《數(shù)控加工與編程》課件第4章

4.1數(shù)控加工中心及其組成4.2機(jī)床控制面板及其操作4.3加工中心的工藝準(zhǔn)備4.4加工中心編程與上機(jī)調(diào)試4.5鉆、鏜固定循環(huán)及程序調(diào)試4.6四軸數(shù)控加工技術(shù)第4章加工中心的操作與編程4.1數(shù)控加工中心及其組成4.1.1加工中心的類(lèi)型及其組成加工中心是帶有刀庫(kù)和自動(dòng)換刀裝置的數(shù)控機(jī)床，又稱(chēng)為自動(dòng)換刀數(shù)控機(jī)床或多工序數(shù)控機(jī)床。其特點(diǎn)是數(shù)控系統(tǒng)能控制機(jī)床自動(dòng)地更換刀具，連續(xù)地對(duì)工件各加工表面自動(dòng)進(jìn)行鉆削、擴(kuò)孔、鉸孔、鏜孔、攻絲和銑削等多種工序的加工，工序高度集中。這種機(jī)床一般具有刀庫(kù)和自動(dòng)換刀裝置，有的還具有分度工作臺(tái)或雙工作臺(tái)。適用于加工凸輪、箱體、支架、蓋板和模具等復(fù)雜型面的零件。

1．按功能特征分類(lèi)

(1)鉆削加工中心。如圖4-1所示，該類(lèi)機(jī)床以鉆削為主，刀庫(kù)形式以轉(zhuǎn)塔頭形式為主，適用于中小零件的鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、攻絲及連續(xù)輪廓銑削等多工序加工。

(2)鏜銑加工中心。有一般立式、臥式鏜銑加工中心和龍門(mén)式加工中心。以鏜銑為主，適用于加工箱體、殼體以及各種復(fù)雜零件的特殊曲線(xiàn)和曲面輪廓的多工序加工，主要用于多品種小批量的生產(chǎn)方式。圖4-2所示為龍門(mén)五面鏜銑加工中心，可自動(dòng)回轉(zhuǎn)主軸頭，進(jìn)行立臥加工，可用于加工除安裝面之外的其他五個(gè)工作面。

(3)復(fù)合加工中心。有車(chē)削中心、多面多軸加工中心、帶APC的多工位復(fù)合加工中心等，有的是多種不同工藝方法復(fù)合型，有的是多工序復(fù)合型。

2．按所用自動(dòng)換刀裝置分類(lèi)

(1)轉(zhuǎn)塔頭加工中心。轉(zhuǎn)塔頭加工中心有立式和臥式兩種。主軸數(shù)一般為6～12個(gè)，換刀時(shí)間短、數(shù)量少、主軸轉(zhuǎn)塔頭定位精度要求較高。

(2)刀庫(kù)+主軸換刀加工中心。這種加工中心特點(diǎn)是無(wú)機(jī)械手式主軸換刀，利用工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)及刀庫(kù)轉(zhuǎn)動(dòng)，并由主軸箱上下運(yùn)動(dòng)進(jìn)行選刀和換刀。如圖4-1所示的臥式加工中心便屬此類(lèi)。圖4-1鉆削加工中心圖4-2龍門(mén)五面鏜銑加工中心

2．按所用自動(dòng)換刀裝置分類(lèi)

(1)轉(zhuǎn)塔頭加工中心。轉(zhuǎn)塔頭加工中心有立式、臥式兩種。主軸數(shù)一般為6～12個(gè)，換刀時(shí)間短、數(shù)量少、主軸轉(zhuǎn)塔頭定位精度要求較高。

(2)主軸?+?刀庫(kù)移動(dòng)換刀式加工中心。這類(lèi)加工中心特點(diǎn)是不用機(jī)械刀臂而由主軸或刀庫(kù)相對(duì)移動(dòng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀，利用主軸頭升降運(yùn)動(dòng)、刀庫(kù)移動(dòng)及旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)裝卸刀具和順序選刀。圖4-3(a)所示為主軸頭升降換刀的臥式加工中心，圖4-3(b)所示為斗笠刀庫(kù)移動(dòng)換刀的立式加工中心。圖4-3主軸/刀庫(kù)移動(dòng)換刀式加工中心(a)主軸移動(dòng)換刀；(b)刀庫(kù)移動(dòng)換刀(3)機(jī)械刀臂換刀式加工中心。這類(lèi)加工中心結(jié)構(gòu)多種多樣，由于機(jī)械刀臂的卡爪可同時(shí)分別抓住刀庫(kù)上所選的刀具和主軸上的刀具，換刀時(shí)間短。并且選刀時(shí)間可與切削加工時(shí)間重合，因此得到廣泛應(yīng)用。圖4-4所示的立式加工中心多用此類(lèi)機(jī)械手式換刀裝置。

(4)刀庫(kù)?+?機(jī)械手?+?雙主軸轉(zhuǎn)塔頭加工中心。這種加工中心在主軸上的刀具進(jìn)行切削時(shí)，通過(guò)機(jī)械手將下一步所用的刀具換在轉(zhuǎn)塔頭的非切削主軸上。當(dāng)主軸上的刀具切削完畢后，轉(zhuǎn)塔頭即回轉(zhuǎn)，完成換刀工作，換刀時(shí)間短。另外還可按所用工作臺(tái)結(jié)構(gòu)特征分為單、雙工作臺(tái)和多工作臺(tái)式加工中心。按主軸種類(lèi)分為單軸、雙軸、三軸及可換主軸箱的加工中心等。圖4-4機(jī)械刀臂換刀立式加工中心

4.1.2加工中心的自動(dòng)換刀裝置自動(dòng)換刀裝置的用途是按照加工需要，自動(dòng)地更換裝在主軸上的刀具。自動(dòng)換刀裝置是一套獨(dú)立、完整的部件。

1．自動(dòng)換刀裝置的形式自動(dòng)換刀裝置的結(jié)構(gòu)取決于機(jī)床的類(lèi)型、工藝、范圍及刀具的種類(lèi)和數(shù)量等。自動(dòng)換刀裝置主要有回轉(zhuǎn)刀架和帶刀庫(kù)的自動(dòng)換刀裝置兩種形式?；剞D(zhuǎn)刀架換刀裝置的刀具數(shù)量有限，但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，如車(chē)削中心上的回轉(zhuǎn)刀架。帶刀庫(kù)的自動(dòng)換刀裝置是鏜銑加工中心上應(yīng)用最廣的換刀裝置，主要有機(jī)械手換刀和刀庫(kù)換刀兩種方式。它的整個(gè)換刀過(guò)程較復(fù)雜，首先把加工過(guò)程中需要使用的全部刀具分別安裝在標(biāo)準(zhǔn)刀柄上，在機(jī)外進(jìn)行尺寸預(yù)調(diào)后，按一定的方式放入刀庫(kù)。換刀時(shí)，先在刀庫(kù)中進(jìn)行選刀，并由機(jī)械手從刀庫(kù)和主軸上取出刀具，或直接通過(guò)主軸以及刀庫(kù)的配合運(yùn)動(dòng)來(lái)取刀；然后，進(jìn)行刀具交換，再將新刀具裝入主軸，把舊刀具放回刀庫(kù)。存放刀具的刀庫(kù)具有較大的容量，它既可以安裝在主軸箱的側(cè)面或上方，也可以作為獨(dú)立部件安裝在機(jī)床以外。

2．刀庫(kù)的形式刀庫(kù)的形式很多，結(jié)構(gòu)各異。加工中心常用的刀庫(kù)有鼓輪式和鏈?zhǔn)降稁?kù)兩種。鼓輪式刀庫(kù)又稱(chēng)圓盤(pán)式刀庫(kù)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，應(yīng)用較多。但受圓盤(pán)直徑的限制，一般存放刀具不超過(guò)32把。其有徑向取刀和軸向取刀、刀具徑向布置和角度布置等形式，如圖4-5(a)～(d)所示。圖4-5刀庫(kù)的結(jié)構(gòu)形式(a)徑向取刀式；(b)軸向取刀式；(c)徑向布置式；(d)角度布置式；(e)鏈?zhǔn)?/p>

3．換刀過(guò)程自動(dòng)換刀裝置的換刀過(guò)程由選刀和換刀兩部分組成。當(dāng)執(zhí)行到Txx指令，即選刀指令后，刀庫(kù)自動(dòng)將要用的刀具移動(dòng)到換刀位置，完成選刀過(guò)程，為下面換刀做好準(zhǔn)備。當(dāng)執(zhí)行到M06指令時(shí)，即開(kāi)始自動(dòng)換刀，把主軸上用過(guò)的刀具取下，將選好的刀具安裝在主軸上。

1)選刀選刀方式常有順序選刀方式和任選方式兩種。

(1)順序選刀方式是將加工所需要的刀具，按照預(yù)先確定的加工順序依次安裝在刀座中；換刀時(shí)，刀庫(kù)按順序轉(zhuǎn)位。這種方式的控制及刀庫(kù)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)單，但刀庫(kù)中刀具排列的順序不能錯(cuò)。

(2)任選方式是對(duì)刀具或刀座進(jìn)行編碼，并根據(jù)編碼選刀。它可分為刀具編碼和刀座編碼兩種方式。刀具編碼方式是利用安裝在刀柄上的編碼元件(如編碼環(huán)、編碼螺釘?shù)?預(yù)先對(duì)刀具編碼后，再將刀具放在刀座中；換刀時(shí)，通過(guò)編碼識(shí)別裝置根據(jù)刀具編碼選刀。采用這種方式編碼的刀具可以放在刀庫(kù)的任意刀座中；刀庫(kù)中的刀具不僅可在不同的工序中多次重復(fù)使用，而且換下來(lái)的刀具也不必放回原來(lái)的刀座中。刀座編碼方式是預(yù)先對(duì)刀庫(kù)中的刀座(用編碼鑰匙等方法)進(jìn)行編碼，并將與刀座編碼相對(duì)應(yīng)的刀具放入指定的刀座中；換刀時(shí)，根據(jù)刀座編碼選刀，使用過(guò)的刀具也必須放回原來(lái)的刀座中。

