数控机床编程及应用：第4章 加工中心程序设计

1、第4章 加工中心程序设计,4.1 加工中心的特点与分类 4.2 加工中心的程序编制 4.3 加工中心的操作 4.4 加工中心程序设计典型实例,第4章 加工中心程序设计,加工中心主要用于加工形状复杂、工序多、精度要求高、需要多种类型机床经过多次装夹才能完成加工的零件。在进行加工中心零件加工编程时，首先要熟练掌握所用机床的操作系统和机床的结构，认真分析所加工零件的加工工艺，合理选择刀具和夹具，采用正确的装夹、定位方式，选择合适的切削用量，然后针对不同的机床、系统、零件和加工工艺，编制出相适应的加工程序。 数控机床编程一般分为手工编程和自动编程两种。数控加工中心将数控铣床、数控钻床和数控镗床的功能集

2、于一身，并装有刀具库及自动换刀装置，所以加工中心程序的编制比功能单一的数控机床要复杂得多，加工中心是典型的集高新技术于一体的机械加工设备，它的发展代表了一个国家设计和制造业的水平，国内外企业界都高度重视,返回,4.1 加工中心的特点分类,4.1.1 加工中心的特点 加工中心又称多工序自动换刀数控机床，是一种带有刀库和自动换刀装置的数控机床。它把铣削、镗削、钻削等功能集中在一台设备上一次装夹就可完成多个加工要素的加工，适用于加工凸轮、箱体、支架、盖板、模具等各种复杂型面的零件。目前，加工中心已成为现代机床发展的主流方向，与普通数控机床相比，它具有以下几个方面的特点。 1.工序集中 加工中心具有自

3、动换刀装置，能自动更换刀具，对工件进行多工序加工，使得工件在一次装夹中能完成铣、镗、钻、扩、铰、攻螺纹等加工，工序高度集中,下一页,返回,4.1 加工中心的特点分类,2.加工精度高 加工中心同其他数控机床一样具有加工精度高的特点，而且加工中心由于加工工序集中，避免了长工艺流程，减少了人为干扰，实现高精度定位和加工。 3.加工效率高 加工中心由于工序集中，可减少工件装夹、测量和机床的调整时间，减少工件半成品的周转、搬运、存放时间，使机床的切削利用率达80%以上。带有自动交换工作台的加工中心一个工件在加工的同时，另一个工作台可以实现工件的装夹，从而大大缩短辅助时间，提高加工效率。 加工中心还常常带

4、有自动分度工作台或主轴箱可自动转角度，工件在一次装夹后，自动完成多个平面或多个角度位置的多工序加工,下一页,返回,上一页,4.1 加工中心的特点分类,4.1.2 加工中心的分类 1.按工艺用途分类 1)镗铣加工中心 如图4一1所示，镗铣加工中心是机械加工行业应用最多的一类加工设备。其加工范围主要是铣削、钻削和镗削，适用于箱体、壳体以及各类复杂零件特殊曲线和曲面轮廓的多工序加工，适用于多品种、小批量加工。 2)钻削加工中心 钻削加工中心的加工以钻削为主，刀库形式以转塔头为多。适用于中小型零件的钻孔、扩孔、铰孔、攻螺纹等多工序加工,下一页,返回,上一页,4.1 加工中心的特点分类,3)车削加工中心

5、 如图4一2所示，车削加工中心以车削为主，主体是数控车床，机床上配备有转塔式刀库或由换刀机械手和链式刀库组成的刀库。机床数控系统多为二轴、三轴伺服配置，即X、Z、C轴，部分高性能车削中心还配备有铣削动力头。 4)复合加工中心 如图4-3所示，在一台设备上可以完成车、铣、镗、钻等多工序加工的加工中心称为复合加工中心，可代替多台机床实现多工序加工。这种方式既能减少装卸时间提高生产效率，又能保证和提高形位精度。复合加工中心指五面复合加工中心，它的主轴头可自动回转，进行立、卧转换加工,下一页,返回,上一页,4.1 加工中心的特点分类,2.按主轴特征分类 1)立式加工中心 立式加工中心是指主轴为垂直状态

6、的加工中心。其结构形式多为固定立柱，工作台为长方形，无分度回转功能，适合加工盘、套、板类零件。它一般具有3个直线运动坐标轴，并可在工作台上安装一个沿水平轴旋转的回转台，用以加工螺旋线类零件。立式加工中心装夹方便，便于操作，易于观察加工情况，编制程序容易，应用广泛。但受立柱高度及换刀装置的限制，不能加工太高的零件，在加工型腔或下凹的型面时，切屑不易排出，严重时会损坏刀具，破坏已加工表面，影响加工的顺利进行,下一页,返回,上一页,4.1 加工中心的特点分类,2)卧式加工中心 如图4一4所示，卧式加工中心是指主轴为水平状态的加工中心。卧式加工中心通常都带有自动分度的回转工作台，有的还带有自动交换工作

