加工中心编程与操作1教材

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1、返回目录退出 数控加工中心编程与操作 返回目录退出 第一章 绪论 第二章 加工中心概述 第三章 加工中心的编程基础 第四章 加工中心指令简介 第五章 切削用量的选择 返回目录退出 第一章 绪论 数控技术的发展历史 国内数控研究情况 数控设备的发展趋势 返 回 返回目录退出 数控技术的发展历史 （1）1952研制了世界第一台三坐标立式数控铣床 。 （2）50-60年代，发展到NC（硬件数控）阶段 。 （3）70年代， 发展到CNC（计算机数控）阶段 。 （4）80年代，出现高速高精度CNC的开发和应 用阶段。 （5）90年代，基于PC的开放式CNC的开发与应 用。 （6）当代，主要是基于PC的C

2、NC开放式系统， 软件有所提高。 返 回 返回目录退出 国内数控研究情况 （1）1958 开始起步。 （2）50-60年代，处于研发阶段。 （3）60-70年代，研制了晶体管式数控系统。 （4）80年代，引进设备，进行技术吸收更新。 （5）80-90年代（七五），数控大发展的阶段。 （6）90年代，中国有自主产权的中高档数控设备产 生。 （7）1995，高校和研究所加入，推出了基于PC的 CNC系统。 （8）当今，着重研究高档数控设备。 返 回 返回目录退出 数控设备的发展趋势 （1）高速度、高精度发展 。 （2）集成化和智能化 。 （3）可靠性更高 。 （4）开放化和PC化 。 （5）具有更

3、好的通讯功能。 返 回 返回目录退出 第二章 加工中心概况 加工中心（MachiningCenter）简称MC，是由机械设备 与数控系统组成的使用于加工复杂形状工件的高效率 自动化机床。 加工中心最初是从数控铣床发展而来的。与数控铣床 相同的是，加工中心同样是由计算机数控系统、伺服 系统、机械本体、液压系统等各部分组成。但加工中 心又不完全等同于数控铣床，加工中心与数控铣床的 最大区别在于加工中心具有自动交换刀具的功能，通 过在刀库上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，实现铣、钻 、镗、铰、攻螺纹、等多种加工功能。 返 回 返回目录退出 第一节 加工中心的

4、组成 第二节 加工中心的分类 第三节 加工中心的刀库及换刀装置 返 回 返回目录退出 第一节 加工中心的组成 1基础部件 基础部件是加工中心的基础结构，它主要由床身、工作台 、立柱三大部分组成。这三部分不仅要承受加工中心的静载荷 ，还要承受切削加工时产生的动载荷。所以要求加工中心的基 础部件，必须有足够的刚度，通常这三大部件都是铸造而成。 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部 件组成。主轴是加工中心切削加工的功率输出部件，它的起动 、停止、变速、变向等动作均由数控系统控制。主轴的旋转精 度和定位准确性，是影响加工中心加工精度的重要因素。 返 回 返回目录退出 3数控系

5、统 加工中心的数控系统由CNC装置、可编程序控 制器、伺服驱动系统以及面板操作系统组成，它 是执行顺序控制动作和加工过程的控制中心。CNC 装置是一种位置控制系统，其控制过程是根据输 人的信息进行数据处理、插补运算，获得理想的 运动轨迹信息，然后输出到执行部件，加工出所 需要的工件。 4自动换刀系统 换刀系统主要由刀库组成。当需要更换刀具 时，数控系统发出指令后，先把主轴上的刀具送 回刀库，再抓取相应的刀具至主轴孔内，从而完 成整个换刀动作。 返 回 返回目录退出 5辅助装置 包括润滑、冷却、排屑、防护、液压、气动 和检测系统等部分。这些装置虽然不直接参与 切削运动，但却是加工中心不可缺少的部