2)換刀換刀有通過(guò)機(jī)械手換刀和通過(guò)刀庫(kù)—主軸運(yùn)動(dòng)換刀兩種方式。對(duì)機(jī)械手換刀的加工中心，其Txx指令的選刀動(dòng)作和M6指令的換刀動(dòng)作可分開(kāi)使用，圖4-6是機(jī)械手角度布置形式，圖4-7是刀庫(kù)刀袋可翻轉(zhuǎn)的形式。圖4-6換刀機(jī)械手的換刀過(guò)程圖4-7刀袋翻轉(zhuǎn)的機(jī)械手換刀過(guò)程機(jī)械手換刀裝置的自動(dòng)換刀動(dòng)作如下：

(1)主軸端：主軸箱回到最高處(Z坐標(biāo)零點(diǎn))，同時(shí)實(shí)現(xiàn)“主軸準(zhǔn)?！薄＜粗鬏S停止回轉(zhuǎn)并準(zhǔn)確停止在一個(gè)固定不變的角度方位上，保證主軸端面的鍵也在一個(gè)固定的方位，使刀柄上的鍵槽能恰好對(duì)正端面鍵。刀庫(kù)端：刀庫(kù)旋轉(zhuǎn)選刀，將要更換刀號(hào)的新刀具轉(zhuǎn)至換刀工作位置。對(duì)機(jī)械手平行布置的加工中心來(lái)說(shuō)，刀庫(kù)的刀袋還需預(yù)先作90°的翻轉(zhuǎn)，將刀具翻轉(zhuǎn)至與主軸平行的角度方位。

(2)機(jī)械手分別抓住主軸上和刀庫(kù)上的刀具，然后進(jìn)行主軸吹氣，松/緊刀氣缸推動(dòng)卡爪壓縮碟形彈簧而松開(kāi)主軸上的刀柄拉釘。

(3)活塞桿推動(dòng)機(jī)械手伸出，從主軸和刀庫(kù)上取出刀具。

(4)機(jī)械手回轉(zhuǎn)180°，交換刀具位置。

(5)將更換后的刀具裝入主軸和刀庫(kù)，松/緊刀主軸氣缸縮回，碟形彈簧復(fù)位而使卡爪卡緊刀柄上的拉釘。

(6)機(jī)械手放開(kāi)主軸和刀庫(kù)上的刀具后復(fù)位。對(duì)機(jī)械手平行布置的加工中心來(lái)說(shuō)，刀庫(kù)的刀袋還需要再作90°的翻轉(zhuǎn)，將刀具翻轉(zhuǎn)至與刀庫(kù)中刀具平行的角度方位。

(7)限位開(kāi)關(guān)發(fā)出“換刀完畢”的信號(hào)，主軸自由，可以開(kāi)始加工或其他程序動(dòng)作。對(duì)如XH754型的臥式加工中心，換刀采用的是主軸移動(dòng)式，其換刀動(dòng)作可分解為：

(1)主軸準(zhǔn)停，主軸箱沿Y軸上升。這時(shí)刀庫(kù)上刀位的空擋正對(duì)著交換位置，裝卡刀具的卡爪打開(kāi)。如圖4-8(a)所示。

(2)主軸箱上升到極限位置，被更換的刀具刀桿進(jìn)入刀庫(kù)空刀位，即被刀具定位卡爪鉗住，與此同時(shí)，主軸內(nèi)刀桿自動(dòng)夾緊裝置放松刀具，如圖4-8(b)所示。

(3)刀庫(kù)伸出，從主軸錐孔中將刀拔出，如圖4-8(c)所示。

(4)刀庫(kù)轉(zhuǎn)位，按照程序指令要求，將選好的刀具轉(zhuǎn)到最下面的位置，同時(shí)，壓縮空氣將主軸錐孔吹凈，如圖4-8(d)所示。圖4-8主軸移動(dòng)式換刀過(guò)程

(5)刀庫(kù)退回，同時(shí)將新刀插入主軸錐孔，主軸內(nèi)刀具夾緊裝置將刀桿拉緊，如圖4-8(e)所示。

(6)主軸下降到加工位置并啟動(dòng)，開(kāi)始下一步的加工，如圖4-8(f)所示。這種換刀機(jī)構(gòu)中不需要機(jī)械手，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。刀庫(kù)旋轉(zhuǎn)換刀時(shí)，機(jī)床不工作，因而影響到機(jī)床的生產(chǎn)效率。圖4-9所示是目前在XH713、XH714、XH715等中小型立式加工中心上廣泛采用的刀庫(kù)移動(dòng)-主軸升降式換刀方式。其換刀過(guò)程為：

(1)分度：由低速力矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)槽輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)刀庫(kù)刀盤(pán)的分度運(yùn)動(dòng)，將刀盤(pán)上接受刀具的空刀座轉(zhuǎn)到換刀所需的預(yù)定位置，如圖4-9(a)所示。

(2)接刀：氣缸活塞桿推出，將刀盤(pán)接受刀具的空刀座送至主軸下方并卡住刀柄定位槽，如圖4-9(b)所示。

(3)卸刀：主軸松刀，銑頭上移至第一參考點(diǎn)，刀具留在空刀座內(nèi)，如圖4-9(c)所示。

(4)再分度：再次通過(guò)分度運(yùn)動(dòng)，將刀盤(pán)上選頂?shù)牡毒咿D(zhuǎn)到主軸正下方，如圖4-9(d)所示。

(5)裝刀：銑頭下移，主軸夾刀，刀庫(kù)氣缸活塞桿縮回，刀盤(pán)復(fù)位，完成換刀動(dòng)作，如圖4-9(e)、(f)所示。圖4-9刀庫(kù)移動(dòng)-主軸升降式換刀過(guò)程4.1.3機(jī)床技術(shù)規(guī)格及其功能下面以XH713A型立式加工中心為例，介紹加工中心機(jī)床的技術(shù)規(guī)格及其主要功能特點(diǎn)，見(jiàn)表4-1所示。該機(jī)床采用FANUC—0i(或SINUMERIK802)數(shù)控系統(tǒng)，半閉環(huán)控制。表4-1XH713A型立式加工中心的技術(shù)規(guī)格續(xù)表4.2機(jī)床控制面板及其操作4.2.1數(shù)控操作面板

XH713A的操作面板如圖4-10所示，上部為CRT顯示器和數(shù)控操作面板，下部為手動(dòng)機(jī)械操作面板。上部面板左方為CRT顯示器，用于顯示程序、數(shù)據(jù)輸入顯示、監(jiān)視坐標(biāo)圖形等，屏幕下方為菜單操作對(duì)應(yīng)的軟鍵。不同的功能方式下有不同的顯示內(nèi)容，有的功能方式下還有多個(gè)屏幕顯示頁(yè)，可用翻頁(yè)鍵切換。圖4-11所示為位置坐標(biāo)顯示(按POS功能鍵時(shí))的其中兩個(gè)畫(huà)頁(yè)——大字符顯示的當(dāng)前坐標(biāo)和綜合坐標(biāo)顯示。圖4-10

XH713A型立式加工中心操作面板圖4-11位置坐標(biāo)顯示畫(huà)頁(yè)當(dāng)前位置坐標(biāo)顯示時(shí)，共有幾組坐標(biāo)顯示，它們分別是：●相對(duì)坐標(biāo)系(RELATIVE)：若需要將某坐標(biāo)軸位置置為相對(duì)零點(diǎn)時(shí)，可在3倍文字顯示畫(huà)頁(yè)下，先按坐標(biāo)軸地址鍵，這時(shí)所按的地址閃動(dòng)，然后再按原點(diǎn)[起源]軟鍵(ORIGIN)，則該軸相對(duì)坐標(biāo)就被復(fù)位為零，若按[全軸]則所有軸的相對(duì)坐標(biāo)值被復(fù)位為0。以后位置變動(dòng)時(shí)，在相對(duì)坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值均是相對(duì)于此設(shè)置的零點(diǎn)來(lái)變化的。工件坐標(biāo)系(ABSOLUTE)：以G92或預(yù)置工件坐標(biāo)系G54～G59指定的點(diǎn)為原點(diǎn)，顯示當(dāng)前刀具(或機(jī)械工作臺(tái))的位置坐標(biāo)。機(jī)床坐標(biāo)系(MACHINE)：以機(jī)床原點(diǎn)為原點(diǎn)的機(jī)械現(xiàn)在位置的坐標(biāo)。剩余移動(dòng)量(DISTANCETOGO)：在自動(dòng)、MDI、DNC方式加工時(shí)，當(dāng)前程序段中刀具還需要移動(dòng)的距離。其他狀態(tài)顯示用于表示工作方式、零件計(jì)數(shù)、時(shí)間計(jì)數(shù)、實(shí)際進(jìn)給速度等的狀態(tài)。上部面板右方為鍵盤(pán)區(qū)，各鍵作用如表4-2所示。4.2.2手動(dòng)操作面板圖4-10中下部為XH713A型立式加工中心的手動(dòng)機(jī)械操作面板，主要用于數(shù)控系統(tǒng)功能的輔助控制，各按鍵與旋鈕均用中文標(biāo)識(shí)，操控直觀快捷；圖4-12為T(mén)H6350型臥式四軸加工中心的機(jī)械操作面板，各按鍵與旋鈕均用圖標(biāo)標(biāo)識(shí)，需牢記后才能熟練操控。具體各操作鈕的功能說(shuō)明如下。圖4-12TH6350型臥式四軸加工中心機(jī)械操作面板

(2)手動(dòng)軸選擇旋鈕/按鍵：選擇移動(dòng)軸，再按下方的軸移動(dòng)方向鈕。各軸的正負(fù)方向遵循標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定，即以假定工件不動(dòng)，刀具相對(duì)于工件在運(yùn)動(dòng)來(lái)理解。亦即按編程坐標(biāo)系來(lái)看。

(3)主軸速度修調(diào)旋鈕：調(diào)節(jié)主軸轉(zhuǎn)速，可在50%～120%?范圍內(nèi)每隔10%?修調(diào)。

(4)進(jìn)給速度修調(diào)旋鈕：根據(jù)程序指定的進(jìn)給速度，選擇修調(diào)倍率的旋鈕?？稍?～150%范圍內(nèi)每隔10%?修調(diào)。

(5)快速倍率修調(diào)旋鈕：選擇快速進(jìn)給速度倍率的開(kāi)關(guān)。TH6350型臥式四軸加工中心的手動(dòng)進(jìn)給和小快速進(jìn)給使用同一組修調(diào)旋鈕。