7、台装置。它一般具有35个运动坐标，常见的是3个直线运动坐标加一个回转运动坐标，在工件一次装夹后，能完成除安装面和顶面以外的其余4个表面的加工。它最适合加工箱体类零件。与立式加工中心相比较，卧式加工中心加工时排屑容易，对加工有利，但结构复杂，价格较高,下一页,返回,上一页,4.1 加工中心的特点分类,3)龙门式加工中心 其形状与数控龙门铣床相似。龙门式加工中心主轴多为垂直设置，除自动换刀装置以外，还带有可更换的主轴头附件，数控装置的功能也较齐全，能够一机多用，尤其适用于大型和形状复杂的工件加工。 4)五轴加工中心 它具有立式加工中心和卧式加工中心的功能。五轴加工中心，工件一次安装后能完成除安装面

8、以外的其余5个面的加工。常见的五轴加工中心有两种形式，一种是主轴可以旋转90，可以进行立式和卧式加工;另一种是主轴不改变方向，而由工作台带着工件旋转90，完成对工件5个面的加工,返回,上一页,4.2 加工中心的程序编制,在前面已经介绍了数控机床的常用准备功能G指令和辅助功能M指令，在此不再赘述。下面以FANUC 0i系统为主介绍加工中心编程中的其他功能指令的用法。 4.2.1 固定循环指令 在数控加工中一些典型的加工工序，如钻孔，一般需要快速接近工件、慢速钻孔、快速回退等固定的动作。又如在车螺纹时，需要切入、切螺纹、径向退出，再快速返回4个固定动作。将这些典型的、固定的几个连续动作，用一条G指

9、令来代表，这样只须用单一程序段的指令程序即可完成加工，这样的指令称为固定循环指令,下一页,返回,4.2 加工中心的程序编制,1.固定循环参数 加工中心编程中的固定循环指令主要是钻孔和镗孔等孔加工类固定循环指令，如图4一5所示，一般固定循环由以下6个动作顺序组成: (1)动作1 X 、Y轴定位(初始点); (2)动作2 快速移动到R点; (3)动作3 切削进给; (4)动作4 在孔底位置的动作; (5)动作5 退回到R点; (6)动作6 快速移动到初始点。 指令格式: G98 G_X_Y_Z_R_Q_P_I_J_K_F_L_; G99,下一页,返回,上一页,4.2 加工中心的程序编制,其中:G9

10、8返回初始平面; G99返回 R点平面; G钻孔方式，包括G73、G74、G76、G81G89等; X、Y孔位置数据; Z从R点到孔底的距离，以增量值指定; R从初始点到R点的距离，以增量值指定; QG83指定每次的切削量，G87指定移动量; P在孔底的暂停时间; F切削进给速度; L16动作的重复次数。 说明: (1)固定循环的数据表达形式可以用绝对坐标(G90)和相对坐标(G91)表示,下一页,返回,上一页,4.2 加工中心的程序编制,2)初始点是为安全下刀而规定的点。初始点到零件表面的距离可以任意设定在一个安全的高度上。当使用同一把刀具加工若干个孔时，只有孔间存在障碍需要跳跃或全部孔加工

11、完毕时，使用G98功能时刀具才返回到初始平面上的初始点。 (3) R点又称参考点，是刀具下刀时自快进转为工进的转换起点。距工件表面的距离主要考虑工件表面尺寸的变化一般可取2 5 mm。使用G99时，刀具将返回到该点。 (4)加工盲孔时孔底平面就是孔底的Z轴高度;加工通孔时一般刀具还要伸出工件底平面一段距离，主要是保证全部孔深都加工到规定尺寸。钻削加工时还应考虑钻头钻尖对孔深的影响。 (5)孔加工循环与平面选择指令Gl7、Gl8、Gl9无关，即不管选择了哪个平面，孔加工都是在XY平面上定位并在Z轴方向上钻孔。 常见的铣削固定循环功能及指令见表4一1,下一页,返回,上一页,4.2 加工中心的程序编

12、制,2.几个常用钻孔循环指令 1) G81、G83、G73:钻孔循环指令 如图4一6所示，G81定点钻，G83深孔钻(排屑)，G73高速钻孔(断屑)，G83、G73的q、d值意义相同，q表示每次背吃刀量，d表示退刀距离，是CNC系统内部设定的。到达E点的最后一次进刀时若干个q之后的剩余量不大于q。 指令格式: G99 G83 X_Y_Z_R_Q_F_; G98 2 ) G74、G84:攻螺纹循环指令 G74(左旋)主轴顺时针旋转，G84(右旋)主轴逆时针旋转，如图4一7所示,下一页,返回,上一页,4.2 加工中心的程序编制,指令格式: G99 G74 X_Y_Z_R_P_F_; G98 说明:

13、 (1) R不小于7 mm (2) P为丝锥在螺纹孔底暂停时间，mm 。 (3) F为进给速度=转数(r/min) 螺距(mm)。 3) G76、G81、G82:镗孔循环指令(如图4-8所示) 指令格式: G99 G76 X_Y_Z_R_Q_F_; G98,下一页,返回,上一页,4.2 加工中心的程序编制,1) G81指令适用于定点镗削。 (2) G76指令为精镗孔循环，退刀时主轴停、定向并有让刀动作，避免擦伤孔壁，让刀由Q值设定(mm)。 (3) G82指令适用于盲孔、台阶孔的加工，镗刀在孔底停止进给一段时间后退刀，暂停时间由P设定(ms)。 4)G80:取消固定循环指令 3.使用固定循环功

