8、加工中心

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1、加工中心程序编制加工中心（Machining Center，MC）是带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或多工序数控机床。其特点是 数控系统能控制机床自动地更换刀具，连续地对工件各加工表面自动 进行铣、钻、扩、铰、镗、攻螺纹等多种工序的加工；适用于加工凸 轮、箱体、支架、盖板、模具等各种复杂型面的零件。是目前世界上 产量最高、应用最广泛的数控机床之一。加工中心的加工范围主要取决于刀库容量。刀库是多工序集中加 工的基本条件，刀库中刀具的存储量一般有1040、60、80、100、 120等多种规格，有些柔性制造系统配有中央刀库，可以存储上千把刀 具。刀库中刀具容量越大，加工范

2、围越广，加工的柔性程度越高，一 些常用刀具可长期装在刀库上，需要时随时调整，大大减少了更换刀 具的准备时间。具有大容量刀库的加工中心，可实现多品种零件的加 工，从而最大限度地发挥加工中心的优势。一、 加工中心的概念按照机床结构：1) 立式加工中心立式加工中心指主轴轴线为垂直状态设置的加工中心，如图1所示。其结构形式多为固定立柱式，工作台为长方形，无分度回转功能，适合加工盘、套、板类零件。一般具有三个直线运动坐标，并可在工作台上安装一个水平轴的数控回转台，用以加工螺旋线零件。立式加工中心装夹工件方便，便于操作，易于观察加工情况，但加工时切屑不易排除，且受立柱高度和换刀装置的限制 ，不能加工太高的

3、零件。 二、 加工中心的分类图1 立式加工中心 2) 卧式加工中心卧式加工中心指主轴轴线为水平状态设置的加工中心，如图2所示。卧式加工中心一般具有分度转台或数控转台。卧式加工中心一般都具有三至五个运动坐标，常见的是三个直线运动坐标加一个回转运动坐标，它能够使工件在一次装夹后完成除安装面和顶面以外的其余四个面的加工，最适合加工箱体类零件。也可作多个坐标的联合运动，以便加工复杂的空间曲面。 图2 卧式加工中心 3) 龙门式加工中心龙门式加工中心的形状与龙门铣床相似(如图3所示)，主轴多为垂直设置(也有水平设置)，除自动换刀装置外，还带有可更换的主轴附件，数控装置的功能也较齐全，能够一机多用，尤其适

4、用于加工大型或形状复杂的零件，如飞机上的梁、框、壁板等。 图3 龙门式加工中心 4) 复合加工中心复合加工中心兼有立式和卧式加工中心的功能，使原来要在两台机床上完成的任务在一台机床上即可完成，工序更加集中。常见的复合加工中心有两种形式：一种是主轴可旋转90，进行立卧式加工；另一种是工作台带动工件旋转90，进行工件五个表面的加工。 三、加工中心的自动换刀装置自动换刀装置的结构取决于机床的类型、工艺范围及刀具 的种类、数量等。自动换刀装置主要有回转刀架和带刀库的自动 换刀装置两种形式。回转刀架换刀装置的刀具数量有限，但结构简单，维护方 便。带刀库的自动换刀装置是由刀库和机械手组成的，它是多 工序数

5、控机床上应用最广泛的换刀装置。其整个换刀过程较复杂 ，首先把加工过程中需要使用的全部刀具分别安装在标准刀柄上 ，在机外进行尺寸预调后，按一定的方式放入刀库；换刀后，先 在刀库中进行选刀，并由机械手从刀库和主轴上取出刀具，在进 行刀具交换后，将新刀具装入主轴，把旧刀具放回刀库。存放刀 具的刀库具有较大的容量，它既可以安装在主轴箱的侧面或上方 ，也可以作为独立部件安装在机床以外。1自动换刀装置的形式2刀库的形式刀库的形式很多，结构各异，如下图所示。加工中 心常用的刀库有鼓轮式和链式两种。图4（a）、图4（b）所示为鼓轮式刀库，其结构简 单、紧凑，应用较多，一般存在刀具不超过32把。图4（c）、图4