(19)沖屑和手動(dòng)潤(rùn)滑按鍵：沖屑是用于沖刷工作臺(tái)座下大量的加工殘屑；手動(dòng)潤(rùn)滑是用于對(duì)各坐標(biāo)軸導(dǎo)軌的潤(rùn)滑，一般情況下，系統(tǒng)將自動(dòng)定時(shí)進(jìn)行導(dǎo)軌潤(rùn)滑。

(20)急停按鈕：機(jī)床操作過(guò)程中若出現(xiàn)緊急情況，就按下此按鈕，進(jìn)給及主軸運(yùn)行立即停止。

(21)程序保護(hù)鎖匙：用于提供臨時(shí)離開(kāi)時(shí)防止其他人員修改程序的保護(hù)措施。

(22)電源開(kāi)關(guān)和機(jī)床復(fù)位按鈕：剛開(kāi)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，先按下電源開(kāi)，接通電源，系統(tǒng)自檢通過(guò)后，所有按鍵燈閃亮一下，顯示器正常顯示，狀態(tài)行提示“準(zhǔn)備好”，此時(shí)可解除急停鈕，再按機(jī)床復(fù)位按鈕，狀態(tài)行顯示“*********”，即可正常使用機(jī)床。關(guān)機(jī)時(shí)，先按下急停鈕，再按電源關(guān)即可。

(23)各種狀態(tài)及報(bào)警指示燈：顯示機(jī)床及系統(tǒng)各方面的狀態(tài)及提供報(bào)警指示、回零指示等。注意：氣壓不足時(shí)，出現(xiàn)氣壓報(bào)警，系統(tǒng)無(wú)法正常工作，待氣壓充足時(shí)方可解除。圖4-13MDI操作畫(huà)頁(yè)

(3)在輸入緩沖區(qū)輸入一段程序指令，并以分號(hào)(EOB)結(jié)束；然后，按INSERT(插入)鍵，程序內(nèi)容即被加到番號(hào)為O0000的程序中。本系統(tǒng)中MDI方式可輸入執(zhí)行最多6行程序指令，而且在MDI程序指令中可調(diào)用已經(jīng)存儲(chǔ)的子程序或宏程序。MDI程序在運(yùn)行以前可編輯修改，但不能存儲(chǔ)，運(yùn)行完后程序內(nèi)容即被清空。若用M99作結(jié)束，則可重新運(yùn)行該MDI程序。

(4)程序輸入完成后，按RESET(復(fù)位)鍵，光標(biāo)回到程序頭；按“循環(huán)啟動(dòng)”鍵，即可實(shí)施MDI運(yùn)行方式。若光標(biāo)處于某程序行行首。按了“循環(huán)啟動(dòng)”鍵，則程序?qū)漠?dāng)前光標(biāo)所在行開(kāi)始執(zhí)行。4.3加工中心的工藝準(zhǔn)備4.3.1加工中心的工藝特點(diǎn)由于加工中心具有自動(dòng)換刀的特點(diǎn)，因此容易實(shí)現(xiàn)工序的高度集中，零件的加工工藝應(yīng)符合這些特點(diǎn)，盡可能地在一次裝夾情況下完成銑、鉆、鏜、鉸、攻絲等多工序加工。但一個(gè)單工作臺(tái)的加工中心，不可能包下一個(gè)零件的全部加工工序，要充分發(fā)揮加工中心的特長(zhǎng)，可把一些工序合理地安排在別的數(shù)控機(jī)床上加工，如有些箱體的大平面加工應(yīng)采用龍門(mén)銑、數(shù)控銑床更為合適。對(duì)加工中心而言，其工藝設(shè)計(jì)可作如下考慮：

(1)在機(jī)床選用上，應(yīng)了解各類(lèi)加工中心的規(guī)格、最佳使用范圍和功能特點(diǎn)。

(2)安排加工工序時(shí)應(yīng)本著由粗漸精的原則。

(3)批量加工時(shí)，即使刀具尺寸規(guī)格相同，粗切和精修也應(yīng)分別使用不同的刀具，粗切時(shí)為大切削量加工以去除余量為主，應(yīng)采用韌性好的刀具防止刀具彎折斷損。粗切刀具的磨損不可避免，不應(yīng)再用于精修加工。精修加工時(shí)為小余量切削，側(cè)向受力不大，可采用抗彎折能力稍差但耐磨性較好的硬質(zhì)合金刀具，能較好地保證精修加工后尺寸的一致性。當(dāng)加工工件批量較大，工序又不太長(zhǎng)時(shí)，可在工作臺(tái)上一次安裝多個(gè)工件同時(shí)加工，以減少換刀次數(shù)。

(4)為減少加工時(shí)產(chǎn)生的大量熱量對(duì)加工精度的影響，以提高刀具耐用度并盡可能地避免加工變形的產(chǎn)生，應(yīng)選用或增添大流量的冷卻裝置以及帶內(nèi)冷裝置的刀具。

(5)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。由于加工中心大都是在Z軸參考點(diǎn)高度進(jìn)行換刀，若在參考點(diǎn)高度換刀還有干涉，只能采用手工換刀，則應(yīng)將該刀具加工內(nèi)容安排在其他機(jī)床上進(jìn)行。

(6)為提高機(jī)床利用率，減少對(duì)刀的占機(jī)時(shí)間，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)。對(duì)于切削用量而言，應(yīng)根據(jù)刀具的材質(zhì)、機(jī)床切削特性、工件材料等來(lái)確定，可從有關(guān)的切削手冊(cè)中查到。一般地，在普通加工中心上，采用國(guó)產(chǎn)硬質(zhì)合金刀具粗加工孔時(shí)，選切削速度70?m/min，根據(jù)孔徑大小換算成轉(zhuǎn)速。進(jìn)給速度可由給定的主軸轉(zhuǎn)速以主軸每轉(zhuǎn)或每齒(指單刀頭，如果是雙刃則是兩倍)取0.1?mm。精加工時(shí)切削速度可取80?m/min，進(jìn)給速度0.06～0.08?mm。刀具材質(zhì)好時(shí)還可加大切削用量，刀桿長(zhǎng)時(shí)應(yīng)適當(dāng)減小切削用量。使用高速鋼刀具時(shí)，切削速度在20～25?m/min左右。銑平面時(shí)若使用調(diào)整較好的面銑刀或端銑刀，切削速度可用到80～100?m/min，進(jìn)給速度可用0.05?mm/每齒。粗銑平面的平面度可在0.02?mm、表面粗糙度在3.2?

m左右。4.3.2刀具及刀庫(kù)數(shù)據(jù)設(shè)置

1．刀具規(guī)格型式加工中心上使用的刀具分刃具部分和連接刀柄部分。刃具部分包括鉆頭、銑刀、鉸刀和絲錐等，和數(shù)控銑床所用刃具類(lèi)似。由于加工中心自動(dòng)換刀時(shí)一般都是連刀柄一起更換的，因此它對(duì)刀柄的要求更為重要。連接刀柄應(yīng)滿(mǎn)足機(jī)床主軸自動(dòng)松開(kāi)和拉緊定位、準(zhǔn)確安裝各種切削刃具，適應(yīng)機(jī)械手的夾持和搬運(yùn)，適應(yīng)在自動(dòng)化刀庫(kù)中儲(chǔ)存和搬運(yùn)識(shí)別等各種要求。加工中心及數(shù)控鏜銑床所用的刀具基本已規(guī)范化，制定了一系列標(biāo)準(zhǔn)。下面主要介紹一下TSG整體式工具系統(tǒng)。

TSG工具系統(tǒng)中的刀柄，其代號(hào)由四部分組成，各部分的含義如下：上述代號(hào)表示的工具為自動(dòng)換刀機(jī)床用7∶24圓錐工具柄(GB10944)。柄部形式為JT；錐柄為45號(hào)；前部為彈簧夾頭，最大夾持直徑為32mm；刀柄工作長(zhǎng)度(錐柄大端直徑處到彈簧夾頭前端面的距離)為120mm。TSG工具刀柄的形式代號(hào)及規(guī)格參數(shù)分類(lèi)見(jiàn)表4-3和表4-4。TSG工具系統(tǒng)所用刀具見(jiàn)附錄C。表4-3工具柄部形式代號(hào)表4-4工具的用途代號(hào)及規(guī)格參數(shù)續(xù)表

2．對(duì)刀與刀庫(kù)設(shè)定加工中心的對(duì)刀總體上和數(shù)控銑床的對(duì)刀相類(lèi)似。有使用對(duì)刀工具或任一刀具的XY方向的對(duì)刀(確定刀位點(diǎn)相對(duì)于工件坐標(biāo)原點(diǎn)或機(jī)床坐標(biāo)原點(diǎn)的XY位置)和其他各刀具的長(zhǎng)度對(duì)刀(刀長(zhǎng)補(bǔ)償量獲取)兩方面的內(nèi)容。其對(duì)刀方法可參考3.2.2節(jié)中數(shù)控銑床的對(duì)刀內(nèi)容。加工任務(wù)緊張時(shí)，可考慮使用機(jī)外刀具預(yù)調(diào)儀對(duì)刀，一臺(tái)預(yù)調(diào)儀可為多臺(tái)機(jī)床服務(wù)。

FANUC—0i系統(tǒng)的刀具補(bǔ)償數(shù)據(jù)的設(shè)定可通過(guò)數(shù)控操作面板的OFFSETSETTING功能項(xiàng)進(jìn)行。當(dāng)對(duì)刀操作至刀具與對(duì)刀基準(zhǔn)面接觸時(shí)，按如下步驟操作：

(1)置工作方式開(kāi)關(guān)于MDI手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入方式。

(2)按數(shù)控操作面板上的“OFFSETSETTING”功能按鍵后，CRT屏幕顯示如圖4-14所示。NO.列為刀具補(bǔ)償?shù)刂诽?hào)。若同時(shí)設(shè)置幾何補(bǔ)償和磨損補(bǔ)償值，則刀補(bǔ)是它們的矢量和。

(3)按光標(biāo)移動(dòng)鍵，讓光標(biāo)停在要修改設(shè)定的數(shù)據(jù)位置上，鍵入Zxx后再按“測(cè)量”菜單軟鍵即可，xx為對(duì)刀基準(zhǔn)面到Z工件零點(diǎn)的高度值(如Z向設(shè)定器的高度)。當(dāng)欲設(shè)定的數(shù)據(jù)不在當(dāng)前畫(huà)頁(yè)時(shí)，可按頁(yè)面鍵翻頁(yè)。

