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1第五章加工中心的编程与加工第一节数控加工中心概述第二节数控加工中心编程第三节数控加工中心操作第四节加工中心综合应用实例主要内容2第一节数控加工中心概述加工中心是带有刀库和自动换刀装置的数控机床。其特点：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钻削、扩孔、铰孔、镗孔、攻丝、铣削等多种工序的加工，工序高度集中。1.全封闭防护2.工序集中，加工连续进行3.使用多把刀具，自动进行刀具交换4.使用多个工作台，自动进行工作台交换5.功能强大，趋向复合加工6.高自动化、高精度、高效率7.高投入8.在适当的条件下才能发挥最佳效益加工中心的特点3第一节数控加工中心概述加工中心的主要加工对象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4第一节数控加工中心概述加工中心加工的零件5第一节数控加工中心概述加工中心的分类立式加工中心卧式加工中心龙门式加工中心6第一节数控加工中心概述x-y数控拖板变频主轴机床本体数控系统及其操作面板斗笠式刀库Z轴伺服电机活动防护门进给Z轴护线架冷却液箱加工中心的组成自动换刀装置（ATC）第一节数控加工中心概述作用——交换主轴与刀库中的刀（工）具MOV36ATC第一节数控加工中心概述1.刀库容量适当2.换刀时间短3.换刀空间小4.动作可靠、使用稳定5.刀具重复定位精度高6.刀具识别准确一、对自动换刀装置的要求第一节数控加工中心概述二、刀库在加工中心上使用的刀库主要有两种，一种是盘式刀库，一种是链式刀库。1.盘式刀库刀库容量相对较小，一般在1～24把刀具，主要适用于小型加工中心；2.链式刀库刀库容量大，一般在1～100把刀具，主要适用于大中型加工中心。第一节数控加工中心概述三、换刀方式1.机械手换刀2.主轴换刀第一节数控加工中心概述四、刀具识别方法1.刀座编码2.刀柄编码第一节数控加工中心概述刀座编码第一节数控加工中心概述刀座编码第一节数控加工中心概述识别码块识别传感器刀柄编码三工作台自动交换装置（APC）第一节数控加工中心概述作用——携带工件在工位及机床之间转换，减小定位误差，减少装夹时间，提高加工精度及生产效率。APC第一节数控加工中心概述1.工作台数量适当2.交换时间短3.交换空间小4.动作可靠、使用稳定5.工作台重复定位精度高一、对工作台自动交换装置的要求第一节数控加工中心概述MOV38托盘交换系统第一节数控加工中心概述1.回转交换式2.移动交换式二、工作台自动交换装置的类型19第一节数控加工中心概述自动换刀装置的换刀过程由选刀和换刀两部分组成。当执行到Txx指令即选刀指令后，刀库自动将要用的刀具移动到换刀位置，完成选刀过程，为下面换刀做好准备；当执行到M06指令时即开始自动换刀，把主轴上用过的刀具取下，将选好的刀具安装在主轴上。选刀方式顺序选刀方式任选方式：多用换刀方式机械手换刀刀库—主轴运动换刀换刀过程20第一节数控加工中心概述油缸刀库换刀机械手主轴（b）（a）（c）（d）1、主轴箱回参考点，主轴准停。2、机械手抓刀（主轴上和刀库上）3、取刀：活塞杆推动机械手下行。4、交换刀具位置：机械手回转180°。5、装刀：活塞杆上行，将更换后的刀具装入主轴和刀库。机械手换刀动作过程21第一节数控加工中心概述电机主轴气缸刀库刀盘直线导轨（a）（b）（c）（d）（e）（f）刀库移动-主轴升降式换刀过程22第一节数控加工中心概述(a)分度：将刀盘上接收刀具的空刀座转到换刀所需的预定位置。(b)接刀：活塞杆推出，将空刀座送至主轴下方，并卡住刀柄定位槽。(c)卸刀：主轴松刀，铣头上移至参考点。