、实习中为了保证安全一般进给速度在100-200mm/min范围内选取。 (2）在切断、加工深孔或用高速钢刀具加工时，宜选择较低的进给速度， 一般在20一50mm/min。 （3）当加工精度，表面粗糙度要求高时，进给速度应选小些，一般在20一50mm/min 范围内选取。 （4）刀具空行程时特别是远距离“回零”时，可以选择该机床数控系统给定的最高进给速度。 3.背吃刀量确定（切削用量）背吃刀量确定（切削用量） 使主轴转速、切削深度及进给速度三者能

7、互相适应，以形成最佳的切削用量 1.3.4 夹具的选择夹具的选择 (1)为了简化定位和安装，夹具的每个定位面相对加工中心的为了简化定位和安装，夹具的每个定位面相对加工中心的机床原点，都应有精确的坐标尺寸。机床原点，都应有精确的坐标尺寸。 (2）为保证零件安装方位与编程中所选定的工件坐标系及机）为保证零件安装方位与编程中所选定的工件坐标系及机床坐标系方向的一致性，夹具应能保证在机床上实现定向安床坐标系方向的一致性，夹具应能保证在机床上实现定向安装。加工中心工作台面上有基准装。加工中心工作台面上有基准T形槽，中心定位孔，工作台形槽，中心定位孔，工作台侧面基准等，在设计和组装夹具时，要充分利用这些条

8、件。侧面基准等，在设计和组装夹具时，要充分利用这些条件。 (3）经短时间的拆装，能改成适合新工件使用的夹具。由于）经短时间的拆装，能改成适合新工件使用的夹具。由于加工中心的辅助时间已压缩得很短，配套夹具的装卸不能占加工中心的辅助时间已压缩得很短，配套夹具的装卸不能占用太多时间，设计夹具时应考虑零件尺寸测量基准、零件坐用太多时间，设计夹具时应考虑零件尺寸测量基准、零件坐标系测量基准等。标系测量基准等。 (4）夹具应具有尽可能少的元件数和较高的刚度；）夹具应具有尽可能少的元件数和较高的刚度； (5）为保持零件在本次定位装夹中所有需要完成的待加工面）为保持零件在本次定位装夹中所有需要完成的待加工面充

9、分暴露在外，夹具要尽量开敞，夹紧元件的空间位置能低充分暴露在外，夹具要尽量开敞，夹紧元件的空间位置能低则低，必须给刀具运动轨迹留有空间。安装夹具不能和各工则低，必须给刀具运动轨迹留有空间。安装夹具不能和各工序刀具轨迹发生干涉。例如，使用端铣刀加工零件时，在进序刀具轨迹发生干涉。例如，使用端铣刀加工零件时，在进刀轨迹和出刀轨迹处不能和夹具的压紧螺栓及压板发生干涉。刀轨迹和出刀轨迹处不能和夹具的压紧螺栓及压板发生干涉。由于钻夹头和锉刀杆等很容易与夹具发生干涉，因此有些箱由于钻夹头和锉刀杆等很容易与夹具发生干涉，因此有些箱体零件利用内部空间来安排夹紧装置。体零件利用内部空间来安排夹紧装置。 (6）考

10、虑机床主轴与工作台面之间的最小距离和刀具的装夹长度，）考虑机床主轴与工作台面之间的最小距离和刀具的装夹长度，夹具应确保在主轴的行程范围内能使零件的加工内容全部完成。夹具应确保在主轴的行程范围内能使零件的加工内容全部完成。当在工作台上直接装夹比较薄的零件，而所用的刀具又比较短时，当在工作台上直接装夹比较薄的零件，而所用的刀具又比较短时，应事先核对刀具轴向的相关尺寸。应事先核对刀具轴向的相关尺寸。 (7）由于交换工作台有移动、上托、下沉和旋转等动作，因此夹）由于交换工作台有移动、上托、下沉和旋转等动作，因此夹具设计时须防止夹具与机床的空间干涉。具设计时须防止夹具与机床的空间干涉。 (8)有些时候夹

