數(shù)控加工中心編程與操作

第5章數(shù)控加工中心編程與操作5.1數(shù)控加工中心編程概述5.1.1數(shù)控加工中心的類(lèi)型數(shù)控加工中心是一種功能較全的數(shù)控加工機(jī)床。裝有刀庫(kù)及自動(dòng)換刀裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)換刀功能，連續(xù)的對(duì)工件各加工表面自動(dòng)進(jìn)行銑削、鉆削、鏜孔、攻螺紋和切削螺紋等工序操作，所以可以加工一些復(fù)雜型面的零件，如：凸輪、葉輪、模具等。

1.按主軸空間位置分類(lèi)1）立式數(shù)控加工中心2）臥式數(shù)控加工中心2.按功能特征分類(lèi)1）鉆削加工中心2）鏜銑加工中心3）萬(wàn)能加工中心3.按所用換刀裝置分類(lèi)1）轉(zhuǎn)塔頭加工中心2）帶刀庫(kù)的加工中心4.按工作臺(tái)結(jié)構(gòu)特征分類(lèi)可分為單、雙工作臺(tái)和多工作臺(tái)加工中心。常見(jiàn)的加工中心是單工作臺(tái)和雙工作臺(tái)的加工中心兩種形式。

5.按主軸結(jié)構(gòu)特征分類(lèi)可分為單軸、雙軸、三軸及可換主軸的加工中心。

5.1.2數(shù)控加工中心的

主要加工對(duì)象加工中心是一種工藝范圍較大的數(shù)控加工機(jī)床，能進(jìn)行銑削、鏜削、鉆削和螺紋加工等多項(xiàng)工作，因此適于加工復(fù)雜、工序多、要求高、需用多種類(lèi)型的普通機(jī)床和眾多刀具夾具，且需多次裝夾才能完成的零件。其加工的主要對(duì)象可分為箱體類(lèi)零件、盤(pán)板類(lèi)零件、復(fù)雜曲面、異形件和特殊加工五類(lèi)。特別適合箱體類(lèi)零件和孔系的加工。

加工對(duì)象1.

箱體類(lèi)零件2.

盤(pán)板類(lèi)零件3.

復(fù)雜曲面零件4.

異形件5.特殊加工零件5.1.3數(shù)控加工中心編程與加工特點(diǎn)加工中心是將數(shù)控銑床、數(shù)控鏜床、數(shù)控鉆床的功能組合起來(lái)，并裝有刀庫(kù)和自動(dòng)換刀裝置的數(shù)控鏜銑床，因此，數(shù)控加工中心在加工程序的編制當(dāng)中，從加工工序的確定，刀具的選擇，進(jìn)給路線的安排，到數(shù)控加工程序的編制，都比其他機(jī)床復(fù)雜。加工中心有其自身的編程特點(diǎn)。

1.

加工中心編程特點(diǎn)(1)進(jìn)行合理的工藝分析，安排加工工序。由于零件加工工序多，使用的刀具種類(lèi)多，甚至在一次裝夾下，要完成粗、半精、精加工，周密合理地安排各工序加工的順序，有利于提高精度和生產(chǎn)率。加工順序如前所述的按銑大平面、粗鏜孔、半粗鏜孔、立銑刀加工、打中心孔、鉆、攻螺紋、精加工、鉸鏜精銑等的加工次序。