14、能的注意事项 (1)在使用固定循环之前，必须用辅助功能使主轴旋转。在固定循环方式中，其程序段必须有X、Y、Z轴(包括R)的位置数据;否则不执行固定循环。 (2)在固定循环方式中，G43、G44仍起着刀具长度补偿的作用。 (3)在固定循环运行中，若复位或急停，这时孔加工方式和孔加工数据还被存储着，所以在开始加工时要特别注意，使固定循环剩余动作进行完或取消固定循环,下一页,返回,上一页,4.2 加工中心的程序编制,如图4一9所示，工件要加工3种类型的孔:6个10 mm通孔、4个20 mm沉孔、3个50 mm通孔。使用刀具代码分别为T1、T2、T3。Z轴主轴端面作为编程起始点，采用刀具长度补偿功能G

15、43，3把刀的长度补偿值分别存入Hl、H2、H3中。 加工程序如下: N10 G92 X0 Y0 Z0; N20 G90 G00 Z200 N30 T1 M06; N40 G43 Z0 H1 ;(T1长度补偿) N50 S600 M03; N60 G99 G81 X100 Y-150 Z-123 R-77F120; (钻孔循环，钻1# 孔，返回 R面) N70 Y-210; (钻2#孔，返回R面) N80 G98 Y-270; (钻3#孔，返回初始面,下一页,返回,上一页,4.2 加工中心的程序编制,N90 G99 X560; (钻4#孔，返回R面) N100 Y-210; (钻5#孔，返回R

16、面) N110 G98 Y-150; (钻6#孔，返回R面) N120 G00 X0 Y0 M05; N130 G49 Z200; (取消长度补偿) N140 T2 M06; (换刀) N150 G43 Z0 H2; (T2刀具长度补偿) N150 S300 M03; N170 G99 G82 X180 Y-180 Z-100 R-77 P300 F70; (钻7#，孔底停 300 ms返回R面) N180 G98 Y-240; (钻8#孔，返回初始面) N190 G99 X480; (钻9#孔，返回R面) N200 G98 Y-180; (钻10#孔，返回初始面,下一页,返回,上一页,4.2

17、 加工中心的程序编制,N210 G00 X0 Y0 M05; N220 G49 Z200; (取消长度补偿) N230 T3 M00; (换刀) N240 G43 Z0 H3; (T3长度补偿) N250 S200 M03; N260 G99 G85 X330 Y-150 Z-123 R-37 F50;(镗11#孔，返回R面) N270 Y-210; (镗12#孔，返回R面) N280 G98 Y-270; (镗13#孔，返回初始面) N290 G90 G00 X0 Y0 M05; (返回参考点.主轴停) N300 G49 Z0; (取消长度补偿) N310 M30,下一页,返回,上一页,4.

18、2 加工中心的程序编制,4.2.2 子程序 当同样的一组程序被重复使用多于一次时，可以把它编成子程序，从而在主程序不同的地方通过一定的调用格式多次调用。 1.子程序格式 子程序由子程序名、子程序体和子程序结束指令组成，子程序名由起始符(FANUC系统是“O”，西门子系统用“%)加多位自然数组成，子程序体是一个完整的加工过程程序。其格式和所用指令与主程序完全相同。M99是子程序结束指令。 OXXXX;子程序名 ; 子程序体 ; ; M99; 子程序结束,下一页,返回,上一页,4.2 加工中心的程序编制,2.子程序调用 格式:M98 PL_ M98是在主程序中调用子程序指令，P是调用子程序标识符，

19、P后面的自然数是被调用子程序名，L字是调用次数，省略时为1次。子程序中还可再调用子程序，但最多可调用四级子程序，也就是可嵌套四级。 一般来说，执行零件程序都是按顺序执行的。根据加工工艺要求，子程序调用命令放在主程序合适的位置。当主程序执行到M98 PL_时，控制系统将转到子程序执行。到M99返回主程序断点处(调用处)。 下面所示为子程序调用举例,下一页,返回,上一页,4.2 加工中心的程序编制,主程序: 子程序1: 子程序2: O0726 O0001 O0002 N0010; N0010; N0200; N0020; N0110; N0210; N0030 M98 P0001; N0120 M

20、98 P0001 L2; N0210 M99; N0040; N0130; N0050; N0140 M99; N0070 M30; 使用子程序应注意的问题如下。 (1)在半径补偿模式中不能调用子程序。 (2)当M99在程序中出现时，程序将会返回主程序头。例如，在主程序中加入“/M99”;，当跳段选择开关关闭时，主程序执行M99并返回程序头重新开始工作并循环下去。当跳段选择开关有效时，主程序才跳过M99语句执行后面的程序段,下一页,返回,上一页,4.2 加工中心的程序编制,3)当出现“/M99 P_”语句时，程序不是跳转到程序头，而是跳转到P后所指定的行号。 O0727 N30 _ . N80

21、 _ /N9 M99 P30; N100 _ . 如图4一10所示，铣削6个正方形，Z轴起始高度为100 mm，切深为10 mm，其程序为,下一页,返回,上一页,跳 段 选 择 开 关 关 闭,跳 段 选 择 开 关 有 效,4.2 加工中心的程序编制,O0727;(主程序) N10 G90 G54 G00 G17 X0 Y0; N20 S1000 M03; N30 M98 P100 L3; N40 G90 G00 X0 Y60; N60 M98 P100 L3; N70 G90 G00 X0 Y0 M05; N80 M30; O0001;(子程序) N10 G91 Z-95; N20 G41