11、具上的定位块是安装工件时使用的，在加工过程有些时候夹具上的定位块是安装工件时使用的，在加工过程中，为满足前后左右各个工位的加工，防止干涉，零件夹紧后即中，为满足前后左右各个工位的加工，防止干涉，零件夹紧后即可拆去。对此，要考虑拆除定位元件后，零件定位精度的保持问可拆去。对此，要考虑拆除定位元件后，零件定位精度的保持问题。题。 (9）尽量不要在加工中途更换夹紧点。当非要更换夹紧点时，要）尽量不要在加工中途更换夹紧点。当非要更换夹紧点时，要特别注意不能因更换夹紧点而破坏定位精度，必要时应在工艺文特别注意不能因更换夹紧点而破坏定位精度，必要时应在工艺文件中注明。件中注明。 (10）夹具底面与工作台面

12、接触时，夹具的底面平面度必须保证）夹具底面与工作台面接触时，夹具的底面平面度必须保证在在0.010.02mm以内，表面粗糙度不大于以内，表面粗糙度不大于Ra3.知知ma1.4数控铣削加工中心的换刀程序数控铣削加工中心换刀有不同的形式，大至有两种：一种为机械换刀；另一种为刀 库换刀一、机械手换刀 特点；换刀速度快 程序格式： T- -； M06； 或 M06 T- -；二、刀 库换刀 特点；价格低，换刀速度慢 程序格式： T - -M06；1.5 数控加工中心程序编的编制程序编制的基本格式程序编制的基本格式准备过程：准备过程：O； G40 G80 G17; G00 G91 G30 X0 Y0 Z

13、0 T01; M06; N01 G00 G90 G54 X0 Y0 S1000; G43 Z50.0 H01 M13; G41 X50.0 D31;加工过程：加工过程： . .结束结束 G00 G91 G30 X0 Y0 Z0； M09; M05; M30;一般加数控铣削工中心程序书写格式一般加数控铣削工中心程序书写格式 1. 程序号程序号 O 2. 刀库旋转，第一把刀到达换刀位置做准备。刀库旋转，第一把刀到达换刀位置做准备。 3. 机床各轴移动到换刀位置。机床各轴移动到换刀位置。 4. 进行换刀动作，第一把刀换到机床主轴。进行换刀动作，第一把刀换到机床主轴。 5. 机床各轴移动到指定的工件坐

14、标系中。机床各轴移动到指定的工件坐标系中。 6. 主轴按照指定的速度和方向旋转。主轴按照指定的速度和方向旋转。 7. 建立刀具长度补偿，建立刀具长度补偿，Z轴到达加工起始点。轴到达加工起始点。 8. 第一把刀相对于工件运动的轨迹描述指令集合。第一把刀相对于工件运动的轨迹描述指令集合。 9. 第一把刀加工完毕，取消刀具补偿功能和各项第一把刀加工完毕，取消刀具补偿功能和各项辅助功能。（主轴冷却）。辅助功能。（主轴冷却）。 10. 第二把刀准备。第二把刀准备。 11. 机床各轴移动到换刀位置。机床各轴移动到换刀位置。 12. 进行换刀动作，第二把刀换到机床主轴。进行换刀动作，第二把刀换到机床主轴。

15、13. 重复重复512的过程，第二把刀相对于工件运动的的过程，第二把刀相对于工件运动的轨迹描述指令集合。轨迹描述指令集合。 14. 依次类推，进行其它刀具的加工的内容描述。依次类推，进行其它刀具的加工的内容描述。 15. 最后一把刀返回刀库，不再叫其他刀具做准备。最后一把刀返回刀库，不再叫其他刀具做准备。 16. 程序结束，使用程序结束，使用M02或或M30指令。指令。5.5 数控加工中心编程实例【例5.7】图5.21（a）为成型零件图，图5.21（b）为加工坯料图，编制加工程序。 工艺过程可分为以下几步：先用中心钻、钻头、锪刀进行孔加工，再对中间凸台盘部分进行粗、精加工，精加工余量为0.5m

