第 7 章加工中心编程

第 7 章加工中心编程

第 7 章　加工中心编程

加工中心的特点加工中心的换刀程序加工中心编程实例

7.1.1 加工中心的加工特点 7.1 加工中心的特点加工中心是带有刀库和自动换刀装置的数控机床，具有数控镗、铣、钻床的综合功能。与其它数控机床相比，具有以下特点： 1 、加工工件复杂，工艺流程很长时，能排除工艺流程中的人为干扰因素，具有较高的生产效率和质量稳定性。 2 、由于工序集中和具有自动换刀装置，工件在一次装夹后能完成有精度要求的铣、钻、镗、扩、铰、攻丝等复合加工。 3 、在具有自动交换工作台时，一个工件在加工时，另一个工作台可以实现工件的装夹，从而大大缩短辅助时间，提高加工效率。 4、刀具容量越大，加工范围越广，加工的柔性化程序越高。


7.1.2 加工中心程序的编制特点 7.1 加工中心的特点

一般使用加工中心加工的工件形状复杂、工序多，使用的刀具种类也多，往往一次装夹后要完成从粗加工、半精加工到精加工的全部过程。因此程序比较复杂。在编程时要考虑下述问题。 1 、仔细地对图纸进行分析，确定合理的工艺路线。 2 、刀具的尺寸规格要选好，并将测出的实际尺寸填入刀具卡。 3 、确定合理的切削用量。主要是主轴转速、背吃刀量、进给速度等。 4 、应留有足够的自动换刀空间，以避免与工件或夹具碰撞。换刀位置建议设置在机床原点。 5 、为便于检查和调试程序，可将各工步的加工内容安排到不同的子程序中，而主程序主要完成换刀和子程序的调用。这样程序简单而且清晰。对编好的程序要进行校验和试运行，注意刀具、夹具或工件之间是否有干涉。在检查M 、 S 、 T功能时，可以在 Z 轴锁定状态下进行。


7.1.3 加工中心的主要加工对象 7.1 加工中心的特点

加工中心主要适用于加工形状复杂、工序多、精度要求高的工件。 1 、箱体类工件这类工件一般都要求进行多工位孔系及平面的加工，定位精度要求高，在加工中心上加工时，一次装夹可完成普通机床 60% ～ 95% 的工序内容。 2 、复杂曲面类工件复杂曲面一般可以用球头铣刀进行三坐标联动加工，加工精度较高，但效率低。如果工件存在加工干涉区或加工盲区，就必须考虑采用四坐标或五坐标联动的机床。 3 、异形件异形件是外形不规则的零件，大多需要点、线、面多工位混合加工。加工异形件时，形状越复杂，精度要求越高，使用加工中心越能显示其优越性。如手机外壳等。 4 、盘、套、板类工件这类工件包括带有键槽和径向孔，端面分布有孔系、曲面的盘套或轴类工件。 5 、特殊加工


7.1.4 加工中心的换刀形式 7.1 加工中心的特点

自动换刀数控机床多采用刀库式自动换刀装置。带刀库的自动换刀系统由刀库和刀具交换机构组成，它是多工序数控机床上最广泛的换刀方法。


1 、刀库的种类

直线刀库

圆盘刀库



1 、刀库的种类

链式刀库

格子箱式刀库

多面式刀库



2 、换刀方式 (1) 无机械手换刀。必须首先将用过的刀具送回刀库，然后再从刀库中取出新刀具，这两个动作不可能同时进行，因此换刀时间长。 (2)机械手换刀。采用机械手进行刀具交换的方式 (如图 7.2所示 )应用得最为广泛，这是因为机械手换刀有很大的灵活性，而且可以减少换刀时间。

机械手式换刀

7.2.1 加工中心主轴的准停 7.2 加工中心的换刀程序主轴准停也叫主轴定向。在加工中心等数控机床上，由于有机械手自动换刀，要求刀柄上的键槽对准主轴的端面键上，因此主轴每次必须停在一个固定准确的位置上，以利于机械手换

刀。主轴准停装置有机械式和电气式两种。


图为采用电气准停装置的工作原理图。 l- 多楔带轮 2- 磁传感器 3- 永久磁铁

7.2.2 换刀程序7.2 加工中心的换刀程序除换刀程序外，加工中心的编程方法和普通数控机床相同。不同的数控系统，其换刀程序是不相同的，通常选刀和换刀分开进行。多数加工中心都规定了“换刀点”位置，即定距换刀。换刀程序可采用两种方法设计：方法一： N10 G28 Z0 T02 N20 M06 方法二： N100 G01 Z30 T02 …………… N200 G28 Z0 M06 N210 G01 Z30 T05 ……………