(4)亦可在緩沖區(qū)直接輸入要修改設(shè)定的刀長(zhǎng)補(bǔ)償數(shù)據(jù)后，再按“INPUT”輸入鍵完成修改設(shè)定。除按上述方法設(shè)置刀補(bǔ)數(shù)據(jù)外，F(xiàn)ANUC—0i系統(tǒng)還允許在程序中用G10指令輸入修改。其格式為：

G10L10P…R…或G10L12P…R…其中，L10用于輸入H代碼的幾何補(bǔ)償值，L12用于輸入D代碼的幾何補(bǔ)償值。P后為刀具補(bǔ)償號(hào)；R后為刀具補(bǔ)償值；G90時(shí)為新設(shè)置值；G91時(shí)是與指定的刀具補(bǔ)償號(hào)中的值相加，相加后的和為新的補(bǔ)償值。圖4-14刀補(bǔ)設(shè)置4.3.3機(jī)床及工件的坐標(biāo)系統(tǒng)加工中心機(jī)床的坐標(biāo)軸及其運(yùn)動(dòng)方向按1.3節(jié)的原則確定，遵循右手直角坐標(biāo)系法則。但在編程使用過(guò)程中，一定要理解機(jī)床工作臺(tái)和刀具間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系。X、Y、Z的運(yùn)動(dòng)方向均是以刀具相對(duì)工件運(yùn)動(dòng)為準(zhǔn)，即假定工件(工作臺(tái))相對(duì)靜止，設(shè)想是刀具在運(yùn)動(dòng)。大多數(shù)加工中心都是將參考點(diǎn)設(shè)定在機(jī)床原點(diǎn)上的，而機(jī)床坐標(biāo)原點(diǎn)一般設(shè)定在各軸行程極限點(diǎn)上。但究竟是取在正向還是負(fù)向極限處，則各機(jī)床廠(chǎng)均有所不同，應(yīng)仔細(xì)閱讀機(jī)床說(shuō)明書(shū)。加工中心的工件坐標(biāo)系建立同樣可使用G92X…Y…Z…格式，但G54～G59預(yù)置工件坐標(biāo)系的構(gòu)建方法通常是加工中心機(jī)床加工編程的首選。FANUC—0i數(shù)控系統(tǒng)中G54～G59的設(shè)置可通過(guò)按“OFFSETSETTING”功能鍵后，再按“坐標(biāo)系”軟鍵進(jìn)入如圖4-15所示畫(huà)頁(yè)，移動(dòng)光標(biāo)到欲設(shè)定的坐標(biāo)上，在緩沖區(qū)輸入數(shù)據(jù)后再按“INPUT”鍵即可。如果已知當(dāng)前刀具位置離欲設(shè)置的工件原點(diǎn)的距離，可在光標(biāo)定位到X段上，輸入Xxx后按“測(cè)量”，在光標(biāo)定位到Y(jié)段上，輸入Yxx后按“測(cè)量”，xx即為距離大小。圖4-15預(yù)置工件坐標(biāo)系

G54～G59共占兩個(gè)畫(huà)頁(yè)，可按頁(yè)面鍵翻頁(yè)，其中(EXT)為公共坐標(biāo)系，通常在G54～G59幾個(gè)坐標(biāo)原點(diǎn)均需要平移某一同樣距離時(shí)進(jìn)行設(shè)置。設(shè)置該公共坐標(biāo)系后，實(shí)際工件原點(diǎn)將是它與任一坐標(biāo)系設(shè)置值的代數(shù)和。除可采用MDI手動(dòng)輸入方法外，該機(jī)床系統(tǒng)還可在程序中通過(guò)變更工件坐標(biāo)系G10指令進(jìn)行。其格式為：G10L2P…X…Y…Z…其中，P=0時(shí)，為外部工件零點(diǎn)偏移；P=1～6時(shí)，對(duì)應(yīng)于G54～G59的零點(diǎn)。X、Y、Z為各軸零點(diǎn)的偏移值，即加工工件坐標(biāo)系相對(duì)于機(jī)床零點(diǎn)的偏移值。如：G90G10L2P6X50.0Y?-75.0Z?-20.0；即是設(shè)定G59的坐標(biāo)原點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為(50.0，-75.0，-20.0)。4.4加工中心編程與上機(jī)調(diào)試4.4.1基本程序指令加工中心配備的數(shù)控系統(tǒng)，其功能指令都比較齊全。3.3.1?節(jié)中數(shù)控銑床所用到的G、M、F、S等功能指令基本上都適用于加工中心，這些指令就不再重復(fù)說(shuō)明。在此主要介紹一些前面沒(méi)有進(jìn)行說(shuō)明的程序指令。當(dāng)然這些指令并非所有加工中心都有，也并非只有加工中心才有。具有什么樣的指令功能，主要取決于該機(jī)床采用的數(shù)控控制軟件系統(tǒng)。有些數(shù)控系統(tǒng)雖然只是配備在數(shù)控銑床上，但可能它本來(lái)就是為加工中心所設(shè)計(jì)的。以下介紹的內(nèi)容主要是在第三章所介紹的指令基礎(chǔ)上進(jìn)行的補(bǔ)充，目的是全面地了解一些指令，以增強(qiáng)對(duì)各種數(shù)控機(jī)床的適應(yīng)能力。

1．虛軸指令或稱(chēng)假想軸切削指令G07假想軸切削指令和3.3.2節(jié)中所介紹的空間螺旋線(xiàn)切削指令功能一起使用時(shí)，如果先設(shè)定圓弧插補(bǔ)平面的某一個(gè)坐標(biāo)軸為假想軸，則刀具在執(zhí)行螺旋切削時(shí)，只沿另外兩坐標(biāo)軸移動(dòng)，形成正弦函數(shù)曲線(xiàn)軌跡，而在假想軸方向，刀具并不移動(dòng)。指令格式：

G07X0或G07Y0或G07Z0設(shè)定X(或Y、Z)軸為假想軸

G07X1或G07Y1或G07Z1假想軸取消例如，圖4-16所示的正弦線(xiàn)，是按YZ平面內(nèi)一半徑為10的整圓形狀，同時(shí)在X方向升高50的螺旋線(xiàn)進(jìn)行編程的。(設(shè)定Z軸為假想軸)

N1G07Z0

N2G91G19G02Y0Z0J10.0X50.0F100

N3G01Z10.0

N4G07Z1圖4-16正弦線(xiàn)切削

2．極坐標(biāo)系設(shè)定指令G15、G16

G15：極坐標(biāo)系指令取消。

G16：極坐標(biāo)系指定。極坐標(biāo)軸的方位取決于G17、G18、G19指定的加工平面。當(dāng)用G17指定加工平面時(shí)，+X軸為極軸，程序中的X坐標(biāo)指令極半徑，Y坐標(biāo)指令極角。當(dāng)用G18指定加工平面時(shí)，+Z軸為極軸，程序中的Z坐標(biāo)指令極半徑，X坐標(biāo)指令極角。當(dāng)用G19指定加工平面時(shí)，+Y軸為極軸，程序中的Y坐標(biāo)指令極半徑，Z坐標(biāo)指令極角。在如圖4-17所示鉆孔加工中，采用極坐標(biāo)指令各孔位時(shí)，程序如下：圖4-17極坐標(biāo)編程圖例

3．存儲(chǔ)行程極限指令G22、G23為了避免程序錯(cuò)誤造成刀具和機(jī)床部件或其他附件相撞，數(shù)控機(jī)床有兩種行程極限。一種行程極限是由機(jī)床行程范圍決定的最大行程范圍，該范圍由行程開(kāi)關(guān)及參數(shù)設(shè)定，用戶(hù)不得改變，屬于硬行程極限。另一種行程極限是可隨意設(shè)定改變的軟行程極限，可用參數(shù)設(shè)定，也可用G22來(lái)指定，用G23指令來(lái)取消。其格式為：G22X…Y…Z…I…J…K…格式中，X、Y、Z坐標(biāo)指令為行程極限上極限點(diǎn)相對(duì)機(jī)床零點(diǎn)的坐標(biāo)值；I、J、K為行程極限下極限點(diǎn)相對(duì)機(jī)床零點(diǎn)的坐標(biāo)值。如圖4-18所示，在這上下極限點(diǎn)之間的三維空間范圍內(nèi)，刀具可以移動(dòng)；如果刀具移動(dòng)超出這個(gè)范圍，機(jī)床立即停止移動(dòng)，以避免發(fā)生危險(xiǎn)。圖4-18軟行程極限點(diǎn)

4．參考點(diǎn)操作指令G27、G30第3章3.3.3節(jié)中已經(jīng)介紹了G28、G29兩個(gè)參考點(diǎn)操作的基本指令，有的機(jī)床另外還有G27、G30兩個(gè)指令也是和參考點(diǎn)的操作有關(guān)的。執(zhí)行G27指令時(shí)，刀具以快進(jìn)速度移動(dòng)到程序指令的X、Y、Z坐標(biāo)位置。如果所到達(dá)的位置是機(jī)床原點(diǎn)(參考點(diǎn))，則返回參考點(diǎn)的各軸指示燈亮；如果指示燈不亮，則說(shuō)明所給指令值有錯(cuò)誤或機(jī)床定位誤差過(guò)大。執(zhí)行G27指令后，并不會(huì)暫停程序運(yùn)行。若不希望繼續(xù)執(zhí)行下一程序段，則要在該程序段后增加M00或M01，或者采用單段運(yùn)行方式。

G30為自動(dòng)返回第二參考點(diǎn)的指令，其功能與G28指令類(lèi)似，后面跟的X、Y、Z坐標(biāo)亦為中間點(diǎn)的坐標(biāo)。不同之處是刀具返回的第二參考點(diǎn)并不是機(jī)床固有的參考點(diǎn)，而是通過(guò)參數(shù)來(lái)設(shè)定的第二參考點(diǎn)。若G30指令后出現(xiàn)G29指令，則刀具將經(jīng)由G30指定的中間點(diǎn)后移到G29指令的坐標(biāo)點(diǎn)。通常G30指令用于自動(dòng)換刀位置與機(jī)床固有參考點(diǎn)不同的場(chǎng)合。同樣要求在執(zhí)行G27、G30指令以前，機(jī)床必須返回過(guò)一次第一參考點(diǎn)，且要求必須先取消刀具補(bǔ)償。

