加工中心机床实验指导书.doc

加工中心机床实验指导书陈泽飞编华南理工大学机电工程系现代制造工程研究所2007年9月一 实验目的1 了解数控机床加工的工艺过程及其特点。2 熟悉数控指令。3 掌握数控指令程序的编制方法。二 实验设备Cincinnati VMC-750 立式加工中心及Acramatic2100E控制系统三 实验内容1 工件坐标系的设置2 刀具长度的设置以及刀具半径的偏置3 零件加工工艺的制订4 编制数控程序5 试加工四 实验原理加工中心机床是具有自动换刀（自动转位）、连续加工的高效率、高精度的自动化机床。当更改加工的零件时，只需要更改数控程序，对机床不需作大的调整就可加工。它具有铣、钻、镗、攻丝、铰等功能，因而可加工空间曲面等复杂形体。1 加工过程原理图毛 坯零件NC机床NC编程零件图切削参数刀 具定 位数值计算工艺过程图1-1 加工中心加工过程原理图2 机床坐标系与工件坐标系在加工中心加工零件时，刀具与工件的相对运动必须在确定的坐标系中才能按程序进行加工。无论是工件运动还是刀具运动，为统一起见，确定坐标系时一律看作是工件相对静止，刀具产生运动。 机床坐标系是机床的基本坐标系。机床坐标系的原点也称机械原点或零点，这个原点是机床固有的点。机床启动时，通常都要回零，机床回零就是指运动部件回到正向一个固定的位置，这个位置就是机械原点。机床坐标系不直接作为编程使用，而常常用它来确定工件坐标系。机械原点是建立工件坐标系的参考点。 编程时，一般是选择工件或夹具上某一点作为程序的原点，这一点就是编程零点，也叫程序原点。以编程零点为原点且平行于机床各移动坐标轴X、Y、Z建立一个新的坐标系，就叫做工件坐标系。 编程零点的选择原则是：（1） 应使编程零点与工件的尺寸基准重合（2） 应使编制程序时的运算最为简单，避免出现尺寸链计算误差（3） 引起加工误差最小（4） 编程零点应选在容易找正，在加工过程中也便于测量的位置 编程零点可以设定在加工零点上，也可以设定在夹具基准面上，还可以设定在机床加工范围的某一点上。为了提高零件的加工精度，编程零点应尽量设定在零件的设计基准或工艺基准上。3.刀具的设置 刀具的设置是将刀具的长度、半径和确定补偿正负符号，作为刀具的补偿参数输入数控系统，使得由于换刀或刀具磨损带来刀具尺寸参数的变化时，不改变原程序，就可加工出合乎要求的零件轮廓。其主要作用在于简化编程，在编制程序时可以只按零件轮廓进行编制,而不需考虑刀具的参数。具体操作如下：（1） 刀具的半径补偿实测某刀具的实际半径，根据其在刀库里的刀号将其半径输入数控系统的刀具管理栏tools。（2） 刀具长度的设置 清空主轴上的刀具，用手轮将主轴摇至对刀基准面，按操纵面板上的”Tool set up” 按钮，再按”trum pos” 按钮，最后按”set trum” 按钮，即完成对刀基准面的记录。将某刀具从刀库中调出来，用手轮将刀具刀尖移至对刀基准面，按操纵面板上的”Tool set up”按钮，再按”tool len”按钮，最后按”set len” 按钮，即完成对刀具长度的设置，系统会将刀具的长度自动计算出来并输入刀具管理栏”tools”。4程序的编制 数控程序由若干条单节指令构成。单节指令格式如下：N_G_X_Y_Z_P_F_S_T_M符号_表示字母后带一位或多位数字。（1） N：段号，后带数字。（可省略）（2） G：准备功能。（3） X、Y、Z（I,J,K）：坐标值。（4） P：半径值，当圆弧小于180o为正，否则为负。（5） F：进给（mm/min）。（6） S：主轴转速（r/min）。（7） T：刀具代码，后带数字表示刀号，是从刀库中选择刀具的指令。（8） M：辅助机能。5常用的数控指令（1） G0 后带坐标值，表示机床快速运动。如G0 X0 Y10 Z100，指主轴快速移至坐标（0，10，100）。（2）G1后带坐标值和进给F，表示直线插补运动。 如 G1 X0 Y10 Z100 F1000, 指主轴以进给速度1000 mm/min 直线运动到坐标（0，10，100）。（3） G2 表示顺时针走圆弧，有圆心式或半径式两种。圆心式带终点坐标值和圆心坐标值；半径式带终点坐标值和半径值。如G2 X50 Y50 I0 J50 表示以（0，50）为圆心，顺时针走圆弧至（50，50）；G2 X50 Y50 P50表示以半径50顺时针走圆弧至（50，50）。（4） G3 表示反时针走圆弧，用法同上。（注：G2和G3都要求后面带进给F值，如不写表示默认前面指令所输的F值。）（5） G40 表示默认模态，取消刀补。（6） G41 左刀补，表示刀具中心轨迹在编程轨迹前进方向的左边。（7） G42 右刀补，表示刀具中心轨迹在编程轨迹前进方向的右边。（8） G92 坐标设置，后带坐标值，把当前的坐标设置为新设置的值，常用于工件坐标系的设置。如 G92 X0 Y0 Z0 表示把当前的坐标值设置为新坐标（0，0，0）。（9）“：” 符号为程序开始。（10）M1 程序暂停；M2 程序结束；M3 主轴顺转；M4主轴逆转；M5主轴停止；M6 换刀，与T代码连用，即T_M6；M8 开冷却液；M9 关冷却液。7编程实例加工零件如下图，工件材料为45钢，刀具16高速钢立铣刀，装在刀库10号位。程序说明：程序开始T10M6从刀库取10号刀M3 S500主轴顺转，转速500r/minM8开冷却液G42刀具右偏，半径补偿G0 X25 Y-50 Z100刀具快速移至加工起始点（25，-50，-5）G0 Z-5G1 Y30 F100以进给速度100mm/r直线切削至点（25，30）G3 X20 Y35 P5半径为5，逆圆切削至点（20，35）G1 X15直线切削至（15，35）G3 X10 Y30 P5半径为5，逆圆切削至点（10，30）G2 X-10 Y30 I0 J30以（0，30）为圆心，顺圆切削至（-10，30）G3 X-15 Y35 P5半径为5，逆圆切削至点（-15，35）G1 X-20直线切削至（-20,35）G3 X-25 Y30 P5半径为5，逆圆切削至点（-25，30）G1 Y-30直线切削至（-25，-30）G3 X-20 Y-35 P5半径为5，逆圆切削至点（-20，-35）G1 X20直线切削至（20，-35）G3 X25 Y-30 P5半径为5，逆圆切削至点（25，-30）G1 X30刀具移开加工面G40刀偏取消G0 Z100回到点（0，0，100）G0 X0 Y0M5主轴停止M9关冷却液M2程序结束五 编程的步骤1 确定定位表面及夹紧部位。2 制定工艺过程，选刀具，确定刀长和半径补偿值。3 工件坐标系的设定及零件轮廓点的数值计算。4 编制数控程序。5 输入程序，试加工，检查，修改。6 正式切削加工。7 检验思考题：1 怎样选择工件坐标系？2 刀具的长度和半径补偿的设置有什么意义？如何设置？习题：加工零件见下图，材料为45