22、 X20 Y10 D01; N30 G01 Z-15 F200; N40 Y30 F100; N60 X30,下一页,返回,上一页,4.2 加工中心的程序编制,N70 Y-30; N80 X-30; N90 G00 Z110; N100 G40 X-10 Y-20; N110 X50; N110 M99; 4.2.3 宏程序 在一般的程序编制中程序字为一常量，一个程序只能描述一个几何形状，所以缺乏灵活性。有些情况下机床需要按一定规律动作，如在钻孔循环中，用户应能根据工况确定切削参数一般程序不能达到，在进行自动测量时人或机床对测量数据进行处理，这些数据存储在变量中一般程序不能处理，需要用到宏程序

23、来处理。 在程序中使用变量，通过对变量进行赋值及处理的方法实现程序功能，这种有变量的程序就是宏程序,下一页,返回,上一页,4.2 加工中心的程序编制,1.宏程序的调用 1)非模态调用 非模态调用就是宏程序的简单调用，是指在主程序中，宏程序可以被单个程序段单次调用。 指令格式 G65 P(宏程序号) L(重复次数)(变量分配) 其中:G65宏程序调用指令; P(宏程序号)被调用的宏程序代号; L(重复次数)宏程序重复运行的次数，当重复次数为1时，可省略不写; (变量分配)宏程序中使用的变量赋值。 宏程序与子程序相同的一点是，一个宏程序可被另一个宏程序调用，最多可调用4重。 2)模态调用 模态调用

24、就是宏程序调用有继效作用。在模态调用中宏程序调用被取消前，宏程序在主程序中可以被多次调用,下一页,返回,上一页,4.2 加工中心的程序编制,指令格式:G66 P(宏程序号) L(重复次数)(变量分配) 取消指令:G67 2.宏程序的编写格式 宏程序的编写格式与子程序相同，结尾用M99返回主程序。其格式为: 主程序(00017999为宏程序号) 子程序1 00728 08000 ; ; ; 变量; G65 P8000; 运算指令; ; 控制指令; ; ; M99; M30,下一页,返回,上一页,4.2 加工中心的程序编制,上述宏程序内容中，除通常使用的编程指令外，还可使用变量、算术运算指令及其他

25、控制指令。变量值在宏程序调用指令中赋值。 3.变量 在常规的主程序和子程序内，总是将一个具体的数值赋给一个地址。为了使程序更具通用性、更加灵活，在宏程序中设置了变量，即将变量赋给一个地址。 1)变量的表示 变量可以用“#”号和跟随其后的变量序号来表示，如#i(i=1,2,3,.)。也可用表达式来表不变量，如#表达式。 例如: # 5 # 201 # # 50 #201一1 2)变量的引用 将跟随在一个地址后的数值用一个变量来代替，即引人了变量。 例如: 对于F # 103，若# 103=50时，则为F50; 对于Z一# 110，若# 110=100时，则Z为一100,下一页,返回,上一页,4.

26、2 加工中心的程序编制,对于G# 13 0，若# 130=3时，则为G03。 (1)变量的分配类型。 直接分配:变量可在操作面板直接输入，也可以MDI方式赋值，还可在程序内直接赋值。 格式: #_=数值 引数分配:宏程序体以子程序的方式出现，所用变量可在宏调用时赋值。 例如:G65 P9120 X100 Y20 F20;其中X、Y、F对应于宏程序中变量号，变量的具体数值由引数后的数值决定。引数与宏程序体中变量的对应关系有两种(见表4 -2和表4-3)，两种方法可混用，其中G、L、N、O、P不能作为引数为变量赋值。 例如:G65 P1000 A1. 0 B2. 0 I3. 0 上述程序段为宏程序

27、的简单调用格式，其含义为:调用宏程序号为1 000的宏程序运行一次，并为宏程序中的变量赋值，其中: # 1为1.0, # 2为2.0, # 4为3. 0,下一页,返回,上一页,4.2 加工中心的程序编制,2)变量的级别。 本级变量# 1 # 33:作用于宏程序某一级中的变量称为本级变量，即这一变量在同一程序级中调用时含义相同，若在另一级程序(如子程序)中使用，则意义不同。本级变量主要用于变量间的相互传递，初始状态下未赋值的本级变量即为空白变量。 通用变量# 100 # 144、 # 500 # 531:可在各级宏程序中被共同使用的变量称为通用变量，即这一变量在不同程序级中调用时含义相同。因此一

28、个宏程序中经计算得到的一个通用变量的数值，可以被另一个宏程序应用。 4.算术运算指令 变量之间进行运算的通常表达形式是# i=(表达式)。 1)变量的定义和替换 # i一# j,下一页,返回,上一页,4.2 加工中心的程序编制,2)加减运算 # i=# j+ # k 加 # i=# j一# k 减 3)乘除运算 # i= # j # k 乘 # i= # j# k 除 4)函数运算 # i=SIN #j 正弦函数(单位为度) # i=COS #j 余弦函数(单位为度) # i=TANN #j 正切函数(单位为度) # i=ATANN #j#k 反正切函数(单位为度) # i=SQRT #j 平