16、m，其中4段R39圆弧可用镜像编程，4个缺口可考虑用子程序调用方式处理。需要进行数值计算的是4段R39圆弧的圆心，因是对称的，故仅计算处于第一象限的圆弧的圆心即可。 程序编制步骤：1数值计算工件坐标系原点设在工件上表面对称中心，由零件图图5.6（a）可知，R39圆弧的圆心距工件坐标系原点为80，且位于X轴、Y轴夹角的平分线上。设圆心坐标为（XR ，YR），则 XR= YR = 80cos45= 56.569 2加工工序1）用中心钻按零件图5.6（a）所示的五孔中心位置打五个定位孔，深1mm。2）用14的钻头在五个定位孔的基础上钻五个通孔。3）用20的锪刀，锪四个沉头孔，深度为2mm。4）33的

17、锪刀，锪中心孔，深度为9mm。5）用16的立铣刀粗、精加工中间凸台部分，每次切削深度2mm，粗加工留0.5mm的余量。6）用10的立铣刀加工凸台上的四个豁口及中心方孔。 3刀具卡片4. 程序清单%0001 N01 G40G80G17N02 G91G0G30 (G28) Z0 T01(准备刀具) N03 M06 (换1号刀)N04 G90 G54 N05 G00 G43 H01 Z20.N06 M03 S800 T02 (准备刀具)N05 G99 G81 X0 Y0 Z-1. R3. F50 用1号刀打五个定位孔N06 Z-5. M98 P0001N07 G80 M05 G49N08 G91G0

18、 G30 (G28) Z0 N09 M06 (换2号刀)N10 G90 G54 N11 G00 G43 H02 Z20.N12 M03 S600 T03(准备刀具)N13 G99 G81 X0 Y0 Z-16. R3. F50 用2号刀打五个14的通孔N14 M98 P0001N15 G80 M05 G49N16 G91G0 G30 (G28) Z0 N17 M06(换3号刀)N18 G90 G54 G00 X0 Y0N19 G43 H03 Z20N20 M03 S500 T04 (准备刀具)N21 G99 G82 Z-6 R3. P1 F60 用3号刀锪20的中心沉头孔N22 M98 P00

19、01 N23 G80 G49 M05N24 G0 G91G30 (G28) Z0 N25 M06 (换4号刀) N26 G90 G54 N27 G00 G43 H04 Z20. N28 M03 S300 T05 (准备刀具) N29 G98 G82 X0 Y0 Z-9 R3. P1000 F60 用4号刀锪33的中心沉头孔N30 G80 G49 M05N31 G0G91G30 (G28) Z0 N32 M06 (换5号刀) N33 G90G54 G00 X0 Y-70. 用5号刀粗铣96的凸圆台N34G00 G43 H05 Z-2. 切深2mmN35 M03 S500 T06N36 G01 G

20、41 D51 X22. F100 径向切入2mmN37 M98 P0002 粗铣100的凸圆台N38 G01 G41 D52 X22. F100 径向切入3.5mmN39 M98 P0002 粗铣97的凸圆台N40 G01 Z-4. F50 切深2mmN41 G01 G41 D51 X22. F100 径向切入2mmN42 M98 P0002N43 G01 G41 D52 X22. F100 径向切入3.5mm N44 M98 P0002N45 G01 G41 D53 X22. F100 粗铣96的凸圆台N46 M98 P0002N47 G00 Z3.N48 M98 P0003 铣第一象限R3

21、9的圆弧N49 G24X0 N50 M98 P0003 铣第二象限R39的圆弧N51 G24Y0 N52 M98 P0003 铣第三象限R39的圆弧N53 G25X0N54 M98 P0003 铣第四象限R39的圆弧N55 G25Y0N56 G49 M05N57 G91G30（G28 ）Z0 N58 M06 换用6号刀N59 G90G54 G00 X60 .Y0N60 G43 H06 Z-2. 切深2mmN61 S800 M03 T00N62 M98 P0004 铣右边横槽N63 G01 Z-4. F100 切深4mmN64 M98 P0004 铣右边横槽N65 G00 X-60. Y0N66

