加工中心的操作及編程分析

1、加工中心的操作及編程分析加工中心（Machining Center）簡稱MC，是由機械設備與數控系統(tǒng)組成的使用于復雜形狀工件的高效率自動化機床。加工中心最初是從數控銑床發(fā)展而來。與數控銑床相同的是，加工中心同樣是由計算機數控系統(tǒng)（CNC）、伺服系統(tǒng)、機械本體、液壓系統(tǒng)、氣壓系統(tǒng)等各部分組成。但加工中心又不等同于數控銑床，加工中心和數控銑床最大的區(qū)別在于加工中心具有自動交換刀具的功能，通過在刀庫安裝不同用途的刀具，實現(xiàn)鉆、鏜、鉸、攻螺紋、切槽等多種加工功能。一、 加工中心的操作加工中心的操作要點 作為一個熟練的操作人員，必須在了解加工零件的要求、工藝路線、機床特性后，方可操縱機床完成各項加工任務

2、。 為了簡化定位與安，夾具的每個定位面相對加工中心的加工原點，都應有精確的坐標尺寸。 為保證零件安裝方位與編程中所選定的工件坐標系及機床坐標系方向一致性，及定向安裝。 能經短時間的拆卸，改成適合新工件的夾具。由于加工中心的輔助時間已經壓縮得很短，配套夾具的裝卸不能占用太多時間。 夾具應具有盡可能少的元件和較高的剛度。 夾具要盡量敞開，夾緊元件的空間位置能低則低，安裝夾具不能和工步刀具軌跡發(fā)生干涉。 保證在主軸的行程范圍內使工件的加工內容全部完成。 對于有交互工作臺的加工中心，由于工作臺的移動、上托、下托和旋轉等動作，夾具設計必須防止夾具和機床的空間干涉。 盡量在一次裝夾中完成所有的加工內容。當

3、非要更換夾緊點時，要特別注意不能因更換夾緊點而破壞定位精度，必要時在工藝文件中說明。 夾具底面與工作臺的接觸，夾具的底面平面度必須保證在0.010.02mm以內，表面粗糙度不大于Ra3.2um。加工中心工件的定位基準、裝夾及夾具的選擇加工中心加工定位基準的選擇：1選擇基準的三個基本要求： 所選基準應能保證工件定位準確裝卸方便方便可靠。 機床所選基準與各加工部位的的尺寸計算簡單。 保證加工精度。2選擇定位基準6原則： 盡量選擇設計基準作為定位基準； 定位基準與設計基準不能統(tǒng)一時，應嚴格控制定位誤差保證加工精度； 工件需兩次以上裝夾加工時，所選基準在一次裝夾定位能完成全部關鍵精度部位的加工； 所選

4、基準要保證完成盡可能多的加工內容； 批量加工時，零件定位基準應盡可能與建立工件坐標系的對刀基準重合； 需要多次裝夾時，基準應該前后統(tǒng)一。加工中心夾具的確定：1對夾具的基本要求： 夾緊機構不得影響進給，加工部位要敞開； 夾具在機床上能實現(xiàn)定向安裝； 夾具的剛性與穩(wěn)定性要好。2常用夾具種類： 通用夾具：如虎鉗、分度頭、卡盤等； 組合夾具：組合夾具由一套結構已經標準化、機床尺寸已經規(guī)格化的通用元件組合元件所構成； 專用夾具：專為某一項或類似的幾項加工設計制造的夾具； 可調整夾具：組合夾具與專用夾具的結合，既能保證加工的精度，裝夾更具靈活性； 多工位夾具：可同時裝夾多個工件的夾具； 成組夾具：專門用于