29、方根 # i=ABS #j 取绝对值,下一页,返回,上一页,4.2 加工中心的程序编制,5)运算的组合 以上算术运算和函数运算可以结合在一起使用，运算的先后顺序是:函数运算、乘除运算、加减运算。 6)括号的应用 表达式中括号的运算将优先进行。连同函数中使用的括号在内，括号在表达式中最多可用5层。 5.控制指令 1)条件转移 程序格式:IF 条件表达式 GOTO n 以上程序段的含义为:如果条件表达式的条件得以满足，则转而执行程序中程序号为n的相应操作，程序段号n可以由变量或表达式替代;如果表达式中条件未满足，则顺序执行下一段程序;如果程序作无条件转移，则条件部分可以被省略,下一页,返回,上一页

30、,4.2 加工中心的程序编制,表达式可按以下形式书写: # j EQ # k 表示 # j NE # k 表示 # j GT # k 表示 # j LT # k 表示 # j GE # k 表示 # j LE # k 表示 2)重复执行 程序格式: WHILE 条件表达式 DO m(m=1,2,3) . . . END m,下一页,返回,上一页,4.2 加工中心的程序编制,上述“WHILEEND m”程序的含义为:条件表达式满足时，程序段DO m至 END m即重复执行;条件表达式不满足时，程序转到END m后处执行;如果WHILE条件表达式部分被省略，则程序段DO mEND m之间的部分将一

31、直重复执行。 注意: (1) WHILE DO m和END m必须成对使用。 (2) DO语句允许有3层嵌套，即: DO 1 DO 2 DO 3 END 3 END 2 END 1,下一页,返回,上一页,4.2 加工中心的程序编制,3) DO语句范围不允许交又，即如下语句是错误的: DO 1 DO 2 END 1 END 2 以上仅介绍了宏程序应用的基本问题，有关应用详细说明，可查阅FANUC-0i系统说明书。 如图4一11所示，用宏程序和子程序功能顺序加工圆周等分孔。设圆心在O点，它在机床坐标系中的坐标为(X0 ， Y0. ，在半径 为r的圆周上均匀地钻几个等分孔，起始角度为，孔数为n，以零

32、件上表面为Z向零点。 使用以下保持型变量。 # 502:半径r。 # 503:起始角度,下一页,返回,上一页,4.2 加工中心的程序编制, 504:孔数n，当n0时，按逆时针方向加工， 当n0时，按顺时针方向加工。 # 505:孔底Z坐标值。 # 506:R平面Z坐标值。 # 507:F进给量。 使用以下变量进行操作运算。 # 100:表示第i步钻第i孔的计数器。 # 101:计数器的最终值(为n的绝对值)。 # 102:第i 个孔的角度位置i的值。 # 103:第i 个孔的X坐标值。 # 104:第i 个孔的Y坐标值,下一页,返回,上一页,4.2 加工中心的程序编制,用户宏程序编制的钻孔子程

33、序如下: O7777 N110 G65 H01 P#100 Q0 /#100 = 0 N120 G65 H22 P#101 Q#504 /#101 =|#504| N130 G65 H04 P#102 Q#100 R360 /#102 =#100 360 N140 G65 H05 P#102 Q#102 R#504 /#102 = # 102 / # 504 N150 G65 H02 P#102 Q#503 R#102 /#102 = # 503 # 102当前孔角度位置i=(360 i)/n N160 G65 H32 P#103 Q#502 R#102 /#103 =#502COS(#102

34、)当前孔的X坐标 N170 G65 H31 P#104 Q#502 R#102 /#104 = #502SIN(#102)当前孔的Y坐标 N180 G90 G00 X#103 Y#104 /定位到当前孔(返回开始平面) N190 G00 Z#506 /快速进到R平面,下一页,返回,上一页,4.2 加工中心的程序编制,N200 GO1 Z#505 F#507 /加工当前孔 N210 G00 Z#506 /快速退到R平面 N220 G65 H02 P#100 Q#100 R1 /#100 =#100十1 孔计数 N230 G65 H84 P-130 Q#100 R#101 /当#100 # 101

35、时,向上返回到130程序段 N240 M99 /子程序结束 调用上述子程序的主程序如下: O0729 N10 G54 G90 G00 X0 Y0 Z20 /进入加工坐标系 N20 M98 P9010 /调用钻孔子程序,加工圆周等分孔 N30 Z20 /抬刀 N40 G00 G90 X0 Y0 /返回加工坐标系零点 N50 M30 /程序结束 设置G54:X=一400，Y=一100，Z=一50。 变量# 500 # 507可在程序中赋值，也可由MDI方式设定,返回,上一页,4.3 加工中心的操作,加工中心有各种类型，不同机型的操作面板和外形结构各不相同，但基本操作方法与原理相同。下面以FANUC

36、 0i系统为例，说明加工中心的操作。 4.3.1 加工中心的操作面板 1.系统操作面板 系统操作面板左侧为显示屏，右侧是编程面板，如图4一12所示。编程面板上有数字/字母键、编辑键、页面切换键等按键。 1)数字/字母键 数字/字母键用于输入数据， 系统自动判别取字母还是取 数字。 字母和数字键通过 键切 换输入，如O-P、7-A,下一页,返回,4.3 加工中心的操作,2)编辑键 替换键，用输入的数据替换光标所在的数据。 删除键，删除光标所在的数据;或者删除一个程序或者删除全部程序。 插入键，把输入区之中的数据插入到当前光标之后的位置。 取消键，消除输入区内的数据。 回车换行键，结束一行程序的输