(2)根據(jù)批量等情況，決定采用自動(dòng)換刀還是手動(dòng)換刀。一般對(duì)批量在10件以上，而刀具更換較頻繁時(shí)，以采用自動(dòng)換刀為宜。但當(dāng)加工批量很小而使用的刀具種類(lèi)又不多時(shí)，把自動(dòng)換刀安排到程序中，反而會(huì)增加機(jī)床的調(diào)整時(shí)間，當(dāng)然，這時(shí)就相當(dāng)于把加工中心機(jī)床當(dāng)數(shù)控銑床來(lái)使用了。(3)自動(dòng)換刀要留出足夠的換刀空間。有些刀具直徑較大或尺寸較長(zhǎng)，自動(dòng)換刀時(shí)要注意避免發(fā)生撞刀事故。為安全起見(jiàn)，有的機(jī)床要求換刀前必須先回到參考點(diǎn)(或Z軸回到參考點(diǎn)高度)后進(jìn)行換刀。(4)為提高機(jī)床利用率，盡量采用刀具機(jī)外預(yù)調(diào)，并將測(cè)量尺寸填寫(xiě)到刀具卡片中，以便操作者在運(yùn)行程序前，及時(shí)修改刀具補(bǔ)償參數(shù)。(5)對(duì)于編好的程序，應(yīng)認(rèn)真檢查，并在加工前進(jìn)行試運(yùn)行。從編程的出錯(cuò)率來(lái)看，采用手工編程出錯(cuò)率高，特別是在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，為臨時(shí)加工而編程時(shí)，出錯(cuò)率更高，認(rèn)真檢查程序并進(jìn)行試運(yùn)行就更為必要。1.

加工中心編程特點(diǎn)續(xù)(6)盡量把不同工序內(nèi)容的程序，分別安排到不同的子程序中，或按工序順序添加程序段號(hào)標(biāo)記。當(dāng)零件加工程序較多時(shí)，為便于程序調(diào)試，一般將各工序內(nèi)容分別安排到不同的子程序中。主程序內(nèi)容主要是完成換刀及子程序調(diào)用的指令。這樣安排便于按每一工序獨(dú)立地調(diào)試程序，也便于因加工順序不合理而作出重新調(diào)整。對(duì)需要多次重復(fù)調(diào)用的子程序，可考慮采用G91增量編程方式處理其中的關(guān)鍵程序段，以便于在主程序中用M98P__L__方式調(diào)用，這樣可簡(jiǎn)化程序量。(7)盡可能地利用機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)本身所提供的鏡像、旋轉(zhuǎn)、固定循環(huán)和宏指令編程處理的功能，以簡(jiǎn)化程序量。(8)對(duì)加工時(shí)所要使用的第一把刀具，可以把它直接安裝在主軸上，并將這把刀的刀號(hào)輸入設(shè)置到某地址號(hào)中。這樣，在加工程序的開(kāi)頭就可以不進(jìn)行換刀操作。但在程序結(jié)束前必須要有換刀程序段，以便使加工最后用的刀具換為加工開(kāi)始時(shí)用的刀具，使這個(gè)程序還能繼續(xù)進(jìn)行下一個(gè)零件的加工。若在調(diào)整時(shí)，主軸上先不裝刀，所要用的幾把刀具全裝在刀庫(kù)上。在程序的開(kāi)頭，是換刀的程序段，以使主軸裝上刀具。當(dāng)然，這次換刀時(shí)，主軸上是空的，只是把刀庫(kù)上的刀具裝上主軸，后面的程序則與前述相同。

2.加工特點(diǎn)（1）適合加工周期性生產(chǎn)的零件。（2）適合加工高精度工件。（3）適合加工批量生產(chǎn)的零件。（4）適合加工形狀復(fù)雜的零件。（5）其它特點(diǎn)：加工中心還適合于加工多工位、工序集中和難測(cè)量的工件。另外，裝夾困難或完全由找正定位來(lái)保證加工精度的工件不適合在加工中心上生產(chǎn)。

5.2數(shù)控加工中心編程常用指令5.2.1數(shù)控加工中心的坐標(biāo)系與

參考點(diǎn)加工中心坐標(biāo)系包括機(jī)床坐標(biāo)系和工件坐標(biāo)系，不同的加工中心坐標(biāo)系略有不同。機(jī)床加工時(shí)仍然是刀具相對(duì)工件發(fā)生運(yùn)動(dòng)，即假設(shè)工件相對(duì)靜止，刀具在運(yùn)動(dòng)。

1.

