加工中心的操作及编程分析

1、加工中心的操作及编程分析加工中心（Machining Center）简称MC，是由机械设备与数控系统组成的使用于复杂形状工件的高效率自动化机床。加工中心最初是从数控铣床发展而来。与数控铣床相同的是，加工中心同样是由计算机数控系统（CNC）、伺服系统、机械本体、液压系统、气压系统等各部分组成。但加工中心又不等同于数控铣床，加工中心和数控铣床最大的区别在于加工中心具有自动交换刀具的功能，通过在刀库安装不同用途的刀具，实现钻、镗、铰、攻螺纹、切槽等多种加工功能。一、 加工中心的操作加工中心的操作要点 作为一个熟练的操作人员，必须在了解加工零件的要求、工艺路线、机床特性后，方可操纵机床完成各项加工任务

2、。 为了简化定位与安，夹具的每个定位面相对加工中心的加工原点，都应有精确的坐标尺寸。 为保证零件安装方位与编程中所选定的工件坐标系及机床坐标系方向一致性，及定向安装。 能经短时间的拆卸，改成适合新工件的夹具。由于加工中心的辅助时间已经压缩得很短，配套夹具的装卸不能占用太多时间。 夹具应具有尽可能少的元件和较高的刚度。 夹具要尽量敞开，夹紧元件的空间位置能低则低，安装夹具不能和工步刀具轨迹发生干涉。 保证在主轴的行程范围内使工件的加工内容全部完成。 对于有交互工作台的加工中心，由于工作台的移动、上托、下托和旋转等动作，夹具设计必须防止夹具和机床的空间干涉。 尽量在一次装夹中完成所有的加工内容。当

3、非要更换夹紧点时，要特别注意不能因更换夹紧点而破坏定位精度，必要时在工艺文件中说明。 夹具底面与工作台的接触，夹具的底面平面度必须保证在0.010.02mm以内，表面粗糙度不大于Ra3.2um。加工中心工件的定位基准、装夹及夹具的选择加工中心加工定位基准的选择：1选择基准的三个基本要求： 所选基准应能保证工件定位准确装卸方便方便可靠。 机床所选基准与各加工部位的的尺寸计算简单。 保证加工精度。2选择定位基准6原则： 尽量选择设计基准作为定位基准； 定位基准与设计基准不能统一时，应严格控制定位误差保证加工精度； 工件需两次以上装夹加工时，所选基准在一次装夹定位能完成全部关键精度部位的加工； 所选

4、基准要保证完成尽可能多的加工内容； 批量加工时，零件定位基准应尽可能与建立工件坐标系的对刀基准重合； 需要多次装夹时，基准应该前后统一。加工中心夹具的确定：1对夹具的基本要求： 夹紧机构不得影响进给，加工部位要敞开； 夹具在机床上能实现定向安装； 夹具的刚性与稳定性要好。2常用夹具种类： 通用夹具：如虎钳、分度头、卡盘等； 组合夹具：组合夹具由一套结构已经标准化、机床尺寸已经规格化的通用元件组合元件所构成； 专用夹具：专为某一项或类似的几项加工设计制造的夹具； 可调整夹具：组合夹具与专用夹具的结合，既能保证加工的精度，装夹更具灵活性； 多工位夹具：可同时装夹多个工件的夹具； 成组夹具：专门用于

5、形状相似、机床尺寸相近且定位、夹紧、加工方法相同或相似的工件的装夹。3加工中心夹具的选用原则： 在保证加工精度和生产效率的前提下，优先选用通用夹具； 批量加工可考虑采用简单专用夹具； 大批量加工可考虑采用多工位夹具和高效的气压、液压等专用夹具； 机床采用成组工艺时应使用成组夹具；4工件在机床工作台上的最佳装夹位置：工件装夹位置应保证工件在机床各轴的加工行程范围内，并且使得刀具的长度尽可能缩短，提高刀具的加工刚性。加工中心的对刀步骤 主轴转速的设定1、将工作方式置于“MDI”模式；2、按下“程序键”；3、按下屏幕下方的“MDI”键；4、输入转速和转向（如“S500M03;”后按“INSRT”）；

6、5、按下启动键。 分中1、意义：确定工件X、Y向的坐标原点。2、X、Y平面原点的确定。1、四面分中2、两面分中，碰单边3、单边碰数3、抄数1、意义：将分中后的机械值输入工件坐标系中，借以建立与机床坐标原点的位置关系。2、方法： 切换到工件坐标系：OFS / SET 坐标系 选择具体的工件坐标系（如G54、G55、G56、G57、G58、G59等） 输入“X0”后按屏幕下方的“测量”键（或直接输入机械坐标值）。4、分中的类型1、四面分中2、单边碰数3、X轴分中，Y轴碰单边4、Y轴分中，X轴碰单边5、有偏数工件原点的确定，如X30Y205、分中的方法 试切分中如果分中的要求不高，或工件为毛坯料，而