6、分。 对加工中心的加工效率、加工精度和可靠性起 着保障作用。 返 回 返回目录退出 第二节 加工中心的分类 1. 卧式加工中心 指主轴轴线为水平状 态设置的加工中心。卧式加工中心一般具有35个 运动坐标，常见的有三个直线运动坐标（沿x、y、z 轴方向）加一个回转坐标（工作台），它能够使工 件在一次装夹下完成除安装面和顶面以外的其佘四 个面的加工。卧式加工中心较立式加工中心应用范 围广，适宜复杂的箱体类零件、泵体和阀体等零件 的加工。但卧式加工中心占地面积大，重量大，结 构复杂，价格较高。 返 回 返回目录退出 2. 立式加工中心 指主轴轴心线为垂直状态 设置的加工中心。立式加工中心一般具有三个

7、 直线运动坐标，工作台一般不具有分度和旋转 功能，但可在工作台上安装一个水平的数控回 转轴以扩展加工范围。立式加工中心多用于加 工简单箱体、箱盖、板类零件和平面凸轮。立 式加工中心具有结构简单、占地面积小、价格 低等优点。 返回目录退出 3.龙门加工中心 与龙门铣床类似，适应于大型或 形状复杂的工件加工。 4.万能加工中心 万能加工中心也称五轴加工中心 。工件装夹后，能完成除安装面外的所有面的加工， 具有立式和卧式加工中心的功能。常见的万能加工中 心有两种形式：一种是主轴可以旋转90既可像立式 加工中心一样，也可像卧式加工中心一样；另一种是 主轴不改变方向，而工作台带着工件旋转90完成对 工件

8、五个面的加工。在万能加工中心上加工工件避免 了由于二次装夹带来的安装误差，所以效率和精度高 ，但结构复杂、造价也较高。 上一页 返回目录退出 第三节 加工中心的刀库及换刀装置 加工中心的刀库形式很多，结构也各不相同。加 工中心最常用的刀库有盘式刀库和链式刀库。盘式刀 库的结构紧凑、简单，在钻削中心上应用较多，但存 放刀具数目较少。链式刀库是在环形链条上装有许多 刀座，刀座孔中装夹各种刀具，由链轮驱动。链式刀 库适用于要求刀库容量较大的场合，且多为轴向取刀 。当链条较长时，可以增加支承轮的数目，使链条折 迭回绕，提高了空间利用率。 返 回 返回目录退出返回 返回目录退出返回 返回目录退出 第三章

9、 加工中心的编程基础 加工中心坐标系 加工中心坐标系 统包括机床坐标系和 工件坐标系，不同的 加工中心其坐标系统 略有不同。如前所述 ，机床坐标系各坐标 轴的关系符合右手笛 卡儿坐标系准则。 返 回 返回目录退出 机床坐标系 机床坐标系是用来确定工件坐标系的基本坐标系；是机床 本身所固有的坐标系；是机床生产厂家设计时自定的，其位置 由机械挡块决定，不能随意改变。该坐标系的位置必须在开机 后，通过手动回参考点的操作建立。机床在手动返回参考点时 ，返回参考点的操作是按各轴分别进行的。当某一坐标轴返回 参考点后，该轴的参考点指示灯亮，同时该轴的坐标值也显示 为零。 机床坐标系原点也称机械原点、参考点

10、或零点。通常所说 的回零、回参考点，就是直线坐标或旋转坐标回到机床坐标系 原点。那么机床坐标系原点究竟在什么位置呢？机床坐标系原 点是三维面的交点，不像各坐标系回零一样可以直接感觉和测 量，只有通过坐标轴的零点作相应的切面，这些切面的交点即 为机床坐标系的原点（O点）。 上一页 返回目录退出 工件坐标系 工件坐标系是编程人员在编写程序时，在工件上 建立的坐标系。工件坐标系的原点位置为工件零点。 理论上工件零点设置是任意的，但实际上，它是编程 人员根据零件特点为了编程方便以及尺寸的直观性而 设定的。 上一页 返回目录退出 选择工件坐标系时应注意： 1）工件零点应选在零件的尺寸基准上，这样便于坐标