37、入并且换行。 上档键。 3)页面切换键 程序显示与编辑页面。 位置显示页面。位置显示有3种方式，用PAGE按钮选择,下一页,返回,上一页,4.3 加工中心的操作,参数输入页面。按第一次进入坐标系设置页面，按第二次进入刀具补偿参数页面。进入不同的页面以后，用PAGE按钮切换。 系统参数页面。 信息页面，如“报警”。 图形参数设置页面。 系统帮助页面。 复位键。 4)翻页按钮(PAGE) 向上翻页。 向下翻页,下一页,返回,上一页,4.3 加工中心的操作,5)光标移动(CURS()R 向上移动光标。 向下移动光标。 向左移动光标。 向右移动光标。 6)输入键 输入键，把输入区内的数据输入参数页面。

38、 2.机床操作面板 机床操作面板如图4一13所示，主要用于控制机床运行状态，由模式选择按钮、运行控制开关等多个部分组成，每一部分的详细说明如下,下一页,返回,上一页,4.3 加工中心的操作,1)工作模式选择按钮 AUTO:自动加工模式。 EDIT:编辑模式。 MDI:手动数据输入。 INC:增量进给。 HND:手轮模式移动机床。 JOG:手动模式，手动连续移动机床。 DNC:用232电缆线连接PC和数控机床,选择程序传输加工。 REF:回参考点。 2)程序运行控制开关 程序运行开始:模式选择旋钮在“AUTO”和“MDI”位置时按下有效，其余时间按下无效,下一页,返回,上一页,4.3 加工中心的

39、操作,程序运行停止:在程序运行中，按下此按钮停止程序运行。 单步执行开关:每按一次程序启动执行一条程序指令。 程序段跳读:自动方式按下此按钮，跳过程序段开头带有“/”程序。 程序停:自动方式下，遇有M00程序停止。 机床空运行:按下此按钮，各轴以固定的速度运动。 程序重启动:由于刀具破损等原因自动停止后，程序可以从指定的程序段重新启动。 3)机床主轴手动控制开关 手动主轴正转。 手动主轴反转。 手动停止主轴,下一页,返回,上一页,4.3 加工中心的操作,4)手动移动机床各轴按钮 XYZ:选择移动轴。 +、一:选择移动方向。 5)增量进给倍率选择按钮 选择移动机床轴时，每一步的距离:1为0. 0

40、01 mm, 10为 0. 01 mm,100为0. 1 mm,1000为1 mm。 6)进给率(F)调节旋钮 调节程序运行中的进给速度，调节范围为0120%。 7)主轴转速倍率调节旋钮 调节主轴转速，调节范围为0120,下一页,返回,上一页,4.3 加工中心的操作,8)手脉 把光标置于手轮上，选择轴向，单击 左键，移动鼠标，手轮顺时针旋转，相应轴往 正方向移动，手轮逆时针旋转，相应轴往负方 向移动。 9)手动示教 手动二教按钮。 10)冷却液开关 按下此按钮，冷却液开;再按一下，冷却液关,下一页,返回,上一页,4.3 加工中心的操作,11)在刀库中选刀 按下此按钮，刀库中选刀。 12)程序编

41、辑锁定开关 置于“ ”位置，可编辑或修改程序。 13)机床锁定开关 按下此按钮，机床各轴被锁住，只能程序运行。 14)紧急停止旋钮 按下此按钮，通向电机的电源被关断，机床动作全部 停止,下一页,返回,上一页,4.3 加工中心的操作,4.3.2 手动操作机床 1.基本操作 1)接通电源 2)回参考点 置模式旋钮在 位置，选择各轴 ,按住按钮即回参考点。 3)机床轴的手动移动 方法一:快速移动 ，这种方法用于较长距离的工作台移动。 (1)置“JOG”模式 位置: (2)选择各轴，单击方向键 ，机床各轴移动，松开后停止移动。 (3)按 按钮 ，各轴快速移动,下一页,返回,上一页,4.3 加工中心的操

42、作,方法二:增量移动 ，这种方法用于微量调整，如用在对基准操作中。 (1)置模式 位置:选择 步进量。 (2)选择各轴，每按一次，机床各轴移动一步。 方法三:操纵“手脉” ，这种方法用于微量调整。在实际生产中，使用手脉可以让操作者容易控制和观察机床移动。“手脉”在软件界面右上角 ，单击即出现。 4)开、关主轴 置模式旋钮在“JOG”位置 ，按 按钮，机床主轴正、反转，按 按钮主轴停转,下一页,返回,上一页,4.3 加工中心的操作,2.程序的运行 (1)启动程序加工零件:置模式旋钮在“AUTO”位置 ，选择一个程序(参照下面介绍的选择程序方法)，按程序启动按钮 。 (2)试运行程序:置于 模式，