22、 Z-2. 分层铣左边横槽N67 G24 X0 N68 M98 P0004N69 G01 Z-4. F100N70 M98 P0004N71 G25 X0N72 G00 X0 Y60.N73 Z-2. 分层铣上边竖槽N74 M98 P0005N75 G01 Z-4. F100N76 M98 P0005N77 G00 X0 Y-60.N78 Z-2N79 G24 Y0 N80 M98 P0005N81 G01 Z-4. F100N82 M98 P0005N83 G25 Y0N84 G00 X0 Y0N85 Z-5.N86 G01 G41 D61 X9. F60 粗铣中心方孔N87 Y9.N88

23、X-9.N89 Y-9.N90 X9.N91 Y0N92 G03 X3. Y6. I-6. J0 走弧线收刀N93 G40 G00 X0 Y0 M05N94 G00 Z20N95 G49N96 G91G30( G28 )Z0 M06 6号刀回刀库N97 M30O0001 四个角孔的中心位置N10 X84.Y42.N20 X-84.N30 Y-42.N40 G98 X84.N50 M99 O0002 96的凸台圆周的切削N10 G03 X0 Y-48. I-22.J0N20 G02 I0 J48.N30 G03 X-22. Y-70. I0.J-22N40 G40 G00 X0N50 M99O0

24、003 R39弧段的加工N10 G00 X56.569 Y56.569N20 G01 Z-4 F50N30 G91 G41 D53 X-39.F200N40 G03 X39. Y-39. I39.J0 F100N50 G00 Z3.N60 G90 G40N70 M99O0004 凸台上横槽的切削N10 G00 G41 D61 X50. Y7.N20 G01 X28. F60N30 G03 Y-7. I0J-7N40 G01 X50.N50 G00 G40 X60. Y0N60 Z10.N70 M99O0005 凸台上竖槽的切削N10 G00 G41 D61 Y50. X-7.N20 G01 Y

25、28. F60N30 G03 X7. I7.J0N40 G01 Y50.N50 G00 G40 X0 Y60.N60 Z10.N70 M99思考与练习p97 1. 2. 3. 10. 11. 12 例例2.对图对图 所示零件编所示零件编程程50506 015025025015020010010010010012345678910111312 #16.钻钻10mm直径的直径的孔孔 #710钻钻20mm直径直径的孔的孔 #1113.搪搪30mm直径直径的孔的孔 T01 中心钻中心钻 H01 T02 10钻头钻头 H02 T03 20钻头钻头 H03 T04 30镗刀镗刀 H04 T05 29钻头钻

26、头 H05O0001；G40 G80 G17;G00 G91 G30 Z0 T01;T01 M06; N1(CDR- 10.5);G00 G90 G54 X60. Y80. S1000;G43 Z20. H01 M13 T02;G80;G99 G81 Z-55. R-45. F100;Y280.;Y480.;X210. Y380.;G98 Y180.;G99 X460. Y80. Z-5. R5.;Y280.;Y480.;X710. Y180. Z-55. R-45.;Y380.;X860. Y80.;Y280.;Y480.;G80;M05G00 G91 G30 Z0; T02 M06; M0

27、1; N2 (DR- 10.); G00 G54 G90 X60. Y80. S800; G43 Z20. H02 M13 T03; G80; G99 G81 Z-105. R-45. F100; X60. Y280.; G98 Y480.; G99 X860.; Y280.; Y80.; G80; M05； G00 G91 G30 Z0; T03 M06; M01; N3(DR- 20.); G00 G90 G54 X210. Y180. S800; G43 Z50. H03 M13 T05; G80; G99 G81 Z-102. R-45. F90; G98 Y380.; G99 X71

28、0.; Y180.; G80; M05； G00 G91 G30 Z0; T05 M06; M01; N5(DR- 29.); G00 G90 G54 X460. Y80. S800; G43 Z50. H05 M13 T04; G80; G99 G81 Z-102. R-5. F80; Y280.; Y480.; G80; M05； G00 G91 G30 Z0; T04 M06; M01; N4(TD- 30.); G00 G90 G54 X460. Y80. S500; G43 Z50. H04 M13; G80; G99 G76 Z-102. R5. 0 Q100 F50; Y280.; Y480.; G80; G00 G91 G30 Z0; M30;例例2. 对图对图2所示零件编程所示零件编程1 4 02002 03 0555 05 07575 T0001 80面铣刀面铣刀 H01 T