加工中心的程序编制-数控机床

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1、第五章 加工中心的程序编制,内容 5.1 加工中心概述 5.2 加工中心的程序编制基础 5.3 FANUC Oi-MB数控系统的程序指令及应用 5.4 加工中心程编举例,5.1 加工中心概述,一、加工中心 加工中心（Machining Center，MC）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，加工中心适用于加工凸轮、箱体、支架、盖板、模具等各种复杂形状的零件。 立式加工中心：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。 卧式加工中心：

2、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工，更加适用于箱体类、壳体类零件加工。,5.1 加工中心概述,一、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。 复合加工中心：指在一台加工中心上有立、卧两个主轴或主轴可旋转90，即既有立式加工中心的功能，又有卧式加工中心的功能。 一类是靠主轴旋转90，实现立、卧加工模式的切换； 另一类靠数控回转台绕X轴旋转90，实现两种加工功能。 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

3、差，大大提高了加工精度和效率。 复合加工中心结构复杂、造价高。,5.1 加工中心,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。 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。 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面上的零件可选择卧式加工中心。 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。 带复杂曲面的零

4、件 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。,5.1 加工中心,三、加工特点 工序集中：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。 自动换刀,5.2 加工中心的程序编制基础,一、自动换刀方法 自动换刀装置的形式有两种： 转塔刀架：由转塔刀架自动转位实现换刀。,5.2 加工中心的程序编制基础,一、自动换刀方法 转塔刀架： 一般在小型立式加工中心上采用转塔刀架。 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，然后接通主轴运动。 转塔刀架的

5、换刀没有装卸刀具和选取刀具的动作。 转塔刀架一般有8工位、12工位和16工位，刀库容量有限。,5.2 加工中心的程序编制基础,一、自动换刀方法 自动换刀装置的形式有两种： 机械手刀库自动换刀装置： 选刀：根据程序中的刀具指令从刀库中选出所指定的刀具，并把它送到换刀位置。 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（即选刀机构选出的刀具），并将换下的刀具送回刀库。 一般选刀和换刀分开进行。通常利用切削加工时间选刀。换刀完毕启动主轴后，方可进行下面程序段的加工。,轮盘式或履带式刀库,常见的刀具库,5.2 加工中心的程序编制基础,5.2 加工中心的程序编制基础,二、换刀程序的编

6、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。 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。所以换刀程序编制是加工中心程序编制的特点之一。 转塔刀架：换刀程序编制简单 机械手刀库：复杂 针对“机械手刀库”讲解换刀程序编制。,5.2 换刀程序编制,换刀方式 定距换刀：只有当机床主轴处于换刀点位置时才能换刀。,定距换刀,跟踪换刀：机床主轴处于任意位置时，机械手都可以执行换刀动作。,5.2 换刀程序编制,换刀程序 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。 例：立式加工中心VB610的换刀程序（定距换刀）如下：,G00 G91

7、G30 X0 Y0 Z0 T01 ; 回换刀点，选T01刀具 M06; 换上T01刀具 G00 G90 G54 X-150.0 Y-35.0 S400.0; 点定位 G43 Z0 H01 M13 T02; 用T01刀具加工，选T02刀具 G91 G30 X0 Y0 Z0; 回换刀点 M06; 换上T02刀具,5.3 FANUC Oi-MB数控系统的程序指令,固定循环指令 刀具补偿指令 尖角过渡指令,一、固定循环指令,5.3 FANUC Oi-MB数控系统的固定循环指令,一、固定循环指令,固定循环过程： 动作1：X轴和Y轴的定位（旋转轴）； 动作2：快速移动到R点； 动作3：孔加工； 动作4：在

8、孔底的动作； 动作5：返回到R点； 动作6：快速移动到初始点。,5.3 FANUC Oi-MB数控系统的固定循环指令,一、固定循环指令 指令格式：G17 G_ X_ Y_ Z_ R_ Q_ P_ F_ K_; ZR点到孔底的距离，R初始位置到R点的距离，Q每次切削进给的深度（正值），P孔底切削进给暂停时间（0.001秒），K重复次数。,G90,G91,5.3 FANUC Oi-MB数控系统的固定循环指令,一、固定循环指令 返回点平面可由G98和G99指令指定。 G98刀具返回到初始平面 G99刀具返回到R点平面,G98,G99,5.3 FANUC Oi-MB数控系统的固定循环指令,一、固定循环