6、（d）所示为链式刀库，多为轴向取 刀，适用于要求刀库容量较大的机床。图4 刀库形式 3刀具的选择方法刀具选择是将刀库上某个刀位的刀具转到换刀位置,为下次换刀做好准备数控机床常用的选刀方式有顺序选刀方式和任选方式两种。 顺序选刀方式。将加工所需要的刀具，按照预先确定的加工顺序依次安装在刀座中，换刀时，刀库按顺序转位。这种方式的控制及刀库运动简单，但刀库中刀具排列的顺序不能错。 任选方式。对刀具或刀座进行编码，并根据编码选刀。它可分为刀具编码和刀座编码两种方式。 T是刀具功能代码，后跟两位数字指示更换刀具的编号， 即T00T99。因数控铣床无ATC，必须用人工换刀，所以T 功能只用于加工中心。 4

7、刀具选择指令:T功能指令格式: T _ 刀具选择指令T 可以在任意程序段内执行刀具换刀前还要做好相应的准备工作，包括：取消长 度补偿，固定循环等，主轴准停，关闭切削液，然后主轴 回到换刀点说明：5自动换刀指令:M06刀具交换是指刀库中位于换刀位置的刀具与主轴上的刀具进行自动换刀的过程。FANUC系统中，M06指令中不仅包含刀具交换的过程，还包含了刀具换刀前的所有准备动作，即返回换刀点、切削液关、主轴准停等。6. 自动换刀程序的编写 采用机械手换刀： Txx M06 不带机械手换刀： M06 Txx 注意：M在前，T在后，位置不可调换M06 T03 ； 主轴上的刀具先装回刀库，刀库旋转至3号刀正

8、对 主轴并装上主轴。无机械手式换刀方式是刀库靠向主轴，先卸下 主轴上的刀具，刀库再旋转至欲换的刀具位置，上 升装上主轴。此种刀库是固定刀号式（即1号刀必 须插回1号刀套内），其换刀指令如下：除换刀程序外，加工中心的编程方法与数控铣床的 编程方法基本相同。装上装上刀柄及装在主轴上时，刀柄及装在主轴上时，在同一基准上，刀具伸出的长度不一致在同一基准上，刀具伸出的长度不一致CNC铣床或MC所 使用的刀具，因每把 刀具的长度皆不相同 ，故使用每一把刀具 时都必须作刀长补偿 ，使每一把刀加工出 来的深度皆正确、相 同。工件工件四、刀具长度补偿刀具长度补偿指令一般用于刀具轴向（Z方向）的补偿，它使刀具在Z

9、方向上的实际位移量比程序给定值增加或减少一个偏置量，这样当刀具在长度方向的尺寸发生变化时（如钻头刃磨后），可以在不改变程序的情况下，通过改变偏置量，加工出所要求的零件尺寸。 1、刀具长度补偿指令（1） G43 刀具长度正补偿G44 刀具长度负补偿（很少使用）G49 取消刀长补偿（2）程序格式：G43/G44 Z H ；.G49 ；其中：H是刀具长度补偿代号地址字（数控系统的内存地址），后跟两位数字表示。v执行G43时：Z实际值=Z指令值H_中的偏置值 v执行G44时：Z实际值=Z指令值H_中的偏置值 u 无论是绝对值指令，还是增量值指令，在G43时，把 程序中Z轴移动指令终点坐标值加上用H代码

10、指定的偏移 量（设定在偏置存储器中）；G44时，减去H 代码指定的偏移量，然后把其计算结果的坐标值作为终点坐标值，如 前图所示。实际应用中，常使用G43长度补偿，只有在特 殊情况才使用G44指令。uG43、G44是模态G代码，在遇到同组其他G代码之前均有效。说明：例：如图所示槽形，进给速度F=100mm/min， 主轴转速S=1000r/min，用6的铣刀，试编写其 加工程序。 O1212 G90 G94 G21 G17 G54 ； G43 G00 Z50. H01； M03 S1000； G00 X-30. Y-25. ； G01 Z-2. F100； Y25.； X30. ； Y-25.；

