五章 加工中心

第5章 加工中心编程,第1节 加工中心及其组成第2节 加工中心的工艺准备,第3节 加工中心编程,第1节 加工中心及其组成,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。 适用于加工凸轮、箱体、支架、盖板、模具等复杂型面的零件。 常见加工中心分为：车削加工中心、镗铣加工中心、钻削加工中心、复合加工中心,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,XH713A立式加工中心,加工中心自动换刀装置,换刀装置的用途是按照加工需要，自动地更换装在主轴上的刀具。自动换刀装置是一套独立、完整的部件。,自动换刀装置的形式,回转刀架：车削中心带刀库的自动换刀装置（应用广泛）,鼓轮式刀库：结构简单、紧凑、应用广链式刀库：刀库容量大,刀库形式,刀库形式,链式刀库,鼓轮式刀库的几种形式a.径向取刀b.轴向取刀c.径向布置d.角度布置,换刀过程,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,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,刀库移动-主轴升降式换刀过程,刀库移动-主轴升降式换刀过程,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。,第2节 加工中心的工艺准备,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。,工艺方案确定原则,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）,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。,加工中心刀具系统,加工中心上使用的刀具分刃具部分和连接刀柄部分。基本已规范化，制订了一系列标准。如：TSG整体式工具系统。TSG工具系统中的刀柄，其代号由四部分组成，各部分的含义如下：,工具柄部型式代号,第3节 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。,编程要点,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、尽量把不同工序内容的程序，分别做成子程序，主程序内容主要是完成换刀及子程序调用，以便于程序调试和调整。5、尽可能地利用机床数控系统本身所提供的镜像、旋转、固定循环及宏指令编程处理的功能，以简化程序量。6、若要重复使用程序，注意第1把刀的编程处理。,自动换刀程序的编写,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。,自动换刀程序实例,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。,G54(G92 X0 Y0 Z100.0)G90 G00 G43 Z20.0 H01S300 M03G00 X60.0 Y15.0G01 Z15.0 F100 X-60.0 Y-15.0 X60.0 T02G49 Z20.0 M19 G28 Z100.0G28 X0 Y0 M06G29 X60.0 Y25.0 Z100.0 S200 M03,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Z向返回参考点X、Y向返回参考点,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）,G00 G43 Z-12.0 H02 G01 G42 X36.0 D02 F80 X-36.0 T03 Y-25.0 X36.0 Y30.0 G00G40Y40.0 Z0 G01Y-40.0 F80 X21.0 Y40.0 X-21.0 Y-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）,X-36.0 Y40.0G49 Z20.0 M19G28 Z100.0G91 G28 X0 Y0 M06G90 G29X20.0Y30.0 Z100.0G00 G43 Z3.0 H03 S630 M03 M98 P120 L3 G00 Z20.0 X-20.0 Y30.0 Z3.0 M98 P120 L3G49 Z20.0 M19,. . . . .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）,G28 Z100.0 T04G91 G28 X0 Y0 M06G90 G29 X0 Y24.0 Z100.0 G00 G43 Z20.0 H04 S450 M03 M98 P130 L2G49 G28 Z0.0 T01 M19G91