9、指令 钻孔循环G81 G81 X_ Y_ Z_ R_ F_ K_;,G81 G98,G81 G99,5.3 FANUC Oi-MB数控系统的固定循环指令,一、固定循环指令 钻深孔循环G83 G83 X_ Y_ Z_ R_ Q_ F_ K_; Q每次切削进给的切削深度,G83 G98,G83 G99,5.3 FANUC Oi-MB数控系统的固定循环指令,二、刀具半径补偿指令 G17 G00/G01 G41 X_ Y_ D_; G17 G00/G01 G42 X_ Y_ D_; G40; D0; 补偿值为0,5.3 FANUC Oi-MB数控系统的固定循环指令,二、刀具半径补偿指令 举例,O000

10、3; N0 G92 X0 Y0 Z0; N1 G90 G17 G00 G41 D07 X250.0 Y550.0; 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,三、刀具长度补偿指令

11、 G43 _ H_; 正补偿，刀具长度补偿轴X、Y或Z G44 _ H_; G49; H0; 补偿值为0,例如，设H1=20.0，H2=30.0 G90 G43 Z100.0 H1; 刀具在Z向移到120.0 G90 G43 Z100.0 H2; 刀具在Z向移到130.0,5.3 FANUC Oi-MB数控系统的固定循环指令,二、刀具长度补偿指令 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; N6 X30.0 Y-50.0; N7 G01

12、 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,例：在VB610立式加工中心上加工如图所示零件的上表面、外轮廓和5个螺纹孔。零件材料为45#钢。,VB610立式加工中心为三坐标联动机床，配置FANUC Oi-MB数控系统。在该机床上可进行铣平面、钻孔、镗孔、铰孔、攻丝、铣曲面等加工。 VB610立式加工中心具有自动换刀机构。当机床进行换刀时，主轴必须首先定位（即停于

13、固定的角度）才可换刀。,5.4 加工中心程序编制举例,编程步骤： 1. 通过工艺分析，确定该零件的加工过程： 铣上表面。根据零件尺寸选用80的面铣刀。 走刀路线：ABCD,5.4 加工中心程序编制举例,编程步骤： 1. 通过工艺分析，确定该零件的加工过程： 加工螺纹孔。先用8.5的中心钻打中心孔，再用8.5的钻头钻孔，最后用M10P1.5的丝锥攻丝。 走刀路线：H1H2H3H4H0,5.4 加工中心程序编制举例,编程步骤： 1. 通过工艺分析，确定该零件的加工过程： 铣外轮廓。选用20的圆柱铣刀。 走刀路线：EFGHIJKFE,5.4 加工中心程序编制举例,编程步骤： 2. 刀具及其切削参数确

14、定：,5.4 加工中心程序编制举例,编程步骤： 3. 数值计算： 工件坐标系如图所示，其Z向原点设在零件上表面处； 工件零点偏置设置为G54。,5.4 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T01 N3 M06; 换上T01 N4 G00 G90 G54 X-150.0 Y-35.0 S400.0; 快速定位于A点 N5 G43 Z0 H01 M13 T02; M13=M3+M8 Z向移动刀具至零点，T01长度补偿 N6 G01 X148.0 F300.0; 铣平面 N7 G00 Y35.0; N8

15、 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,编程步骤： 3. 编写程序,5.4 加工中心程编举例,N11 M06; 换上T02 N12 M01; 任选停止 N13 G00 G90 G54 X-75.0 Y-50.0 S1000; 快速定位于H1点 N14 G43 Z20.0 H02 M13 T03; Z向移动刀具至初始点，T02长度补偿 N15 G99 G81 Z-5.0 R5.0 F100; 打中心孔H1 N16 X75.0; 打中心孔H2 N17 Y50.0; 打中心孔H3 N18 -X75.0; 打中心孔H4 N19 X0. Y0.; 打中心孔H0 N20 G80; N21 G00 Z100.0; N22 G91 G30 X0 Y0 Z0; 回换刀点,5.4 加工中心程编举例,N23 M06; 换上T03 N24 M01; N25 G00 G90 G54 X-75.0 Y-50.0 S1000; 快速定位于H1点 N26 G43 Z20.0 H03 M13 T04; T03长度补偿，选T0