機(jī)床坐標(biāo)系指令G53機(jī)床坐標(biāo)系各軸符合右手笛卡爾坐標(biāo)系準(zhǔn)則，是用來(lái)確定工件坐標(biāo)系的基本坐標(biāo)系，為機(jī)床本身固有，由機(jī)床生產(chǎn)廠商設(shè)計(jì)時(shí)制定的。位置由機(jī)械擋塊決定，不能隨意更改。該坐標(biāo)系必須在開(kāi)機(jī)后，通過(guò)手動(dòng)回參考點(diǎn)的操作建立（回零操作）。該參考點(diǎn)是機(jī)械原點(diǎn)（零點(diǎn)）。編程格式（G90）G53IP_；其中，IP為絕對(duì)尺寸字。2.

工件坐標(biāo)系工件坐標(biāo)系是編程人員在編寫(xiě)程序時(shí)，在工件上建立的坐標(biāo)系。工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)位置為工件原點(diǎn)（編程原點(diǎn)）。理論上工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)可以是任意位置，實(shí)際上原點(diǎn)位置是由編程人員為了編程方便以及零件尺寸的直觀性來(lái)確定。編程原點(diǎn)的選則應(yīng)注意：（1）編程原點(diǎn)應(yīng)選在零件的尺寸基準(zhǔn)上，便于坐標(biāo)值計(jì)算，減少錯(cuò)誤。（2）編程原點(diǎn)應(yīng)盡量選在精度高的工件表面，以提高零件的加工精度。（3）對(duì)稱(chēng)零件，原點(diǎn)應(yīng)在對(duì)稱(chēng)中心上。（4）一般零件，應(yīng)在工件輪廓的某一角。（5）Z軸方向上零點(diǎn)一般設(shè)在工件表面。（6）對(duì)于臥式加工中心，最好把工件零點(diǎn)設(shè)在回轉(zhuǎn)中心上與Z軸連線適當(dāng)位置上。（7）編程時(shí)應(yīng)將刀具起點(diǎn)和程序原點(diǎn)設(shè)在同一處，可以簡(jiǎn)化程序，便于計(jì)算。1）設(shè)置工件坐標(biāo)系指令G92

編程格式G92X_Y_Z_；2）工件坐標(biāo)系選擇指令G54~G59

在編程過(guò)程中進(jìn)行編程坐標(biāo)系（工件坐標(biāo)系）的平移變換，使編程坐標(biāo)系的零點(diǎn)偏移到新的位置。FANUXC數(shù)控系統(tǒng)可通過(guò)CRT/MDI畫(huà)面設(shè)定機(jī)床零點(diǎn)到各工件坐標(biāo)系（G54~G59）原點(diǎn)的偏移距離。

G54~G59是模態(tài)指令，在執(zhí)行手動(dòng)返回參考點(diǎn)之后，系統(tǒng)自動(dòng)選擇工件坐標(biāo)系。3.自動(dòng)返回參考點(diǎn)指令G28編程格式G28IP使用說(shuō)明執(zhí)行該指令時(shí)，可以使刀具以G00方式經(jīng)中間點(diǎn)快速返回到參考點(diǎn)，中間點(diǎn)的位置由IP決定，IP可以是X、Y、Z軸坐標(biāo)的任意組合。5.2.2刀具的選擇刀具選擇總的原則是：安裝調(diào)整方便，剛性好，耐用度和精度高。在滿足加工要求的前提下，盡量選擇較短的刀柄，以提高刀具加工的剛性。

刀具選擇續(xù)選取刀具時(shí)，要使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸相適應(yīng)。

在加工中心中，刀柄作為刀具的重要組成部分，有其自身的特點(diǎn)。

在加工中心上，各種刀具分別裝在刀庫(kù)上，按程序規(guī)定隨時(shí)進(jìn)行選刀和換刀動(dòng)作。

5.2.3換刀指令加工中心和銑床的最大區(qū)別就在于加工中心能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)換刀功能。在加工中心使用T指令然后使用M06指令來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀功能。