11、 X-30.； G00 Z100.； G49 ； M30；例:在立式加工中心上加工下图零件,毛坯100*80*45加工主程序:O0001 G90 G94 G21 G17 G80 G54 G28 M06 T01 M98 P2 M06 T02 M98 P3 M06 T03 M98 P4 M06 T05 M98 P5 M06 T06 M98 P6M06 T08 M98 P7 M06 T09 M98 P8 M06 T10 M98 P9 M06 T11 M98 P10 M30O0002; G90 G94 G21 G54 G17; G00 X120. Y0.; G43 Z50.H01; M03 S255;

12、 G00 Z5.; G01 Z-2.5 F300; X-120.; Z-3. S400; X120. F100; G00 Z50. G49 M05 G28; M99;1、上表面加工程序:加工子程序:A(-55,-65)B(-45,-50)C(-45,-25)D(-45,25)E(-35,35)F(35,35)G(45,25)H(45,-25)I(35,-35)J(-35,-35)K(-58,-12)L(-71,-12)2、粗铣外轮廓程序:走刀路线:O0003 G90 G94 G17 G21 G54 G43 G00 Z30. H02 M03 S710 X-55. Y-65. Z5. G01 Z-

13、7.9 F105 G01 G41 X-45. Y-50. D02 Y25. G02 X-35. Y35. R10. G01 X35.G02 X45. Y25. R10. G01 Y-25. G02 X35. Y-35. R10. G01 X-35. G02 X-45. Y-25. R10. G03 X-58. Y-12. R13. G01 G40 X-71. Y-12. G00 Z50. G49 M05 G28 M992、粗铣外轮廓程序:O0004 G90 G94 G17 G21 G54 G43 G00 Z30. H03 M03 S382 X-55. Y-65. Z5. G01 Z-8. F7

14、0 G01 G41 X-45. Y-50. D03 Y25. G02 X-35. Y35. R10. G01 X35.G02 X45. Y25. R10. G01 Y-25. G02 X35. Y-35. R10. G01 X-35. G02 X-45. Y-25. R10. G03 X-58. Y-12. R13. G01 G40 X-71. Y-12. G00 Z50. G49 M05 G28 M993、精铣外轮廓程序:O0005G90 G94 G21 G17 G80 G54 G43 G00 Z30. H05M03 S1145 G98 G81 X0. Y0. Z-55. R5. F100G

15、80G00 Z50. G49 M05G28M994、钻14底孔程序:O0006 G90 G94 G21 G17 G80 G54 G43 G00 Z30. H06 M03 S2300 G99 G81 X-25. Y-20. Z-28.R5. F80 X25. Y20. G98 X-25. G80 G00 Z50. G49 M05 G28 M995、钻4-M8底孔程序:O0007 G90 G94 G21 G17 G80 G54 G43 G00 Z30. H08 M03 S200 G99 G84 X-25. Y-20. Z-23.R5. F1.25 X25. Y20. G98 X-25. G80 G

16、00 Z50. G49 M05 G28 M996、攻丝4-M8程序:7、粗铣30孔程序:O0008 G90 G94 G21 G17 G80 G54 G43 G00 Z30. H09 M03 S790 X0. Y0. Z5. G01 Z-6.9 F100 G42 X-15. Y0. D09 F140 G02 X-15. Y0. I15. J0. G40 G01 X0. Y0. G00 Z50. G49 M05 G28 M99O0009 G90 G94 G21 G17 G80 G54 G43 G00 Z30. H10 M03 S1270 X0. Y4. Z5. G01 Z-7. F100； G42 X5.323 Y-6.231 D10 F190 G02 X0. Y-15. R6. G02 I0. J15. G02 X-5.323 Y-6.321 R6. G40 G01 X0. Y4. G00