(d)再分度：再次分度回转，将预选刀具转到主轴正下方。(e)+(f):装刀：铣头下移，主轴抓刀，活塞杆缩回，刀盘复位。刀库移动-主轴升降式换刀过程23第一节数控加工中心概述由于加工中心工序集中和具有自动换刀的特点，故零件的加工工艺应尽可能符合这些特点，尽可能地在一次装夹情况下完成铣、钻、镗、铰、攻丝等多工序加工。由于加工中心具备了高刚度和高功率的特点，故在工艺上可采用大的切削用量，以便在满足加工精度条件下尽量节省加工工时。选用加工中心作为生产设备时，必须采用合理的工艺方案，以实现高效率加工。加工中心的工艺准备24第一节数控加工中心概述1、确定采用加工中心的加工内容，确定工件的安装基面、加工基面、加工余量等。2、以充分发挥加工中心效率为目的来安排加工工序。有些工序可选用其它机床。3、对于复杂零件来说，由于加工过程中会产生热变形，淬火后会产生内应力，零件卡压后也会变形等多种原因，故全部工序很难在一次装夹后完成，这时可以考虑两次或多次。4、当加工工件批量较大，工序又不太长时，可在工作台上一次安装多个工件同时加工，以减少换刀次数。（待续）工艺方案确定原则25第一节数控加工中心概述5、安排加工工序时应本着由粗渐精的原则。建议参考以下工序顺序：铣大平面、粗镗孔、半粗镗孔、立铣刀加工、打中心孔、钻孔、攻螺纹、精加工、铰、镗、精铣等。6、采用大流量的冷却方式。在机床选用上，应了解各类加工中心的规格、最佳使用范围和功能特点。卧式加工中心最适宜的零件如箱体、泵体、阀体、壳体等，适合多面加工，多次更换夹具和工艺基准的零件。立式加工中心最适宜的是板类零件如箱盖、盖板、壳体、平面凸轮等单面加工零件，适合工件装夹次数较少的零件。工艺方案确定原则26第二节数控加工中心编程1、进行合理的工艺分析，安排加工工序。2、根据批量等情况，决定采用自动换刀还是手动换刀。3、自动换刀要留出足够的换刀空间。4、为提高机床利用率，尽量采用刀具机外预调，并将测量尺寸填写到刀具卡片中，以便操作者在运行程序前，及时修改刀具补偿参数。5、对于编好的程序，应认真检查，并于加工前安排好试运行。6、尽量把不同工序内容的程序，分别安排到不同的子程序中，或按工序顺序添加程序段号标记。7、尽可能地利用机床数控系统本身所提供的镜像、旋转、固定循环和宏指令编程处理的功能，以简化程序量。8、合理的编写换刀程序。注意第1把刀的编程处理。编程要点27第二节数控加工中心编程加工中心的编程除了增加了自动换刀的功能指令外，其它和数控铣床编程基本相同。M06---自动换刀指令。本指令将驱动机械手进行换刀动作，但并不包括刀库转动的选刀动作。M19---主轴准停。本指令将使主轴定向停止，确保主轴停止的方位和装刀标记方位一致。Txx---选刀指令。是用以驱动刀库电机带动刀库转动而实施选刀动作的。T指令后跟的两位数字，是将要更换的刀具地址号。加工中心的编程28第二节数控加工中心编程在对加工中心进行换刀动作的编程安排时，应考虑如下问题：1、换刀动作前必须使主轴准停（用M19指令）。2、换刀点的位置应根据所用机床的要求安排，有的机床要求必须将换刀位置安排在参考点处或至少应让Z轴方向返回参考点。（使用G28）3、换刀完毕后，可使用G29指令返回到下一道工序的加工起始位置。4、换刀完毕后，安排重新启动主轴的指令。5、为了节省自动换刀时间，可考虑将选刀动作与机床加工动作在时间上重合起来。自动换刀程序的编写29第二节数控加工中心编程零件图如下。分别用40的端面铣刀铣上表面，用20的立铣刀铣四侧面和A、B面，用6的钻头钻6个小孔，14的钻头钻中间的两个大孔。自动换刀程序实例30第二节数控加工中心编程%1000G92X0Y0Z100.0G90G00G43Z20.0H01S300M03G00X60.0Y15.0G01Z15.0F100X-60.0Y-15.0X60.0T02G49Z20.0M19G28Z100.0G28X0Y0M06G29X60.0Y25.0Z100.0S200M03设定工件坐标系，设T01已经装好。