常見(jiàn)換刀指令一在程序中先出現(xiàn)T指令，后出現(xiàn)M06指令。編程格式N__G28Z__TM06；采用這種方式編程時(shí)，在Z軸返回參考點(diǎn)的同時(shí)，刀庫(kù)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行刀具交換，刀具TXX換到主軸上。

常見(jiàn)換刀指令二在一個(gè)程序中先出現(xiàn)M06，后出現(xiàn)T指令。編程指令N__G28Z__M06T；執(zhí)行程序時(shí)，首先返回參考點(diǎn)，然后執(zhí)行M06進(jìn)行主軸換刀。換刀完成后執(zhí)行T指令，因此這種換刀程序完成時(shí)，主軸上的刀具并不是T，而是前段換刀程序執(zhí)行后換刀刀位上的刀具。即T要在下個(gè)換刀程序出現(xiàn)后被安裝在主軸上。

常見(jiàn)換刀指令三T指令和M06不再同一程序段。編程指令N__T；…N

G28Z__M06；這種編程格式，在執(zhí)行T功能的同時(shí)，也開(kāi)始執(zhí)行下面的加工程序，選刀時(shí)間與加工時(shí)間重合，所換刀具為T(mén)，編程時(shí)也經(jīng)常采用。

5.2.4孔加工固定循環(huán)指令G73～G89因?yàn)榧庸ぶ行陌藬?shù)控銑床的功能，因此兩者的加工指令大部分相同，因此相同部分本章節(jié)不再重復(fù)介紹。在數(shù)控加工中，有些典型的加工工序，是由刀具固定的動(dòng)作完成，如在加工中心上鉆孔，一般需要快速接近工件、慢速（切削進(jìn)給）鉆孔、快速回退等固定動(dòng)作。將這些典型的、固定的幾個(gè)連續(xù)動(dòng)作，用一條G指令來(lái)代表，這樣，只需要用單一程序段的指令即可完成加工，這樣的指令稱(chēng)為固定循環(huán)。固定循環(huán)多用于孔加工，包括鉆孔、鏜孔、攻螺紋等。

1.孔加工固定循環(huán)的動(dòng)作

孔加工固定循環(huán)通常由以下6個(gè)動(dòng)作構(gòu)成，如圖所示，實(shí)線表示切削進(jìn)給，虛線表示快速進(jìn)給。動(dòng)作1：X、Y軸定位；動(dòng)作2：快速運(yùn)動(dòng)到R點(diǎn)（參考點(diǎn)）；動(dòng)作3：孔加工；動(dòng)作4：在孔底的動(dòng)作；動(dòng)作5：退回到R點(diǎn)（參考點(diǎn)）；動(dòng)作6：快速返回到初始點(diǎn)?？准庸r(shí)需正確設(shè)置3個(gè)高度平面，分別為初始平面、R平面和孔底平面。2.固定循環(huán)的代碼組成孔加工固定循環(huán)一般格式為：3.固定循環(huán)指令固定循環(huán)的程序格式包括數(shù)據(jù)表達(dá)形式、返回點(diǎn)平面、孔加工方式、孔加工數(shù)據(jù)和循環(huán)次數(shù)。其中數(shù)據(jù)表達(dá)形式可以用絕對(duì)坐標(biāo)G90和增量坐標(biāo)G91表示。

固定循環(huán)的程序格式如下：G98（G99）GXYZRQPKF；固定循環(huán)指令可分為以下三類(lèi)：鉆孔類(lèi),包括一般鉆孔和鉆深孔（L/D>3）；攻螺紋類(lèi)，包括右旋攻螺紋和左旋攻螺紋；鏜孔類(lèi)，包括粗鏜孔、精鏜孔和反鏜孔。