5、形狀相似、機床尺寸相近且定位、夾緊、加工方法相同或相似的工件的裝夾。3加工中心夾具的選用原則： 在保證加工精度和生產效率的前提下，優(yōu)先選用通用夾具； 批量加工可考慮采用簡單專用夾具； 大批量加工可考慮采用多工位夾具和高效的氣壓、液壓等專用夾具； 機床采用成組工藝時應使用成組夾具；4工件在機床工作臺上的最佳裝夾位置：工件裝夾位置應保證工件在機床各軸的加工行程范圍內，并且使得刀具的長度盡可能縮短，提高刀具的加工剛性。加工中心的對刀步驟 主軸轉速的設定1、將工作方式置于“MDI”模式；2、按下“程序鍵”；3、按下屏幕下方的“MDI”鍵；4、輸入轉速和轉向（如“S500M03;”后按“INSRT”）；

6、5、按下啟動鍵。 分中1、意義：確定工件X、Y向的坐標原點。2、X、Y平面原點的確定。1、四面分中2、兩面分中，碰單邊3、單邊碰數3、抄數1、意義：將分中后的機械值輸入工件坐標系中，借以建立與機床坐標原點的位置關系。2、方法： 切換到工件坐標系：OFS / SET 坐標系 選擇具體的工件坐標系（如G54、G55、G56、G57、G58、G59等） 輸入“X0”后按屏幕下方的“測量”鍵（或直接輸入機械坐標值）。4、分中的類型1、四面分中2、單邊碰數3、X軸分中，Y軸碰單邊4、Y軸分中，X軸碰單邊5、有偏數工件原點的確定，如X30Y205、分中的方法 試切分中如果分中的要求不高，或工件為毛坯料，而

7、且外形均可銑去，為了方便操作，可采用加工時所用的刀具直接進行碰刀，從而確定工作原點，其步驟如下（一四面分中為例）：1、將所要用到的銑刀裝在主軸上，并使主軸中速旋轉；2、手動移動銑刀沿X方向靠近工件被測邊，直到銑刀剛好切削刀工件材料即可；3、保持X、Y不變將Z軸沿+Z方向升起，并在相對值處將X軸置零； 歸零方法： 按下X后按屏幕下方的“起源”或“歸零”；4、將X軸移動到工件另一邊，同樣用刀具剛好切到工件材料即可；5、將主軸沿+Z方向升起；6、將X軸移到此時X軸相對值的1/2處（口算、心算或計算器）；7、利用相同的方法測Y軸；8、抄數。注：試切分中雖然比較簡單，但會在工件表面留有刀痕，所以常用于鋁

8、和銅等毛坯料的分中。6、分中棒分中：1、原理：采用離心力的原理。2、方法及步驟：、將分中棒裝在主軸上，初測端在下方；、將主軸轉速設定在350600r/min左右；、手動將分中棒沿X軸方向慢慢靠近工件側面，而分中棒逐漸由擺動較大變小到重合，繼續(xù)移動到分中棒剛到重新分開時并要回到合攏，將手輪倍率調至0.01mm處，并靠近工件移動至剛好重新分開即可；、將主軸沿+Z方向升起，并移到工件另一側，用同樣的方法觸碰工件；、將主軸沿+Z方向升起，并將X軸移至相對值1/2處，歸零；、同樣的方法測得Y軸；、抄數。3、分中棒分中注意事項： 分中棒分中時主軸轉速只能設定在350600r/min之間，絕對不能超過600

9、r/min，一般應在500r/min左右。 對刀 1、對刀方式1、直接對刀：刀具直接觸碰工件零面，從而獲得零面機械坐標值（適用于工件零面外形基本存在，零面劃傷不影響產品成型）；2、工件外對刀（對刀棒）：刀具在工件外部對刀并測出對刀面與工件零面的高度差，從而確定零面位置。 2、選擇工件外部對刀的原因1、工件在加工過程中外形發(fā)生改變不便對刀；2、為避免直接對刀劃傷工件。3、對刀原理： 工件零面值 = 對刀數（G54）+ 高度差（EXT）G60 = 工件坐標 + 補償二、 加工中心自動編程自動編程(AutomaticProgramming)也稱為計算機編程。將輸入計算機的零件設計和加工信息自動轉 換