5．螺紋切削指令G33格式：G33X…Z…F…Q…螺紋導(dǎo)程用F直接指定，Q指令螺紋切削的開(kāi)始角度(0°～360°)。對(duì)錐螺紋，其斜角a<45°時(shí)，螺紋導(dǎo)程以Z軸方向的值指令；斜角為45°～90°時(shí)，以X軸方向的值指令。對(duì)如圖4-19所示圓柱螺紋進(jìn)行切削時(shí)，X指令省略，其格式為：

G33Z…F…Q…。圖4-19螺紋切削和螺紋車(chē)削加工一樣，螺紋切削應(yīng)注意在兩端設(shè)置足夠的升速進(jìn)刀段和降速退刀段。切削到孔底時(shí)，應(yīng)使用M19主軸準(zhǔn)停指令，讓主軸停在固定的方位上；然后，刀具沿螺孔徑向稍作移動(dòng)，避開(kāi)切削面軸向退刀；之后，再啟動(dòng)主軸，進(jìn)行第二次切削。多頭螺紋可用Q指令變換螺紋切削開(kāi)始角度來(lái)切削。

6．刀具位置偏移指令G45～G48

G45～G48指令可使程序中被指令軸的位移，沿其移動(dòng)方向擴(kuò)大或縮小的偏移量。

G45：沿指令軸移動(dòng)方向擴(kuò)大一個(gè)偏移量

G46：沿指令軸移動(dòng)方向縮小一個(gè)偏移量

G47：沿指令軸移動(dòng)方向擴(kuò)大兩個(gè)偏移量

G48：沿指令軸移動(dòng)方向縮小兩個(gè)偏移量偏移量用H或D代碼設(shè)定，通常多用H代碼。各指令執(zhí)行結(jié)果如圖4-20所示。圖4-20刀具位置偏移指令例如圖4-21所示，銑刀直徑為f16mm，(D01)?=8mm，僅就平面移動(dòng)編程。圖4-21刀位偏移編程圖例在實(shí)際應(yīng)用中，很少像上例那樣使用G45～G48指令，因?yàn)樗褂闷饋?lái)很麻煩，沒(méi)有G41、G42方便。G45～G48一般用于程序零點(diǎn)至參考點(diǎn)的距離不確定的情況下，這樣可避免修改程序，而只需更改偏移量即可。如圖4-22所示，可按如下編程處理：

G91G00G45X0H01 沿X軸負(fù)向移動(dòng)H01的值

G46Y0H02 沿Y軸負(fù)向移動(dòng)H02的值若按如下定值編程：G91G00X?-150.0Y?-300.0相比之下，采用G45～G46指令的程序就比較靈活。圖4-22刀位偏置的應(yīng)用4.4.2自動(dòng)換刀程序的編寫(xiě)加工中心的編程和數(shù)控銑床編程的不同之處，主要在于增加了用M06、M19和Txx進(jìn)行自動(dòng)換刀的功能指令，可以將多把刀具加工的程序編寫(xiě)在一起，其他都沒(méi)有多大的區(qū)別。

M06——自動(dòng)換刀指令。本指令將驅(qū)動(dòng)機(jī)械手進(jìn)行換刀動(dòng)作，不包括刀庫(kù)轉(zhuǎn)動(dòng)的選刀動(dòng)作。

M19——主軸準(zhǔn)停。本指令將使主軸定向停止，確保主軸停止的方位和裝刀標(biāo)記方位一致。

T功能指令是銑床所不具備的，因?yàn)門(mén)指令即Txx，是用以驅(qū)動(dòng)刀庫(kù)電機(jī)帶動(dòng)刀庫(kù)轉(zhuǎn)動(dòng)而實(shí)施選刀動(dòng)作的。T指令后跟的兩位數(shù)字，是將要更換的刀具地址號(hào)。對(duì)于采用機(jī)械手換刀的加工中心，Txx和M6可分離使用。若T指令是跟在某加工程序段的后部，選刀動(dòng)作將和加工動(dòng)作同時(shí)進(jìn)行。為了節(jié)省自動(dòng)換刀時(shí)間，提高加工效率，應(yīng)將選刀動(dòng)作與機(jī)床加工動(dòng)作在時(shí)間上重合起來(lái)。比如可將選刀動(dòng)作指令安排在換刀前的回參考點(diǎn)移動(dòng)過(guò)程中，如果返回參考點(diǎn)所用的時(shí)間小于選刀動(dòng)作時(shí)間，則應(yīng)將選刀動(dòng)作安排在換刀前的耗時(shí)較長(zhǎng)的加工程序段中。對(duì)于不采用機(jī)械手換刀的加工中心，在進(jìn)行換刀動(dòng)作之前，要先將主軸上的刀具裝回到刀庫(kù)的空刀座之后，再進(jìn)行刀庫(kù)轉(zhuǎn)位的選刀動(dòng)作，然后換上新的刀具。其選刀動(dòng)作和換刀動(dòng)作無(wú)法分開(kāi)進(jìn)行，故編程上一般用“TxxM06”或“M06Txx”的形式。有些機(jī)床廠(chǎng)家將自動(dòng)換刀動(dòng)作控制順序編寫(xiě)成可受系統(tǒng)保護(hù)的子程序的形式，允許用戶(hù)編程時(shí)以調(diào)用子程序的格式來(lái)實(shí)現(xiàn)選換刀動(dòng)作，如某XH713A型立式加工中心自動(dòng)換刀時(shí)就采用“TxxM98P9000”的指令格式來(lái)調(diào)用。以下是其O9000程序的內(nèi)容，我們可結(jié)合圖4-9加深了解自動(dòng)換刀的程序?qū)崿F(xiàn)過(guò)程。一般地，自動(dòng)換刀前的主軸定向M19都包含在M6換刀指令內(nèi)部，而不需另外安排。而對(duì)于換刀前的回零動(dòng)作，有的機(jī)床廠(chǎng)家將其安排在M6換刀指令內(nèi)部，有的則必須由用戶(hù)編程時(shí)另行安排。特別值得注意的是：對(duì)某些機(jī)床系統(tǒng)而言，“T01M06”和“M06T01”有很大的區(qū)別。“T01M06”是先執(zhí)行選刀指令T01，再執(zhí)行換刀指令M06。它是先由刀庫(kù)轉(zhuǎn)動(dòng)將T01號(hào)刀具送到換刀位置上后，再由機(jī)械手實(shí)施換刀動(dòng)作。換刀以后，主軸上裝夾的就是T01號(hào)刀具，而刀庫(kù)中目前換刀位置上安放的則是剛換下的舊刀具。執(zhí)行完“T01M06”后，刀庫(kù)即保持當(dāng)前刀具安放位置不動(dòng)?！癕06T01”是先執(zhí)行換刀指令M06，再執(zhí)行選刀指令T01。它是先由機(jī)械手實(shí)施換刀動(dòng)作，將主軸上原有的刀具和目前刀庫(kù)中當(dāng)前換刀位置上已有的刀具(上一次選刀Txx指令所選好的刀具)進(jìn)行互換；然后，再由刀庫(kù)轉(zhuǎn)動(dòng)將T01號(hào)刀具送到換刀位置上，為下一次換刀做準(zhǔn)備。換刀前后，主軸上裝夾的都不是T01號(hào)刀具。執(zhí)行完“M06?T01”后，刀庫(kù)中目前換刀位置上安放的則是T01號(hào)刀具，它是為下一個(gè)M06換刀指令預(yù)先選好的刀具。對(duì)于一行中同時(shí)含T指令和M指令，而系統(tǒng)是先執(zhí)行M指令再執(zhí)行T指令的情況，可將兩條指令分行編寫(xiě)，以確保正確換刀。換刀程序?qū)嵗喝鐖D4-23所示零件，加工工序安排見(jiàn)表1-9數(shù)控加工工序卡片。分別用?

40的端面銑刀銑上表面，用?

20的立銑刀銑四個(gè)側(cè)面和A、B面，用?

6的鉆頭鉆6個(gè)小孔，

14的鉆頭鉆中間的兩個(gè)大孔。對(duì)刀后各刀具長(zhǎng)度和刀具直徑分別設(shè)定在H01～H04、D01～D04中。圖4-23換刀編程圖例4.4.3程序輸入與上機(jī)調(diào)試本節(jié)以FANUC—0i系統(tǒng)為例進(jìn)行介紹。

1．程序的檢索和整理程序的檢索是用于查詢(xún)?yōu)g覽當(dāng)前系統(tǒng)存儲(chǔ)器內(nèi)都存有哪些番號(hào)的程序。程序整理主要用于對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部程序的管理，如刪除一些多余的程序。

(1)將手動(dòng)操作面板上的工作方式開(kāi)關(guān)置編輯(EDIT)或自動(dòng)擋，按數(shù)控面板上的程序PROG鍵顯示程序畫(huà)面。

(2)輸入地址“O”和要檢索的程序號(hào)，再按OSRH軟鍵，檢索到的程序號(hào)顯示在屏幕的右上角。若沒(méi)有找到該程序，即產(chǎn)生“071”的報(bào)警。再按OSRH軟鍵，即檢索下一個(gè)程序。在自動(dòng)運(yùn)行方式的程序屏幕下，按“?”軟鍵，然后按FL.SDL軟鍵，再按目錄(DIR)軟鍵，即可列出當(dāng)前存儲(chǔ)器內(nèi)已存的所有程序。

(3)若要瀏覽某一番號(hào)程序(如O0001)的內(nèi)容，可先鍵入該程序番號(hào)如“O0001”后，再按向下的光標(biāo)鍵即可。若如此操作產(chǎn)生“071”的報(bào)警，則表示該程序番號(hào)為空，還沒(méi)有被使用。

(4)由于受存儲(chǔ)器的容量限制，當(dāng)存儲(chǔ)的程序量達(dá)到某一程度時(shí)，必須刪除一些已經(jīng)加工過(guò)而不再需要的程序，以騰出足夠的空間來(lái)裝入新的加工程序；否則，將會(huì)在進(jìn)行程序輸入的中途就產(chǎn)生“070”的存儲(chǔ)空間不夠的報(bào)警。刪除某一程序的方法是：在確保某一程序如“O0002”已不再需要保留的情況下，先鍵入該程序番號(hào)“O0002”后，再按刪除(DELETE)鍵即可。注意：若鍵入“O0010，O0020”后按DELETE鍵，則將刪除程序號(hào)從O0010到O0020之間的程序。若鍵入“O9999”后按DELETE鍵，則將刪除已存儲(chǔ)的所有程序，因此應(yīng)小心使用。