43、选择一个程序如O0001后按 按钮调出程序，按程序启动按钮 。 (3)单步运行:置单步开关 于“ON”位置，程序运行过程中，每按一次 按钮执行一条指令。 3.程序的相关操作 (1)程序的输入:通过操作面板手工输入NC程序。置模式开关在“EDIT” 位置，按 按钮，再按 按钮进入程序页面，输入程序名(输入的程序名不可以与已有程序名重复)，按 按钮，开始输入程序，按 按钮换行后再继续输入,下一页,返回,上一页,4.3 加工中心的操作,2)程序的编辑(删除、插入、替换操作):模式置于EDIT 位置,按 按钮，输入被编辑的NC程序名如“00007”，按 按钮即可编辑。 删除:按 按钮，删除光标所在的代

44、码。 插入:按 按钮，把输入区的内容插入到光标所在代码后面。 替代:按 按钮，把输入区的内容替代光标所在的代码。 (3)选择一个程序。 方法一:按程序号搜索。选择模式放在“EDIT”位置，按 按钮输入程序名(如00007),“00007”NC程序显示在屏幕上，即可对该程序进行编辑。 方法二:选择模式放于AUTO 位置，按 按钮输入程序名(如00007)，“00007”NC程序显示在屏幕上，即可运行该程序,下一页,返回,上一页,4.3 加工中心的操作,4)删除一个程序:选择模式放在“EDIT”位置，按 按钮输入要删除的程序的号码，如“00007”，按 按钮“00007”NC程序被删除。 (5)删

45、除全部程序:选择模式放在“EDIT”位置，按 按钮输入字母“O”，输入“一9999”，按 按钮全部程序被删除。 (6)搜索一个指定的代码:一个指定的代码可以是一个字母或是一个完整的代码，如“N0010”、“M”、“F”、“G03”等。搜索应在当前程序内进行。 在“AUTO” 或“EDIT” 模式下，按 按钮，选择一个NC程序，输入需要搜索的字母或代码，如“M”，“F”，“G03” ，可按 按钮。按 按钮，开始在当前程序中搜索,下一页,返回,上一页,4.3 加工中心的操作,7)自动生成程序段号输入:按 按钮如图4一14所示，在参数页面顺序号中输入“1”所编程序自动生成程序段号(如N10N20)。

46、 4.输入工件原点参数(图4一15) 按 按钮进入参数设定页面，按“坐标系”，用 或 选择坐标系，输入地址字(X/Y/Z)和数值到输入域，按 按钮，把输入域中间的内容输入到所指定的位置。 5.输入刀具补偿参数(图4一16) 按 按钮进入参数设定页面，按“ ，用 和 按钮选择长度补偿、半径补偿，用 和 按钮选择补偿参数编号。输入补偿值到长度补偿H或半径补偿D。按 按钮，把输入的补偿值输入到所指定的位置,下一页,返回,上一页,4.3 加工中心的操作,6.位置显示 按 按钮切换到位置显示页面，用 和 按钮或者软键切换。 7. MDI手动数据输入 按 按钮，切换到“MDI”模式，按 按钮，再按 分程序

47、段号“N10”,输入程序，如G0X50，按 按钮“N10G0X50”程序被输入，按 程序启动按钮。 8.镜像功能 按 ，如图4一17所示，在参数页面中MIRROR IMAGE X、 MIRROR IMAGE Y、MIRROR IMAGE Z分别表示 X轴、Y轴和Z轴镜像功能，如输入“1”,镜像启动,返回,上一页,4.4 加工中心程序设计典型实例,凸轮是典型机械零件之一，由于其轮廓复杂，在普通机床上加工，很难保证加工精度，而使用加工中心加工，既可以保证精度又可以提高效率。 图4-18所示为心形凸轮零件图。材料为TH200，毛坯加工余量上下底面为5 mm，其余为2 mm。 1.工艺分析 在加工中心

48、进行工艺分析时，主要从两个方面考虑:精度、效率。理论上的加工工艺必须达到图纸要求，同时又能充分合理地发挥出机床功能。 1)图纸分析 图纸分析主要包括零件轮廓形状、尺寸精度、技术要求和定位基准等。从零件图可以看出，零件轮廓形状为圆弧过渡。图中尺寸精度和表面粗糙度要求较高的是凸轮外轮廓、安装孔和定位孔，位置精度要求较高的是底面和基准轴线之间的平行度，在加工过程中应重点保证,下一页,返回,4.4 加工中心程序设计典型实例,2)确定定位基准 在加工中心上加工工件时，工件的定位仍遵守6点定位原则。在选择定位基准时，一方面要全面考虑各个工件的加工情况，保证工件定位准确，装卸方便，能迅速完成工件的定位和夹紧

49、，保证各项加工的精度。另一方面要满足加工中心工序集中的特点，即一次安装尽可能完成零件上较多表面的加工。一般来说，定位基准应尽量选择工件上的设计基准，并且最好是零件上已有的面和孔，若没有合适的面或孔，也可专门设置工艺孔或工艺凸台等作定位基准。 根据以上原则和图纸分析，本例加工时首先以顶面为基准加工底面、安装孔和定位孔，然后，以底面和两孔定位一次装夹，将所有表面和轮廓全部加工完成，这样就可以保证图纸要求的尺寸精度和位置精度,下一页,返回,上一页,4.4 加工中心程序设计典型实例,2.工件的装夹 根据工艺分析，主要加工凸轮轮廓，当加工底面安装孔和定位孔时采用平日虎钳装夹。平日虎钳装夹工件时，应首先找