Z向下刀到离毛坯上表面一定距离处启动主轴移刀到毛坯右侧外部工进下刀到欲加工上表面高度处加工到左侧（左右移动）移到Y=-15上往回加工到右侧，同时预先选刀T02上表面加工完成，抬刀，主轴准停返回参考点，自动换刀。从参考点回到铣四侧的起始位置启动主轴程序单（1）31第二节数控加工中心编程G00G43Z-12.0H02G01G42X36.0D02F80X-36.0T03Y-25.0X36.0Y30.0G00G40Y40.0Z0G01Y-40.0F80X21.0Y40.0X-21.0Y-40.0下刀到Z=-12高度处，刀径补偿引入，铣四侧开始铣后侧面，同时选刀T03铣左侧面铣前侧面铣右侧面刀补取消，引出抬刀至A、B面高度。工进铣削B面开始（前后移动）。......移到左侧铣削A面开始程序单（2）32第二节数控加工中心编程X-36.0Y40.0G49Z20.0M19G28Z100.0G91G28X0Y0M06G90G29X20.0Y30.0Z100.0G00G43Z3.0H03S630M03M98P120L3G00Z20.0X-20.0Y30.0Z3.0M98P120L3G49Z20.0M19......A面铣削完成，抬刀，主轴准停Z向返回参考点X、Y向返回参考点。自动换刀从参考点返回到右侧三6小孔处下刀到离B面3mm处，启动主轴调用子程序，钻3-6孔抬刀至上表面的上方高度移到左侧3-6小孔钻削起始处下刀至离A面3mm处，启动主轴调用子程序，钻3-6孔抬刀至上表面的上方高度程序单（3）33第二节数控加工中心编程G28Z100.0T04G91G28X0Y0M06G90G29X0Y24.0Z100.0G00G43Z20.0H04S450M03M98P130L2G49G28Z0.0T01M19G91G28X0Y0M06G90G00X0Y0Z100.0M30Z向返回参考点，同时选刀T04X、Y向返回参考点。自动换刀从参考点返回到中间2-14起始处下刀到离上表面5mm处启动主轴调用子程序，钻2-14孔抬刀并返回参考点，主轴准停，同时选刀T01X、Y向返回参考点，自动换刀，为重复加工作准备。移到起始位置程序结束。程序单（4）34第三节数控加工中心操作一、加工中心操作要点1．加工中心工作之前的开关机2．机床自动加工机床自动加工也称为存储器方式加工。它是利用加工中心内存储的加工程序，使机床对工件进行连续加工，是加工中心运用得最多的操作方式。加工中心在存储器方式下运行时间越长，其机床利用率也就越高。3．手动程序输入MDI方式也称为键盘操作方式。它在修整工件个别遗留问题或单件加工时经常用到。MDI方式加工的特点是输入灵活，随时输入指令随时执行，但运行效率较低，且执行完指令以后对指令没有记忆，再次执行时必须重新输入指令，该操作方式一般不用于批量工件的加工。4．手动JOG手动工作方式，主要用于工件及夹具相对于机床各坐标的找正、工件加工零点的粗测量以及开机时回参考点。35第三节数控加工中心操作5．手轮操作手轮也即是手摇脉冲发生器。手轮每摇一格发出一个脉冲指挥机床移动相应的坐标。6．ATC和APC面板操作加工中心的操作在很大程度上与数控铣床相似，只是在刀具交换和托板交换中与数控铣床不同。加工中心的换刀和交换托板的方法，一种是通过加工程序或用键盘方式输入指令实现的，这是通常使用的方法。另一种是依靠ATC面板和APC面板手动分步操作实现的。由于加工中心机械手的换刀动作和托板交换动作比较复杂，手动操作时前后顺序必须完全正确，并保证每—步动作到位，因此在手动操作交换托板和换刀时必须非常小心．避免出现事故。于动分步换刀和手动托板交换一般只在机床出现故