2．程序輸入與修改程序輸入和修改操作同樣也必須在編輯擋方式下進(jìn)行。

1)用手工鍵入一個(gè)新程序

(1)先根據(jù)程序番號(hào)檢索的結(jié)果，選定某一還沒(méi)有被使用的程序番號(hào)作為待輸入程序番號(hào)(如O0012)。鍵入該番號(hào)O0012后，按插入(INSERT)鍵，則該程序番號(hào)就自動(dòng)出現(xiàn)在程序顯示區(qū)，具體的程序行就可在其后輸入，如圖4-24所示。圖4-24程序顯示畫(huà)頁(yè)

(2)將上述編程實(shí)例的程序順次輸入到機(jī)床數(shù)控裝置中，可通過(guò)CRT監(jiān)控顯示該程序。注意每一程序段(行)間應(yīng)用“；”(EOB鍵)分隔。

2)調(diào)入已有的程序若要調(diào)入先前已存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器內(nèi)的程序進(jìn)行編輯修改或運(yùn)行，可先鍵入該程序的番號(hào)如“O0001”后，再按向下的光標(biāo)鍵，即可將該番號(hào)的程序作為當(dāng)前加工程序。

3)從PC機(jī)、軟盤(pán)或紙帶中輸入程序(程序轉(zhuǎn)存)在PC機(jī)中，用通訊軟件設(shè)置好傳送端口及波特速率等參數(shù)，連接好通訊電纜，將欲輸入的程序文件調(diào)入并作好輸出準(zhǔn)備，置機(jī)床端為“編輯”方式，按PROG功能鍵，再按下“操作”軟鍵，按“?”軟鍵，輸入欲存入的程序番號(hào)，如“O0013”；然后，再按READ和EXEC軟鍵，程序即被讀入至存儲(chǔ)器內(nèi)，同時(shí)在CRT上顯示出來(lái)。如果不指定程序號(hào)，就會(huì)使用PC機(jī)、軟盤(pán)或紙帶中原有的程序番號(hào)；如果機(jī)床存儲(chǔ)器已有對(duì)應(yīng)番號(hào)的程序，將出現(xiàn)“073”的報(bào)警。

4)程序的編輯與修改

(1)采用手工輸入和修改程序時(shí)，所鍵入的地址數(shù)字等字符都是首先存放在鍵盤(pán)緩沖區(qū)內(nèi)。此時(shí)，若要修改可用退格鍵CAN來(lái)進(jìn)行擦除重輸。當(dāng)一行程序數(shù)據(jù)輸入無(wú)誤后，可按INSERT鍵或ALTER鍵以插入或改寫(xiě)的方式從緩沖區(qū)送到程序顯示區(qū)(同時(shí)自動(dòng)存儲(chǔ))，這時(shí)就不能再用CAN鍵來(lái)改動(dòng)了。

(2)若要修改局部程序，可移動(dòng)光標(biāo)至要修改處，再輸入程序字，按“改寫(xiě)(ALTER)”鍵則將光標(biāo)處的內(nèi)容改為新輸入的內(nèi)容；按“插入(INSERT)”鍵則將新內(nèi)容插入至光標(biāo)所在程序字的后面。若要?jiǎng)h除某一程序字，則可移動(dòng)光標(biāo)至該程序字上再按“刪除(DELET)”鍵。本系統(tǒng)中程序的修改不能細(xì)致到某一個(gè)字符上，而是以某一個(gè)地址后跟一些數(shù)字(簡(jiǎn)稱(chēng)程序字)作為程序更改的最小單位。

(3)若要?jiǎng)h除某一程序行，可移光標(biāo)至該程序行的開(kāi)始處，再按“；”+“DELETE”鍵；若按“Nxxxx”+“DELETE”鍵，則將刪除多個(gè)程序行。

3．程序的空運(yùn)行調(diào)試空運(yùn)行調(diào)試的意義在于：

(1)用于檢驗(yàn)程序中有無(wú)語(yǔ)法錯(cuò)誤。有相當(dāng)一部分可通過(guò)報(bào)警番號(hào)來(lái)分析判斷。

(2)用于檢驗(yàn)程序行走軌跡是否符合要求。從圖形跟蹤可察看大致軌跡形狀，若要進(jìn)一步檢查尺寸精度，則需要結(jié)合單段執(zhí)行按鍵以察看分析各節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)。

(3)用于檢驗(yàn)工件的裝夾位置是否合理。這主要是從工作臺(tái)的行程控制上是否超界，行走軌跡中是否會(huì)產(chǎn)生各部件間的位置干涉重疊現(xiàn)象等來(lái)判斷。

(4)用于通過(guò)調(diào)試而合理地安排一些工藝指令，以?xún)?yōu)化和方便實(shí)際加工操作?？者\(yùn)行操作方法。將光標(biāo)移至主程序開(kāi)始處，或在編輯擋方式下按“復(fù)位(RESET)”鍵使光標(biāo)復(fù)位到程序頭部，再置工作方式為“自動(dòng)”擋，按下手動(dòng)操作面板上的“空運(yùn)行”開(kāi)關(guān)至燈亮后，再按“循環(huán)啟動(dòng)”按鈕，機(jī)床即開(kāi)始以快進(jìn)速度執(zhí)行程序，由數(shù)控裝置進(jìn)行運(yùn)算后送到伺服機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)機(jī)械工作臺(tái)實(shí)施移動(dòng)?？者\(yùn)行時(shí)，將無(wú)視程序中的進(jìn)給速度而以快進(jìn)的速度移動(dòng)，并可通過(guò)“快速倍率”旋鈕來(lái)調(diào)整。有圖形監(jiān)控功能時(shí)，若需要觀察圖形軌跡，可按數(shù)控操作面板上的GRAPH功能鍵切換到圖形顯示畫(huà)頁(yè)。和數(shù)控銑床一樣，校驗(yàn)程序時(shí)還可利用“機(jī)械鎖定”、“Z軸鎖定”等開(kāi)關(guān)按鍵的功能。機(jī)械鎖定時(shí)，數(shù)控裝置內(nèi)部在按正常的程序進(jìn)程模擬插補(bǔ)運(yùn)算，屏幕上刀具中心的位置坐標(biāo)值同樣也在不停地變動(dòng)，但從數(shù)控裝置往機(jī)械軸方向的控制信息通路被鎖住，所以，此時(shí)機(jī)械部件并沒(méi)有產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性的移動(dòng)。若同時(shí)按下“機(jī)械鎖定”和“空運(yùn)行”按鈕，則可以暫時(shí)不用考慮出現(xiàn)機(jī)械軸超程和部件間的干涉等問(wèn)題，同時(shí)又可快速地檢驗(yàn)程序編寫(xiě)的合理與否，及時(shí)地發(fā)現(xiàn)并修改錯(cuò)誤，從而縮短程序調(diào)試的時(shí)間。以上操作中，若出現(xiàn)報(bào)警信息都可通過(guò)按RESET(復(fù)位)鍵來(lái)解除。若出現(xiàn)超程報(bào)警，應(yīng)先將工作方式開(kāi)關(guān)置“手動(dòng)”或“手輪”擋，再按壓相反方向的軸移動(dòng)方向按鍵；當(dāng)軸移至有效行程范圍內(nèi)后，按RESET(復(fù)位)鍵解除報(bào)警。若在自動(dòng)運(yùn)行方式下出現(xiàn)超程，解除報(bào)警后，程序?qū)o(wú)法繼續(xù)運(yùn)行。

4．正常加工運(yùn)行當(dāng)程序調(diào)試運(yùn)行通過(guò)，工件裝夾、對(duì)刀操作等準(zhǔn)備工作完成后，即可開(kāi)始正常加工。正常加工的操作方法和空運(yùn)行類(lèi)似，只是應(yīng)先按壓“空運(yùn)行”鍵至燈滅，以退出空運(yùn)行狀態(tài)。按“循環(huán)啟動(dòng)”鍵開(kāi)始加工運(yùn)行，按“進(jìn)給保持”鍵即處于暫停狀態(tài)，再按“循環(huán)啟動(dòng)”鍵即可繼續(xù)加工運(yùn)行。4.4.4加工中心的編程與調(diào)試要點(diǎn)

(1)首先應(yīng)進(jìn)行合理的工藝分析。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、鉆孔、攻螺紋、精加工、鉸鏜精銑等。

(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)，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)對(duì)于編好的程序，應(yīng)認(rèn)真檢查，并于加工前安排好試運(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)真檢查程序并安排好試運(yùn)行就更為必要。

(4)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做出重新調(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M98PxxxxLxx方式調(diào)用，這樣可簡(jiǎn)化程序量。

(5)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)及宏指令編程處理的功能，以簡(jiǎn)化程序量。

(6)加工所用的刀具通常在對(duì)刀時(shí)就已預(yù)裝到刀庫(kù)中，對(duì)加工時(shí)用的第一把刀具，若把它直接安裝在主軸上，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，將這把刀具換到主軸上，以確保繼續(xù)進(jìn)行下一個(gè)零件的加工時(shí)刀具正確。也可以使用系統(tǒng)提供的選擇跳躍功能，即在程序段前增加“/”，在程序頭按“/T1M6”形式來(lái)編寫(xiě)，若主軸上已是T1就按下操作面板上的“選擇跳躍”至燈亮(有效)，則程序執(zhí)行時(shí)就跳過(guò)換刀指令，若主軸上不是T1就斷開(kāi)“選擇跳躍”至燈熄(無(wú)效)，則程序執(zhí)行時(shí)就先將T1換到主軸上。

(7)在加工中心編程時(shí)，每次換刀前最好安排一個(gè)“M01”的選擇暫停指令。對(duì)于首件加工調(diào)試或批量加工中因尺寸出現(xiàn)偏差而需要作工序尺寸檢查、察看刀具刃口狀況等，可預(yù)先按下操控面板上的“選擇暫停”為有效，則當(dāng)某刀具加工完成后即處于等待狀態(tài)，以方便用戶(hù)進(jìn)行相應(yīng)操作；正常加工時(shí)不需要每次換刀都暫停等待，可置“選擇暫?！睘闊o(wú)效，則換刀加工自動(dòng)進(jìn)行，不需要人為干涉控制，從而提高生產(chǎn)效率。4.5.1鉆、鏜固定循環(huán)的實(shí)現(xiàn)

