加工中心操作

数控加工中心的操作与加工1.1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、切槽等多种加工功能。1.1.1数控加工中心的组成1．基础部件:由床身、立柱和工作台等大件组成

2．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3．数控系统由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，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(ATC)有一套自动换刀装置1.1.2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: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

3．按工作台的数量和功能分类1)单工作台加工中心2)双工作台加工中心3)多工作台加工中心4．按加工精度分类1)普通加工中心2)高精度加工中心1.1.3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1.2.1数控加工中心的自动换刀装置自动换刀装置由刀库、机械手和驱动结构等部分组成：刀库有盘式、鼓式和链式等形式1.2.2数控加工中心的自动换刀1.3数控加工中心的工艺处理1.3.1加工顺序的确定1．先粗后精2．基准面先行3．先面后孔4．先主后次1.3.2走刀路线的确定1．轮廓铣削加工路线的分析外园弧加工

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1．主轴转速的确定N=1000v/πD2.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）使主轴转速、切削深度及进给速度三者能互相适应，以形成最佳的切削用量1.3.4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T形槽，中心定位孔，工作台侧面基准等，在设计和组装夹具时，要充分利用这些条件。(3）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。(4）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。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。(6）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。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。(7）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。(8)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。(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。(10）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0.01～0.02mm以内，表面粗糙度不大于Ra3.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M06T--；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准备过程：O××××；G40G80G17;G00G91G30X0Y0Z0T01;M06;N01G00G90G54X0Y0S1000;G43Z50.0H01M13;G41X50.0D31;加工过程：..结束G00G91G30X0Y0Z0；M09;M05;M30;一般加数控铣削工中心程序书写格式1.程序号O××××2.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。4.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标系中。6.主轴按照指定的速度和方向旋转。7.建立刀具长度补偿，Z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。9.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）。10.第二把刀准备。11.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。13.重复5~12的过程，第二把刀相对于工件运动的轨迹描述指令集合。14.依次类推，进行其它刀具的加工的内容描述。15.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M02或M30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0.5mm，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φ14的钻头在五个定位孔的基础上钻五个通孔。 3）用φ20的锪刀，锪四个沉头孔，深度为2mm。 4）φ33的锪刀，锪中心孔，深度为9mm。 5）用φ16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φ10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 %0001N01G40G80G17 N02G91G0G30(G28)Z0T01(准备刀具)N03M06(换1号刀) N04G90G54N05G00G43H01Z20. N06M03S800T02(准备刀具) N05G99G81X0Y0Z-1.R3.F50用1号刀打五个定位孔 N06Z-5.M98P0001 N07G80M05G49 N08G91G0G30(G28)Z0N09M06(换2号刀) N10G90G54N11G00G43H02Z20. N12M03S600T03(准备刀具) N13G99G81X0Y0Z-16.R3.F50用2号刀打五个Φ14的通孔 N14M98P0001 N15G80M05G49 N16G91G0G30(G28)Z0N17M06(换3号刀) N18G90G54G00X0Y0 N19G43H03Z20 N20M03S500T04(准备刀具) N21G99G82Z-6R3.P1F60用3号刀锪Φ20的中心沉头孔 N22M98P0001N23G80G49M05 N24G0G91G30(G28)Z0N25M06(换4号刀) N26G90G54N27G00G43H04Z20. N28M03S300T05(准备刀具) N29G98G82X0Y0Z-9R3.P1000F60用4号刀锪Φ33的中心沉头孔 N30G80G49M05 N31G0G91G30(G28)Z0

N32M06(换5号刀)

N33G90G54G00X0Y-70.用5号刀粗铣Φ96的凸圆台 N34G00G43H05Z-2.切深2mm N35M03S500T06 N36G01G41D51X22.F100径向切入2mm N37M98P0002粗铣Φ100的凸圆台 N38G01G41D52X22.F100径向切入3.5mm N39M98P0002粗铣Φ97的凸圆台 N40G01Z-4.F50切深2mm N41G01G41D51X22.F100径向切入2mm N42M98P0002 N43G01G41D52X22.F100径向切入3.5mm

N44M98P0002 N45G01G41D53X22.F100粗铣Φ96的凸圆台 N46M98P0002 N47G00Z3. N48M98P0003铣第一象限R39的圆弧 N49G24X0N50