1）鉆孔循環(huán)指令G81、G82指令格式：G98（G99）G81X_Y_Z_R_F_；

G98（G99）G82X_Y_Z_R_P_F_；執(zhí)行指令時(shí)，如圖所示，刀具先快速定位至X、Y所指定的坐標(biāo)位置，再快速定位至R點(diǎn)，接著以F所指定的進(jìn)給速率向下鉆削至Z所指定的孔底位置，最后G99快速退刀至R點(diǎn)或G98返回起始點(diǎn)完成循環(huán)。G81與G82的區(qū)別只在于G82在孔底有暫停動(dòng)作，時(shí)間有P指定。G81通常用于點(diǎn)鉆，G82指令可使孔的表面更光滑，孔底平整，常用于做沉頭臺(tái)階孔。2）深孔斷屑循環(huán)指令G73指令格式：G98（G99）G73X_Y_Z_R_Q_F_如圖所示，鉆頭先快速定位至X、Y所指定的坐標(biāo)位置，再快速定位至R點(diǎn)，接著以F所指定的進(jìn)給速率向下鉆削Q所指定的距離后（Q為負(fù)值），快速退刀回到距切削深度上方距離d（d值由系統(tǒng)指定）處，然后再向下鉆削Q所指定的距離后，接著快速退刀回到距切削深度上方距離d處，以后依此方式一直鉆孔到Z所指定的孔底位置，最后G99快速退刀至R點(diǎn)或G98返回起始點(diǎn)完成循環(huán)。3）

深孔排屑循環(huán)G83指令格式：G98（G99）G83X_Y_Z_R_Q_F_；如圖所示，鉆頭先快速定位至X、Y所指定的坐標(biāo)位置，再快速定位至R點(diǎn)，接著以F所指定的進(jìn)給速率向下鉆削Q所指定距離后，快速退刀回R點(diǎn)，再向下快速定位與前一切削深度上方距離d處，再向下以F進(jìn)給速率鉆削Q所指定的距離后，再快速退回R點(diǎn)，以后依此方式一直鉆孔到Z所指定的孔底位置，最后G99快速退刀至R點(diǎn)或G98返回起始點(diǎn)完成循環(huán)。G83與G73不同處是G83退刀時(shí)每次皆退回到R點(diǎn)，可更好地把切屑帶出孔外，以免切屑將鉆槽塞滿而增加鉆削阻力，更適合深孔鉆削。4）攻右旋螺紋循環(huán)與攻左旋螺紋循環(huán)指令G84、G74指令格式：G98（G99）G74（G84）X_Y_Z_R_（P_）F_G74指令用于攻左旋螺紋，故需先使主軸反轉(zhuǎn)，再執(zhí)行G74指令，則絲攻先快速定位至X、Y所指定的坐標(biāo)位置，再快速定位到R點(diǎn)，接著以F所指定的進(jìn)給速率攻螺紋至Z所指定的孔底位置后，主軸轉(zhuǎn)換為正轉(zhuǎn)且同時(shí)向Z軸正方向退回至R點(diǎn)，退至R點(diǎn)后主軸快速退回初始平面。G84的加工方式與G74剛好相反，G84指令主軸正轉(zhuǎn)加工到孔底，然后反轉(zhuǎn)返回R點(diǎn)平面，返回到R點(diǎn)平面后恢復(fù)正轉(zhuǎn)。攻螺紋的進(jìn)給速率（mm/min）＝導(dǎo)程（mm/r）×主軸轉(zhuǎn)速（r/min）在G74、G84攻牙循環(huán)指令執(zhí)行中，進(jìn)給速率調(diào)整鈕無(wú)效，及即使按下進(jìn)給暫停鍵，循環(huán)在回復(fù)動(dòng)作結(jié)束之前也不會(huì)停止。

G74G845）鏜孔循環(huán)G86

指令格式G98（G9