1．固定循環(huán)的動(dòng)作組成如圖4-25所示，以立式數(shù)控機(jī)床加工為例，鉆、鏜固定循環(huán)動(dòng)作順序可分解如下：4.5鉆、鏜固定循環(huán)及程序調(diào)試圖4-25固定循環(huán)動(dòng)作分解(1)?X和Y軸快速定位到孔中心的位置上。(2)快速運(yùn)行到靠近孔上方的安全高度平面(R平面)。(3)鉆、鏜孔(工進(jìn))。(4)在孔底做需要的動(dòng)作。(5)退回到安全平面高度或初始平面高度。(6)快速退回到初始點(diǎn)的位置。

2．固定循環(huán)指令格式

G90(G91)G99(G98)G73(～G89)X…Y…Z…R…Q…P…F…S…L…其中，G98、G99為孔加工完后的回退方式指令。G98指令是返回初始平面高度處，G99則是返回安全平面高度處。當(dāng)某孔加工完后還有其他同類(lèi)孔需要接續(xù)加工時(shí)，一般使用G99指令；只有當(dāng)全部同類(lèi)孔都加工完成后，或孔間有比較高的障礙需跳躍的時(shí)候，才使用G98指令，這樣可節(jié)省抬刀時(shí)間。

G73～G89為孔加工方式指令，對(duì)應(yīng)的固定循環(huán)功能見(jiàn)表4-5。

X、Y為孔位中心的坐標(biāo)；

Z為孔底的Z坐標(biāo)(G90時(shí)為孔底的絕對(duì)Z值，G91時(shí)為R平面到孔底平面的Z坐標(biāo)增量)。

R為安全平面的Z坐標(biāo)(G90時(shí)為R平面的絕對(duì)Z值，G91時(shí)為從初始平面到R平面的Z坐標(biāo)增量)。

Q在G73、G83間歇進(jìn)給方式中，為每次加工的深度；在G76、G87方式中，為橫移距離；在固定循環(huán)有效期間是模態(tài)值。

P為孔底暫停的時(shí)間，用整數(shù)表示，單位為ms。僅對(duì)G82、G88、G89有效。

F為進(jìn)給速度。

L為重復(fù)循環(huán)的次數(shù)，L1可不寫(xiě)，L0將不執(zhí)行加工，僅存儲(chǔ)加工數(shù)據(jù)。

3．各循環(huán)方式說(shuō)明

(1)?G73——用于高速深孔鉆削。如圖4-26(a)所示，每次背吃刀量為q(用增量表示，在指令中給定)；退刀量為d，由NC系統(tǒng)內(nèi)部通過(guò)參數(shù)設(shè)定。G73指令在鉆孔時(shí)是間歇進(jìn)給的，有利于斷屑、排屑，適用于深孔加工。圖4-26各種鉆鏜固定循環(huán)圖解

(2)?G74——用于左旋攻螺紋。如圖4-26(b)所示，執(zhí)行過(guò)程中，主軸在R平面處開(kāi)始反轉(zhuǎn)直至孔底，到達(dá)后主軸自動(dòng)轉(zhuǎn)為正轉(zhuǎn)，返回。

(3)?G76——精鏜。如圖4-26(c)所示，加工到孔底時(shí)，主軸停止在定向位置上；然后，使刀頭沿孔徑向離開(kāi)已加工內(nèi)孔表面后抬刀退出，這樣可以高精度、高效率地完成孔加工，退刀時(shí)不損傷已加工表面。刀具的橫向偏移量由地址Q(chēng)來(lái)給定，Q總是正值，移動(dòng)方向由系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定。

(4)?G81——一般鉆孔循環(huán)，用于定點(diǎn)鉆，如圖4-26(d)所示。

(5)?G82——可用于鉆孔、鏜孔。動(dòng)作過(guò)程和G81類(lèi)似，但該指令將使刀具在孔底暫停，暫停時(shí)間由P指定?？椎讜和？纱_?？椎灼秸３Ｓ糜陲量准白龀令^臺(tái)階孔。

(6)?G83——深孔鉆削。如圖4-26(e)所示，q、d與G73相同，G83和G73的區(qū)別是：G83指令在每次進(jìn)刀q深度后都返回安全平面高度處，再下去作第二次進(jìn)給，這樣更有利于鉆深孔時(shí)的排屑。

(7)?G84——右旋攻螺紋。G84指令和G74指令中的主軸轉(zhuǎn)向相反，其他和G74相同。

(8)?G85——鏜孔。動(dòng)作過(guò)程和G81一樣，G85進(jìn)刀和退刀時(shí)都為工進(jìn)速度，且回退時(shí)主軸照樣旋轉(zhuǎn)。

(9)?G86——鏜孔。動(dòng)作過(guò)程和G81類(lèi)似，但G86進(jìn)刀到孔底后將使主軸停轉(zhuǎn)，然后快速退回安全平面或初始平面。由于退刀前沒(méi)有讓刀動(dòng)作，快速回退時(shí)可能劃傷已加工表面，因此只用于粗鏜。

(10)?G87——反向鏜孔。如圖4-26(f)所示，執(zhí)行時(shí)，X、Y軸定位后，主軸準(zhǔn)停，刀具以反刀尖的方向偏移，并快速下行到孔底(此即其R平面高度)。在孔底處，順時(shí)針啟動(dòng)主軸，刀具按原偏移量擺回加工位置，在Z軸方向上一直向上加工到孔終點(diǎn)(此即其孔底平面高度)。在這個(gè)位置上，主軸再次準(zhǔn)停后刀具又進(jìn)行反刀尖偏移，然后向孔的上方移出，返回原點(diǎn)后刀具按原偏移量擺正，主軸正轉(zhuǎn)，繼續(xù)執(zhí)行下一程序段。

(11)?G88——鏜孔。如圖4-26(g)所示，加工到孔底后暫停，主軸停止轉(zhuǎn)動(dòng)，自動(dòng)轉(zhuǎn)換為手動(dòng)狀態(tài)，用手動(dòng)將刀具從孔中退出到返回點(diǎn)平面后，主軸正轉(zhuǎn)，再轉(zhuǎn)入下一個(gè)程序段自動(dòng)加工。

(12)?G89——鏜孔。此指令與G86相同。但在孔底有暫停。在使用固定循環(huán)指令前，必須使用M03或M04指令啟動(dòng)主軸；在程序格式段中，X、Y、Z或R指令數(shù)據(jù)應(yīng)至少有一個(gè)才能進(jìn)行孔的加工；在使用帶控制主軸回轉(zhuǎn)的固定循環(huán)(如G74、G84、G86等)中，如果連續(xù)加工的孔間距較小，或初始平面到R平面的距離比較短，就會(huì)出現(xiàn)進(jìn)入孔正式加工前，主軸轉(zhuǎn)速還沒(méi)有達(dá)到正常的轉(zhuǎn)速的情況，影響加工效果。因此，遇到這種情況，應(yīng)在各孔加工動(dòng)作間插入G04指令，以獲得時(shí)間，讓主軸能恢復(fù)到正常的轉(zhuǎn)速。

4．HNC—22M和FANUC—0i鉆、鏜循環(huán)指令的用法區(qū)別

HNC—22M的G73/G83格式為

G90(G91)G99(G98)G73(G83)X…Y…Z…R…Q…K…P…F…L…

G73時(shí)，K為每次退刀距離；G83時(shí)，K為每次退刀后，再次進(jìn)給時(shí)，由快進(jìn)轉(zhuǎn)為工進(jìn)時(shí)距上次加工面的距離。K取正值，Q取負(fù)值，且K≤|?Q?|。

HNC—22M的G76/G87格式為

G90(G91)G99(G98)G76(G87)X…Y…Z…R…I…J…P…F…L…I為X軸刀尖反向位移量；J為Y軸刀尖反向位移量。I、J指定各軸位移量的方法可沿任意方位讓刀，從而降低了對(duì)鏜刀安裝方位的限制，這比FANUC具有一定的優(yōu)勢(shì)。4.5.2點(diǎn)位加工編程實(shí)例與調(diào)試如圖4-27(a)所示零件，共有13個(gè)孔，需要使用三把直徑不同的刀具，其刀具號(hào)分別為T(mén)1、T3和T5。由于全部都是鉆、鏜點(diǎn)位加工，因此不需使用刀徑補(bǔ)償，僅考慮刀長(zhǎng)補(bǔ)償，對(duì)刀后分別按H1、H3、H5設(shè)置刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償。圖4-27固定循環(huán)編程圖例

4.6多軸數(shù)控加工技術(shù)4.6.1多軸加工機(jī)床及其特點(diǎn)

1．四軸加工機(jī)床在三坐標(biāo)數(shù)控銑床或加工中心機(jī)床上增加一個(gè)附加軸即可構(gòu)成四軸數(shù)控加工模式，采用回轉(zhuǎn)工作臺(tái)作第四軸的則多為臥式數(shù)控機(jī)床。一般來(lái)說(shuō)，增加的第四軸通常都是繞X、Y、Z回轉(zhuǎn)的A、B、C軸，圖4-28是在立式加工中心上增加了一個(gè)繞X軸回轉(zhuǎn)的附加軸A，可以作周向槽形銑削，對(duì)復(fù)雜曲面類(lèi)零件可減少翻轉(zhuǎn)裝夾的次數(shù)，避免多次裝夾帶來(lái)的誤差從而提高加工精度，還可以加工三軸機(jī)床無(wú)法加工的高難度零件。圖4-28帶附加軸的立式加工中心圖4-29臥式加工中心是具有一個(gè)繞Y軸回轉(zhuǎn)的分度轉(zhuǎn)臺(tái)B，利用轉(zhuǎn)臺(tái)分度，可以加工箱體類(lèi)零件的四個(gè)側(cè)面，若主軸能進(jìn)行立臥轉(zhuǎn)換(五軸模式)，則可以加工除安裝面以外的五個(gè)面，其加工范圍就非常大。四軸控制相應(yīng)地需要支持四軸的軟件系統(tǒng)，有的四軸機(jī)床可以實(shí)現(xiàn)四軸四聯(lián)動(dòng)，而有的則只能四軸三聯(lián)動(dòng)。圖4-30所示的車(chē)削中心是一種以車(chē)削加工模式為主，添加銑削動(dòng)力刀頭后又可進(jìn)行銑削加工模式的車(chē)-銑合一的切削加工機(jī)床類(lèi)型。在回轉(zhuǎn)刀盤(pán)上安裝帶動(dòng)力電機(jī)的銑削動(dòng)力頭，裝夾工件的回轉(zhuǎn)主軸轉(zhuǎn)換為進(jìn)給C軸，便可對(duì)回轉(zhuǎn)零件的圓周表面及端面等進(jìn)行銑削類(lèi)加工。盡管它只具有三軸，但在一定程度上它能完成甚至超過(guò)附加四軸機(jī)床所能夠加工的零件類(lèi)型。圖4-29帶回轉(zhuǎn)臺(tái)的臥式加工中心圖4-30車(chē)削中心機(jī)床