7.3 加工中心编程实例

例 1 ：加工如图所示的平面凸轮轮廓，毛坯材料为中碳钢，尺寸如图 7.5所示。零件图中 23mm深的半圆槽和外轮廓不加工，只讨论凸轮内滚子槽轮廓的加工程序。


凸轮毛坯

7.3 加工中心编程实例 1 、工艺分析装夹：以 ф45㎜的孔和 K 面定位在，专用夹具装夹。刀具：用三把 ф25㎜的四刃硬质合金锥柄端铣刀，分别用于粗加工 (T03) 、半精加工 (T04) 和精加工 (T05) 。为保证顺利下刀到要求的槽深，要先用钻头钻出底孔，然后再用键槽铣刀将孔底铣平，因此还要一把 ф25㎜的麻花钻 (T01) 和一把 ф25㎜的键槽铣刀 (T02) 。工步：为达到图纸要求的表面粗糙度，分粗铣、半精铣、精铣三个工步完成加工。半精铣和精铣单边余量分别为 1 ～ 1.5mm和 0.1 ～ 0.2mm 。在安排上，根据毛坯材料和机床性能，粗加工分两层加工完成，以避免 Z 向吃刀过深。半精加工和精加工不分层，一刀完成。刀具加工路线选择顺铣，可避免在粗加工时发生扎刀划伤加工面，而且在精铣时还可以提高表面光洁程度。



切削参数：根据毛坯材料、刀具材料和机床特性，选择如表 7.1 所示的切削参数。


表 7.1 切削参数加工要求主轴转速 (r/

min)进给速度

(mm/min)

粗加工 400 ～ 450 20 ～ 30半精加工 450 ～ 500 30 ～ 40

精加工 600 50

7.3 加工中心编程实例 2 、数据计算选择ф45㎜孔的中心为编程原点，考虑到该零件关于 Y 对称，因此只计算 +X 一侧的基点坐标即可。计算时使用计算机绘图软件求出。如图所示。



3 、加工程序


O0070 ( 主程序 )( 钻底孔 )N10 G91 G28 Z0 T01 M06N20 G90 G00 X134.889 Y32.072 S250N30 G43 G00 Z100.0 H01 M03N40 G01 Z2.0 F1000 M08N50 G73 Z-25.0 R2.0 Q2.0 F25N60 G80 G00 Z250.0 M09

( 铣平下刀位 )N70 G91 G28 Z0 T02 M06N80 G90 G00 X134.889 Y32.072 S250N90 G43 G00 Z100.0 H02 M03N100 G01 Z2.0 F1000 M08N110 Z-20.0 F100N120 Z25.0 F20N130 G91 G01 X5.0 F20N140 G02 I-5.0 ( 铣整圆 )N150 G01 X-5.0 F100N160 G90 G00 Z250.0 M09

( 粗铣第一层 )N170 G91 G28 Z0 T03 M06N180 G90 G00 X134.889 Y32.072 S400N190 G43 Z100.0 H03 M03N200 G01 Z5.0 F1000 M08N210 Z-12.5 F100N220 G42 D03 G01 X92.025 Y57.248 F30 ( 半径补偿 11.5㎜ )N230 M98 P0001N240 G40 G01 X134.889 Y32.072 F100N250 M01N260 G42 D03 G01 X142.151 Y15.563 F30N270 M98 P0002N280 G40 G01 Z5.0 F1000N290 M01

( 粗铣第二层 )N300 G01 X134.889 Y32.072 N310 Z-25.0 F50N320 G42 D03 G01 X92.025 Y57.248 F30N330 M98 P0001N340 G40 G01 X134.889 Y32.072 F100N350 M01N360 G42 D03 G01 X142.151 Y15.563 F30N370 M98 P0002N380 G40 G01 Z5.0 F1000N390 M01

( 半精铣 )N400 G91 G28 Z0 T04 M06N410 G90 G00 X134.889 Y32.072 S400N420 G43 G00 Z100.0 H04 M03N430 G01 Z5.0 F1000 M08N440 Z-25.0 F100N450 G42 D04 G01 X92.025 Y57.248 F30 ( 半径补偿 12.35㎜ )N460 M98 P0001N470 G40 G01 X134.889 Y32.072 F100N480 M01N490 G42 D04 G01 X142.151 Y15.563 F30N500 M98 P0002N510 G40 G01 Z5.0 F1000N520 G00 Z200.0 M09

( 精铣 )N530 G91 G28 Z0 T05 M06N540 G90 G00 X134.889 Y32.072 S400N550 G43 G00 Z100.0 H05 M03N560 G01 Z5.0 F1000 M08N570 Z-25.0 F100N580 G42 D05 G01 X92.025 Y57.248 F30 ( 半径补偿 12.35㎜ )N590 M98 P0001N600 G40 G01 X134.889 Y32.072 F100N610 M01N620 G42 D05 G01 X142.151 Y15.563 F30N630 M98 P0002N640 G40 G01 Z5.0 F1000N650 G00 Z200.0 M09N660 M30

O0001 (外侧轮廓逆时针子程序 )N10 G02 X75.795 Y66.755 R30N20 G03 X-75.795 Y66.755 R101N30 G02 X-92.025 Y57.248 R30N40 G03 X-134.889 Y32.072 R79N50 G03 X-142.151 Y15.563 R30N60 G03 X142.151 Y15.563 R-143N70 G03 X134.889 Y32.072 R30N80 G03 X92.025 Y57.248 R79N90 M99

O0002 ( 内侧轮廓顺时针子程序 )N10 G03 X-142.151 Y15.563 R-143N20 G03 X-134.889 Y32.072 R30N30 G02 X-92.025 Y57.248 R79N40 G03 X-75.795 Y66.755 R30N50 G02 X75.795 Y66.755 R101N60 G03 X92.025 Y57.248 R30N70 G03 X134.889 Y32.072 R79N80 G03 X142.151 Y15.563 R30N90 M99

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