M98P0003铣第二象限R39的圆弧 N51G24Y0N52M98P0003铣第三象限R39的圆弧 N53G25X0 N54M98P0003铣第四象限R39的圆弧 N55G25Y0 N56G49M05 N57G91G30（G28）Z0N58M06换用6号刀 N59G90G54G00X60.Y0 N60G43H06Z-2.切深2mm N61S800M03T00 N62M98P0004铣右边横槽 N63G01Z-4.F100切深4mm N64M98P0004铣右边横槽 N65G00X-60.Y0 N66Z-2.分层铣左边横槽 N67G24X0N68M98P0004 N69G01Z-4.F100 N70M98P0004 N71G25X0 N72G00X0Y60. N73Z-2.分层铣上边竖槽 N74M98P0005 N75G01Z-4.F100 N76M98P0005 N77G00X0Y-60. N78Z-2 N79G24Y0N80M98P0005 N81G01Z-4.F100 N82M98P0005 N83G25Y0 N84G00X0Y0 N85Z-5. N86G01G41D61X9.F60粗铣中心方孔 N87Y9. N88X-9. N89Y-9. N90X9. N91Y0 N92G03X3.Y6.I-6.J0走弧线收刀 N93G40G00X0Y0M05 N94G00Z20 N95G49 N96G91G30(G28)Z0M066号刀回刀库 N97M30 O0001四个角孔的中心位置 N10X84.Y42. N20X-84. N30Y-42. N40G98X84. N50M99

O0002Φ96的凸台圆周的切削 N10G03X0Y-48.I-22.J0 N20G02I0J48. N30G03X-22.Y-70.I0.J-22 N40G40G00X0 N50M99 O0003R39弧段的加工 N10G00X56.569Y56.569 N20G01Z-4F50 N30G91G41D53X-39.F200 N40G03X39.Y-39.I39.J0F100 N50G00Z3. N60G90G40 N70M99 O0004凸台上横槽的切削 N10G00G41D61X50.Y7. N20G01X28.F60 N30G03Y-7.I0J-7 N40G01X50. N50G00G40X60.Y0 N60Z10. N70M99

O0005凸台上竖槽的切削 N10G00G41D61Y50.X-7. N20G01Y28.F60 N30G03X7.I7.J0 N40G01Y50. N50G00G40X0Y60. N60Z10. N70M99思考与练习p971.2.3.10.11.12例2.对图所示零件编程#1~6………..钻10mm直径的孔#7~10………钻20mm直径的孔#11~13…….搪30mm直径的孔T01中心钻H01T02Ø10钻头H02T03Ø20钻头H03T04Ø30镗刀H04T05Ø29钻头H05O0001；G40G80G17;G00G91G30Z0T01;T01M06;N1(CDR-Ø10.5);G00G90G54X60.Y80.S1000;G43Z20.H01M13T02;G80;G99G81Z-55.R-45.F100;Y280.;Y480.;X210.Y380.;G98Y180.;G99X460.Y80.Z-5.R5.;Y280.;Y480.;X710.Y180.Z-55.R-45.;Y380.;X860.Y80.;Y280.;Y480.;G80;M05G00G91G30Z0;T02M06;M01;N2(DR-Ø10.);G00G54G90X60.Y80.S800;G43Z20.H02M13T03;G80;G99G81Z-105.R-45.F100;X60.Y280.;G98Y480.;G99X860.;Y280.;Y80.;G80;M05；G00G91G30Z0;T03M06;M01;N3(DR-Ø20.);G00G90G54X210.Y180.S800;G43Z50.H03M13T05;G80;G99G81Z-102.R-45.F90;G98Y380.;G99X710.;Y180.;G80;M05；G00G91G30Z0;T05M06;M01;N5(DR-Ø29.);G00G90G54X460.Y80.S800;G43Z50.H05M13T04;G80;G99G81Z-102.R-5.F80;Y280.;Y480.;G80;M05；G00G91G30Z0;T04M06;M01;N4(TD-Ø30.);G00G90G54X460.Y80.S500;G43Z50.H04M13;G80;G99G76Z-102.R5.0Q100F50;Y280.;Y480.;G80;G00G91G30Z0;M30;例2.对图2所示零件编程T0001Ø80面铣刀H01T0002中心钻头H02T0003Ø8.5钻头H03T0004M10丝锥H04T0005Ø20立铣刀H05D05O0002；G40G80G17;G00G91G30Z0T01;T01M06;N1(FM-Ø80.);G00G90G54X-105.Y-35.S600;G43Z0H01M13T02;G01X142.0F80;G00Y3