2．五軸加工機(jī)床五軸加工機(jī)床通常是指除X、Y、Z以外，再增加兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸控制的機(jī)床。其旋轉(zhuǎn)軸的組合及其控制實(shí)現(xiàn)方式有很多種形式。

(1)雙擺頭式(DualRotaryHeads)：主軸頭擺轉(zhuǎn)控制，工作臺(tái)作水平運(yùn)動(dòng)。有如圖4-31所示的A+C、B+C實(shí)現(xiàn)方式等。

(2)雙擺臺(tái)式(DualRotaryTables)：工作臺(tái)上旋轉(zhuǎn)或擺動(dòng)，主軸垂直升降運(yùn)動(dòng)或X/Y/Z龍門(mén)式十字移動(dòng)。有如圖4-32所示的C+A、A+C、B+C等方式，俗稱(chēng)搖籃式。圖4-31雙擺頭式五軸加工機(jī)床

圖4-32雙擺臺(tái)式五軸加工機(jī)床

(3)主軸與工作臺(tái)擺動(dòng)式(RotaryHeadandTable)：?jiǎn)我晦D(zhuǎn)臺(tái)或附加旋轉(zhuǎn)軸?+?主軸擺轉(zhuǎn)。有如圖4-33所示的B+C、A+C實(shí)現(xiàn)方式等。

(4)3?+?2軸定位加工：在三軸數(shù)控機(jī)床工作臺(tái)面上添加一數(shù)控雙軸分度盤(pán)附件(如圖4-34所示)，即可進(jìn)行五軸控制，卸下附件即為傳統(tǒng)三軸數(shù)控加工機(jī)床。工作臺(tái)回轉(zhuǎn)控制的機(jī)床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，主軸剛性好，制造成本較低，同樣行程下，加工效率比擺頭式高。但工作臺(tái)不能設(shè)計(jì)太大，能承重較小，特別是工作臺(tái)回轉(zhuǎn)過(guò)大時(shí)，由于需克服的自重的原因，工件切削時(shí)會(huì)對(duì)工作臺(tái)帶來(lái)較大的承載力矩，因此其可加工范圍沒(méi)有主軸擺轉(zhuǎn)控制的機(jī)床大。圖4-33擺頭?+?擺臺(tái)式五軸加工機(jī)床圖4-343?+?2附加雙軸分度盤(pán)

3．多軸加工的特點(diǎn)

(1)對(duì)復(fù)雜型面零件僅需少量次數(shù)的裝夾定位即可完成全部或大部分加工，從而節(jié)省大量的時(shí)間。

(2)通過(guò)多軸空間運(yùn)行，可以使用更短的刀具進(jìn)行更精確的加工。

(3)傾斜后可增大切削接觸點(diǎn)處的線(xiàn)速度以提高加工質(zhì)量，同時(shí)使切削由點(diǎn)接觸變?yōu)榫€(xiàn)接觸，獲得較高的切削效率，如圖4-35所示。圖4-35多軸加工時(shí)切削點(diǎn)的變化

(4)利用端刃和側(cè)刃切削，使得變斜角類(lèi)加工表面質(zhì)量得以提高。

(5)就葉片類(lèi)零件加工而言，多軸加工可使導(dǎo)隨邊邊緣加工狀況得到明顯改善，且環(huán)繞加工有利于控制變形。但多軸加工編程較復(fù)雜，大多需要借助CAM軟件自動(dòng)編制程序，且多軸加工的工藝順序與三軸有較大的差異。4.6.2四軸數(shù)控加工的編程對(duì)于帶附加軸的四軸加工，大多數(shù)情形下并不需要作四軸聯(lián)動(dòng)，因此還是可以按照2D加工的編程模式來(lái)處理。本節(jié)主要介紹簡(jiǎn)單的四軸手工編程知識(shí)，對(duì)于復(fù)雜曲面類(lèi)的編程，涉及到比較復(fù)雜的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，在此就不作介紹了。

1．四軸加工的編程基礎(chǔ)像如圖4-36所示的引斜螺桿零件是典型的周向異形槽加工的例子。對(duì)于等槽深的槽形構(gòu)造，可以像圖中所示的，直接按照其展開(kāi)的2D槽形邊界編制出2D島嶼挖槽的刀路程序，再以Y軸保持不動(dòng)，將其轉(zhuǎn)換成附加A軸回轉(zhuǎn)加工的刀路程序后，利用四軸數(shù)控加工機(jī)床進(jìn)行加工。圖4-36引斜螺桿零件及槽形展開(kāi)圖

如圖所示，從2D刀路轉(zhuǎn)換到回轉(zhuǎn)四軸刀路，只需要將所有Y軸坐標(biāo)向?qū)?yīng)切削深度的基圓圓周上進(jìn)行包絡(luò)換算即可，即可按下式算法將刀路的移動(dòng)Yn值換算成回轉(zhuǎn)角度An值：式中D為對(duì)應(yīng)切削深度上的基圓直徑，換算后得到的四軸刀路如圖4-37所示。圖4-37轉(zhuǎn)換后的四軸刀路對(duì)于變槽深的結(jié)構(gòu)，如果能分層得到相應(yīng)的2D展開(kāi)圖邊界，則均可用上述算法得到每層由2D刀路換算出的四軸程序。對(duì)于在車(chē)削中心上，其加工編程原理和附加四軸是一樣的，只不過(guò)需對(duì)運(yùn)動(dòng)軸做簡(jiǎn)單修改。對(duì)于利用臥式加工中心的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)加工箱體零件的各個(gè)面的情形，只不過(guò)是利用第四軸作分度變換加工面，各面的加工是相對(duì)獨(dú)立的，所以?xún)H需在變換加工面時(shí)由程序安排使用第四軸指令改變一下分度角度即可。至于是所有刀具加工完一個(gè)面后再加工另一面，還是一把刀具加工所有面后再換刀，則根據(jù)工作臺(tái)轉(zhuǎn)位精度和時(shí)間效率而定，通常采用后者。

2．四軸加工的編程實(shí)例

(1)利用附加第四軸(A軸)功能加工如圖4-38所示的調(diào)焦筒零件。加工工藝分析與設(shè)計(jì)：此零件在筒形坯料上加工一段直弧形通槽和兩段螺旋通槽。由于通槽槽形較長(zhǎng)，若采用軸向夾壓，則加工時(shí)會(huì)因夾壓變形而無(wú)法保證槽寬要求。為此，需采用彈性?xún)?nèi)脹式夾緊方法，裝夾結(jié)構(gòu)如圖所示。加工時(shí)采用?f4的刀具直接銑槽，用主、子程序調(diào)用形式實(shí)現(xiàn)分層加工。參考程序如下。圖4-38調(diào)焦筒零件及裝夾結(jié)構(gòu)主程序：第一層切入0.25，以后每層切入0.5，最后切入彈性楔套內(nèi)0.25子程序：由于所用刀具較小，且限于動(dòng)力頭的功率，程序按每層切深0.5?mm，以主、子程序調(diào)用形式設(shè)計(jì)，每層銑完三個(gè)槽后提刀返回到第一個(gè)槽下刀處再銑下一層。采用子程序調(diào)用的編程形式可較好地解決分層重復(fù)加工的程序大小的問(wèn)題，大大簡(jiǎn)化程序量。但起始深度和每次提刀量的設(shè)計(jì)是個(gè)關(guān)鍵，本程序是采用增量編程，每層銑完三個(gè)槽后向上少提0.5?mm，首次下刀的高度位置應(yīng)按照最后一層銑完后的提刀位置保證在工件表面外來(lái)推算確定。

例2

利用四軸機(jī)床加工圖4-39所示圓柱體柱面上3-f10的孔。圖4-39四軸鉆孔加工圖例加工編程分析：該三孔中心線(xiàn)與柱體端面平行且交于一點(diǎn)，但三孔中的孔2、孔3的中心線(xiàn)與圓柱體軸心線(xiàn)并不相交。該零件的三個(gè)孔需要用帶附加A軸的立式加工中心機(jī)床進(jìn)行加工，若以軸端A面圓心處為X/Y/Z軸零點(diǎn)，以孔1中心為A軸零位方向(在沒(méi)有其他有相對(duì)位置關(guān)系要求的加工特征時(shí)，可以任意方位為孔1的角度方位)，則孔2、孔3不僅要計(jì)算其回轉(zhuǎn)角度A，還要計(jì)算相應(yīng)的偏置值Y及控制孔深Z，各孔中心的四軸坐標(biāo)可按如下方法計(jì)算?？?：X1=15，Y1=0，Z1=25?-3.5=21.5(3.5為鉆尖補(bǔ)償，包括約0.5的穿越)，A1=0孔2：如圖4-40所示，有

A2?=?-(180-40.89)?=?-139.1°

X2?=?15，Y2=-25?×?sin40.89°=?-16.365

Z2?=?-25?×?cos40.89°-?3.5?=?-22.4孔3：為孔2的鏡像關(guān)系，即

X3=15，Y3=16.365，Z3=-22.4，A3=139.1°圖4-40孔位計(jì)算為此，編制該零件四軸鉆孔加工程序如下(FANUC-0i格式)：

O1234

G54G90G0X0Y0A0S1200M3

G43H1Z80.M8

G98G83A0X15.Y0Z21.5R52.Q5F50

A

-139.1Y

-16.365Z

-22.4

A139.1Y16.365Z

-22.4

G80

G0X0Y0A0M9

M304.6.3五軸加工的編程圖4-41所示為一箱體零件的工程圖樣，其上幾個(gè)表面上的孔需要通過(guò)五軸控制機(jī)床來(lái)加工。零件的實(shí)體模型及在五軸轉(zhuǎn)臺(tái)上裝夾如圖4-42所示，裝夾定位時(shí)使工件坐標(biāo)系原點(diǎn)與工作臺(tái)回轉(zhuǎn)中心重合，即工件底面中心在C軸回轉(zhuǎn)軸線(xiàn)上。圖4-41箱體零件工程圖樣圖