11、 值的计算，并减少错误； 2）工件零点尽量选在精度较高的工件表面，以提高被 加工零件的加工精度； 3）对于对称零件，工件零点设在对称中心上； 4）对于一般零件，工件零点设在工件轮廓某一角上； 5）Z轴方向上零点一般设在工件表面； 6）对于卧式加工中心最好把工件零点设在回转中心上 ，即设置在工作台回转中 心与Z轴连线适当位置上 ； 7）编程时，应将刀具起点和程序原点设在同一处，这 样可以简化程序，便于计算。 返回目录退出 第四章 加工中心的编程指令 第一节、程序的组成 第二节、准备功能 第三节、辅助功能 第四节、其它功能 返 回 返回目录退出 第一节、程序的组成 一个完整的零件加工程序，它主要由

12、程序名和若干程 序段组成。 程序名 是该加工程序的标识；（以字母O和四位数 字组成，如O0001；） 程序段 是一个完整的加工工步单元，它以N（程序段 号）指令开头，LF指令结尾；（由多个程序段组成 ） M02 （M30） 作为整个程序结束的指令，有些数控 系统可能还规定了一个特定的程序开头和结束的符 号，如% 、EM等 返 回 返回目录退出 程序段的格式 程序段的格式，是指一个程序段中指令字的排列顺序和书写规则， 不同的数控系统往往有不同的程序段格式，格式不符合规定，数控 系统就不能接受。 目前广泛采用的是地址符可变程序段格式（或者称字地址程序 段格式）， 格式：N_ G_ X_ Y_ Z_

13、 F_ S_ T_ M_ LF 这种格式的特点： 程序段中的每个指令字均以字母（地址符）开始，其后再跟 符号和数字。 指令字在程序段中的顺序没有严格的规定，即可以任意顺序 的书写 。 不需要的指令字或者与上段相同的续效代码可以省略不写。 因此，这种格式具有程序简单、可读性强，易于检查等优点 。 返 回 返回目录退出 常用地址码的含义如表所示： 机能地址码意义 程序号 顺序号 准备机能 O N G 程序编号 顺序编号 机床动作方式指令 坐标指令 X.Y.Z A.B.C.U.V.W R I.J.K 坐标轴 移动指令 附加轴移动指令 圆弧半径 圆弧中心坐标 进给 机能 主轴机能 刀具机能 F S T

14、 进给 速度指令 主轴转 速指令 刀具编号指令 辅助机能 M B 接通、断开、启动、停止指令 工作台分度指令 补偿 暂停 子程序调用 重复 参数 H.D P.X I P.Q.R 刀具补偿 指令 暂停时间 指令 子程序号指定 固定循环重复次数 固定循环参数 返 回 返回目录退出 第二节、准备功能 1绝对值、增量值方式(G90、G91) 在G90方式下，刀具运动的终点坐标一律 用该点在工作坐标系下相对于坐标原点的坐标 值表示；在G91方式下，刀具运动的终点坐标是 执行本程序段时刀具终点相对于起点的增量值 ，G90、G91均为模态代码。 返 回 返回目录退出 2尺寸单位选择G20、G21 程序格式：

15、 G20； G21； G20英制输人，G21公制输人。 这两个G代码必须在程序的开头，坐标系设定之 前用单独的程序段指令。 说明： （1）接通电源时为公制单位； （2）G20、G21不能在程序的中途切换。 返 回 返回目录退出 3快速点定位（G00） 用G00指令点定位，命令刀具以点位 控制方式，从刀具所在点以最快的速度移 动到目标点。程序格式：G00 X Y Z; y xo工 30.000 10.000 37.000 12.000 B A A点到B G90 G00 X30.0 Y37.0; 或G91 G00 X20.0 Y25.0; 返 回 返回目录退出 XYZ为目标点的坐标值。当采用绝对值编程 时，X、Y、Z为目标点在工件坐标系中的坐标值 ；当用增量值编程时，X、Y、Z为目标点相对于 起点的增量坐标值。G00的快进速度由机床制造 厂对各轴分别设定，各轴依内定的速度分别独 自快速移动，定位时的刀具运动轨迹由各轴快 速移动速度共同决定，不能保证各轴同时到达 终点，因而各轴联动合成轨迹不一定是直线。 G00的快进速度不能用程序指令改变，但可以用 控制面板上的快进修调旋钮改变。G00定位方式 中，刀具在起点开始加速直到预定的速度，到 达终点前减速并精确定位停止。G00只用于快速 定位，不能用于切削加工。 返