10、成為數控裝置能夠讀取和執(zhí)行的指令(或信息)的過程就是自動編程。隨著數控技術的發(fā)展，數控加工在機械制造業(yè)的應用日趨廣泛，使數控加工方法的先進性和高效性與冗長復雜、效率低下的數控編程之間的矛盾更加尖銳，數控編程能力與生產不匹配的矛盾日益明顯。如何有效地表達、高效地輸入零件信息，實現(xiàn)數控編程的自動化，已成為數控加工中巫待解決的問題。計算機技術的逐步完善和發(fā)展，給數控技術帶來了新的發(fā)展奇跡，其強大的計算功能，完善的圖形處理能力都為數控編程的高效化、智能化提供了良好的開發(fā)平臺。數控自動編程軟件在強大的市場需求驅動下和軟件業(yè)的激烈競爭中得到了很大的發(fā)展，功能不斷得到更新與拓展，性能不斷完善提高。作為高科技

11、轉化為現(xiàn)實生產力的直接體現(xiàn)，數控自動編程已代替手工編程在數控機床的使用中發(fā)揮著越來越大的作用。目前，CAD/CAM圖形交互式自動編程已得到較多的應用，是數控技術發(fā)展的新趨勢。它是利用CAD繪制的零件加工圖樣，經計算機內的刀具軌跡數據進行計算和后置處理，從而自動生成數控機床零部件加工程序，以實現(xiàn)CAD與CAM的集成。隨著CIMS技術的發(fā)展，當前又出現(xiàn)了CAD/CAPP/CAM集成的全自動編程方式，其編程所需的加工工藝參數不必由人工參與，直接從系統(tǒng)內的CAPP數據庫獲得，推動數控機床系統(tǒng)自動化的進一步發(fā)展 自動編程的基本工作原理交互式圖形自動編程系統(tǒng)采用圖形輸入方式，通過激活屏幕上的相應菜單，利用

12、系統(tǒng)提供的圖形生成和編輯功能，將零件的幾何圖形繪制到計算機上，完成零件造型。同時以人機交互方式指定要加工的零件部位，加工方式和加工方向，輸入相應的加工工藝參數，通過軟件系統(tǒng)的處理自動生成刀具路徑文件，并動態(tài)顯示刀具運動的加工軌跡，最終生成適合指定數控系統(tǒng)的數控加工程序。并通過通訊接口，把數控加工程序送給機床數控系統(tǒng)完成加工。這種編程系統(tǒng)具有交互性好，直觀性強，運行速度快，便于修改和檢查，使用方便，容易掌握等特點。因此交互式圖形自動編程軟件已成為國內外流行的CAD/CAM軟件所普遍采用的數控編程方法。在交互式圖形自動編程系統(tǒng)中，需要輸入二種數據以產生數控加工程序：零件幾何模型數據和切削加工工藝數

13、據。交互式圖形自動編程系統(tǒng)實現(xiàn)了從圖樣模型數控編程和加工的一體化，它的三個主要處理過程是：零件幾何造型、生成刀具路徑文件、生成零件加工程序。1. 零件幾何造型交互式圖形自動編程系統(tǒng)（CAD/CAM），可通過三種方法獲取和建立零件幾何模型： 軟件本身提供的CAD設計模塊 其他CAD/CAM系統(tǒng)生成的圖形，通過標準圖形轉換接口（例如STEP，DXFIGES，STL，DWG， PARASLD，CADL，NFL等），轉換成本軟件系統(tǒng)的圖形格式。 三坐標測量機數據或三維多層掃描數據。2. 生成刀具路徑在完成了零件的幾何造型以后，交互式圖形自動編程系統(tǒng)第二步要完成的是產生刀具路徑。其基本過程為： 首先確定