50、正虎钳固定钳口，注意工件应安装在钳口中间部位，工件被加工部分要高出钳口，避免刀具与钳口发生干涉，在夹紧工件时，注意工件上浮。在加工轮廓和其他表面时，用压板、螺栓装夹，应避免与被加工表面发生干涉。 3.确定编程原点、编程坐标系、对刀位置及对刀方法 根据工艺分析，工件坐标原点(X0，Y0 )设在基准面的中心，Z0点设在上表面。编程原点确定后，编程坐标、对刀位置与工件坐标原点重合，对刀方面可根据机床选择，这里选用手动对刀。 4.确定加工所用各种工艺参数 切削条件的好坏直接影响加工的效率和经济性，这主要取决于编程人员的经验、工件的材料及性质，刀具的材料及形状，机床、刀具、工件的刚性，加工精度、表面质量

51、要求，冷却系统等。具体参数见表4一4、表4一5,下一页,返回,上一页,4.4 加工中心程序设计典型实例,5.数值计算 根据零件图样，按已确定的加工路线和允许的程序保证误差，计算出数控系统所需数值，数值计算内容有以下两个方面: (1)基点和节点的计算; (2)刀位点轨迹的计算。 由于以上计算工作量比较大，现在主要由计算机来完成。按零件图和工件坐标系，凸轮轮廓各交点(X，Y)坐标如下: (0. 000 ，31.633)，(一13. 09，一26. 820)，(一33. 825，一4. 072)，(一40. 295，14. 538)，(一17. 275，43. 715)，(一9. 966，42. 6

52、60)，(9. 966，42. 660)，(17. 275，43. 175)，(40. 295，14.538) (33. 825 ，一4. 072)，(13. 019一26， 820,下一页,返回,上一页,4.4 加工中心程序设计典型实例,6.编写加工程序 做完以上工作，可以开始按铣刀前进方向逐段编写加工程序，编写程序时应注意所用代码格式要符合所用的机床控制系统的功能，以及用户编程手册的要求，不要遗漏必要的指令或程序段，且数值填写要正确无误，尽量减少差错，特别要注意多零、少零、正负号及小数点。 O7411(FANUC一0M); G90 G17 G40 G49 G80 G54; T1 M06;

53、T01号刀(粗加工底面) S220 M03; 主轴正转 G00X-50Y-40 Z20; 快速定位 G43 G01 Z5 F44 H1,下一页,返回,上一页,4.4 加工中心程序设计典型实例,M08; G01 Z-2 F44; G01 X 50 Y-40; G01 X 50 Y-10; G01 X-50 Y-10; G01 X-50 Y20; G01 X50 Y 20; G01 X 50 Y 50; G01 X-50 Y 50; G01 X-50 Y 80; G01 X 50 Y 80; G00 Z 20,下一页,返回,上一页,4.4 加工中心程序设计典型实例,G00 X-50 Y-40; G

54、01 Z-4. 5 F 44; G01 X 50 Y-40; G01 X 50 Y-10; G01 X-50 Y-10; G01 X-50 Y 20; G01 X 50 Y 20; G01 X 50 Y 50; G01 X-50 Y 50; G01 X-50 Y 80; G01 X 50 Y 80; G00 Z20,下一页,返回,上一页,4.4 加工中心程序设计典型实例,S500 M03; (精加工底面) G43 G01 Z5 F44 H2; X-50 Y-40; G01 Z-5; G01 X50 Y-40; G01 X50 Y-10; G01 X-50 Y-10; G01 X-50 Y 20

55、; G01 X 50 Y 20; G01 X 50 Y 50; G01 X-50 Y 50; G01 X-50 Y 80,下一页,返回,上一页,4.4 加工中心程序设计典型实例,G01 X 50 Y 80; M05; M09; G49 G00 Z20; T2 M06; T02号刀(钻孔定位) S900 M03; G43 G00 Z5 H3; M08; G98 G81 X0 Y0 Z5 R2 F80; 定位并定义固定循环 X0 Y30; G80; G49 G00 Z20,下一页,返回,上一页,4.4 加工中心程序设计典型实例,M05; T03号刀(钻安装孔) M09; T3 M06; S450

56、M03; G43 G00 Z30 H4; M08; G98 G83 X0 Y0 Z42 R2 Q5 F45; 定位并定义固定循环 G80; G49 G00 Z20; M05; T04号刀(钻定位孔) M09; T4 M06,下一页,返回,上一页,4.4 加工中心程序设计典型实例,S450 M03; G43 G00 Z30 H5; M08; G98 G83 X0 Y30 Z23 R2 Q4 F45; G80; G49 G00 Z20; G00 X0 Y0; M05; M09; T5 M06; T05号刀(铰安装孔) S30 M03; G43 G00 Z30 H6,下一页,返回,上一页,4.4 加工中心程序设计典型实例,M08; G98 G81 X0 Y0 Z42 R2 F10; G80; G49 G00 Z20; M05; M09; T6 M06; T06号刀(铰定位孔) S30 M03; G43 G00 Z30 H7; M08; G98 G81 X0 Y30 Z23 R2 F10; G80,下一页,返回,上一页,4.4 加工中心