14、加工類型（輪廓、點位、挖槽或曲面加工），用光標選擇加工部位，選擇走刀路線 或切削方式。 選取或輸入刀具類型、刀號、刀具直徑、刀具補償號、加工裕留量、進給速度、主軸轉速、 退刀安全高度、粗精切削次數及余量、刀具半徑長度補償狀況、進退刀延伸線值等加工所需的全全部工藝切削參數。 軟件系統(tǒng)根據這些零件幾何模型數據和切削加工工藝數據，經過分析、計算、處理，生成刀 具運動軌跡數據，即刀位文件CLF(Cut Location File),并動態(tài)顯示刀具運動的加工軌跡。刀位 位文件與采用哪一種特定的數控機床無關，是一個中性文件，因此通常稱產生刀具路徑的過為前程為前置處理。3. 后置處理后置處理的目的是生成針對

15、某一特定數控系統(tǒng)的數控加工程序。由于各種機床使用的數控系統(tǒng)各不相同，例如有FANUC,SIEMENS,AB,GE等系統(tǒng)，每一種數控系統(tǒng)所規(guī)定的代碼及格式不盡相同，為此，自動編程軟件系統(tǒng)通常提供多種專用的或通用的后置處理文件，這些后置處理文件的作用是將已生成的刀位文件轉變成合適的數控加工程序。早期的后置處理文件是不開放的，使用者無法修改。目前絕大多數優(yōu)秀的CAD/CAM軟件提供開放式的通用后置處理文件。使用者可以根據自己的需要打開文件，按照希望輸出的數控加工程序格式，修改文件中相關的內容。這種通用后置處理文件，只要稍加修改，就能滿足多種數控系統(tǒng)的要求。4. 模擬和通訊系統(tǒng)在生成了刀位文件后模擬顯

16、示刀具運動的加工軌跡是非常必要和直觀的，它可以檢查編程過程中可能的錯誤。通常自動編程系統(tǒng)提供了一些模擬方法，下面簡要介紹線架模擬和實體模擬基本過程：線架模擬中可以設置的參數有：以步進方式一步步模擬或自動連續(xù)模擬；步進方式中按設定的步進增量值方式運動或按端點方式運動； 運動中每一步保留刀具顯示的靜態(tài)模擬或不保留刀具顯示的動態(tài)模擬； 刀具旋轉； 模擬控制器刀具補償； 模擬旋轉軸； 換刀時刷新刀具路徑； 刀具軌跡涂色； 顯示刀具和夾具等。實體模擬可以設置的參數有：模擬實體加工過程或僅顯示最終加工零件實體； 零件毛坯定義； 視角設置； 光源設置； 步長設置； 顯示加工被除去的體積； 顯示加工時間； 暫

17、停模擬設置； 透視設置等。通常自動編程系統(tǒng)還會提供計算機與數控機床之間數控加工程序的通訊傳輸。通過RS232通訊接口，可以實現(xiàn)計算機與數控機床之間NC程序的雙向傳輸（接受，發(fā)送和終端模擬），可以設置NC程序格式（ASC,EIA,BIN）,通訊連接口（COM1,COM2），傳輸速度（波特率），奇偶校驗，數據位數，停止位數及發(fā)送延時參數等有關的通訊參數。常用的自動編程軟件1CAXAME CAXA-ME制造工程師由我國北京北航海爾軟件有限公司制開發(fā)的全中文、面向數控銑床和加工中心的三維CAD/CAM軟件。2UG UG系統(tǒng)由美國UGS公司開發(fā)經銷，不僅具有復雜造型和數控加工的功能，還具有管理復雜產品裝配，進行多種設計方案的對比分析和優(yōu)化等功能。該軟件具有較好的二次開發(fā)環(huán)境和數據交換能力。3Pro/Engineer Pro/Engineer是美國PTC公司研制和開發(fā)的軟件，它開創(chuàng)了三維CADCAM參數化的先河。4CATIA CATI