7、且外形均可铣去，为了方便操作，可采用加工时所用的刀具直接进行碰刀，从而确定工作原点，其步骤如下（一四面分中为例）：1、将所要用到的铣刀装在主轴上，并使主轴中速旋转；2、手动移动铣刀沿X方向靠近工件被测边，直到铣刀刚好切削刀工件材料即可；3、保持X、Y不变将Z轴沿+Z方向升起，并在相对值处将X轴置零； 归零方法： 按下X后按屏幕下方的“起源”或“归零”；4、将X轴移动到工件另一边，同样用刀具刚好切到工件材料即可；5、将主轴沿+Z方向升起；6、将X轴移到此时X轴相对值的1/2处（口算、心算或计算器）；7、利用相同的方法测Y轴；8、抄数。注：试切分中虽然比较简单，但会在工件表面留有刀痕，所以常用于铝

8、和铜等毛坯料的分中。6、分中棒分中：1、原理：采用离心力的原理。2、方法及步骤：、将分中棒装在主轴上，初测端在下方；、将主轴转速设定在350600r/min左右；、手动将分中棒沿X轴方向慢慢靠近工件侧面，而分中棒逐渐由摆动较大变小到重合，继续移动到分中棒刚到重新分开时并要回到合拢，将手轮倍率调至0.01mm处，并靠近工件移动至刚好重新分开即可；、将主轴沿+Z方向升起，并移到工件另一侧，用同样的方法触碰工件；、将主轴沿+Z方向升起，并将X轴移至相对值1/2处，归零；、同样的方法测得Y轴；、抄数。3、分中棒分中注意事项： 分中棒分中时主轴转速只能设定在350600r/min之间，绝对不能超过600

9、r/min，一般应在500r/min左右。 对刀 1、对刀方式1、直接对刀：刀具直接触碰工件零面，从而获得零面机械坐标值（适用于工件零面外形基本存在，零面划伤不影响产品成型）；2、工件外对刀（对刀棒）：刀具在工件外部对刀并测出对刀面与工件零面的高度差，从而确定零面位置。 2、选择工件外部对刀的原因1、工件在加工过程中外形发生改变不便对刀；2、为避免直接对刀划伤工件。3、对刀原理： 工件零面值 = 对刀数（G54）+ 高度差（EXT）G60 = 工件坐标 + 补偿二、 加工中心自动编程自动编程(AutomaticProgramming)也称为计算机编程。将输入计算机的零件设计和加工信息自动转 换

10、成为数控装置能够读取和执行的指令(或信息)的过程就是自动编程。随着数控技术的发展，数控加工在机械制造业的应用日趋广泛，使数控加工方法的先进性和高效性与冗长复杂、效率低下的数控编程之间的矛盾更加尖锐，数控编程能力与生产不匹配的矛盾日益明显。如何有效地表达、高效地输入零件信息，实现数控编程的自动化，已成为数控加工中巫待解决的问题。计算机技术的逐步完善和发展，给数控技术带来了新的发展奇迹，其强大的计算功能，完善的图形处理能力都为数控编程的高效化、智能化提供了良好的开发平台。数控自动编程软件在强大的市场需求驱动下和软件业的激烈竞争中得到了很大的发展，功能不断得到更新与拓展，性能不断完善提高。作为高科技

11、转化为现实生产力的直接体现，数控自动编程已代替手工编程在数控机床的使用中发挥着越来越大的作用。目前，CAD/CAM图形交互式自动编程已得到较多的应用，是数控技术发展的新趋势。它是利用CAD绘制的零件加工图样，经计算机内的刀具轨迹数据进行计算和后置处理，从而自动生成数控机床零部件加工程序，以实现CAD与CAM的集成。随着CIMS技术的发展，当前又出现了CAD/CAPP/CAM集成的全自动编程方式，其编程所需的加工工艺参数不必由人工参与，直接从系统内的CAPP数据库获得，推动数控机床系统自动化的进一步发展 自动编程的基本工作原理交互式图形自动编程系统采用图形输入方式，通过激活屏幕上的相应菜单，利用

12、系统提供的图形生成和编辑功能，将零件的几何图形绘制到计算机上，完成零件造型。同时以人机交互方式指定要加工的零件部位，加工方式和加工方向，输入相应的加工工艺参数，通过软件系统的处理自动生成刀具路径文件，并动态显示刀具运动的加工轨迹，最终生成适合指定数控系统的数控加工程序。并通过通讯接口，把数控加工程序送给机床数控系统完成加工。这种编程系统具有交互性好，直观性强，运行速度快，便于修改和检查，使用方便，容易掌握等特点。因此交互式图形自动编程软件已成为国内外流行的CAD/CAM软件所普遍采用的数控编程方法。在交互式图形自动编程系统中，需要输入二种数据以产生数控加工程序：零件几何模型数据和切削加工工艺数

13、据。交互式图形自动编程系统实现了从图样模型数控编程和加工的一体化，它的三个主要处理过程是：零件几何造型、生成刀具路径文件、生成零件加工程序。1. 零件几何造型交互式图形自动编程系统（CAD/CAM），可通过三种方法获取和建立零件几何模型： 软件本身提供的CAD设计模块 其他CAD/CAM系统生成的图形，通过标准图形转换接口（例如STEP，DXFIGES，STL，DWG， PARASLD，CADL，NFL等），转换成本软件系统的图形格式。 三坐标测量机数据或三维多层扫描数据。2. 生成刀具路径在完成了零件的几何造型以后，交互式图形自动编程系统第二步要完成的是产生刀具路径。其基本过程为： 首先确定

14、加工类型（轮廓、点位、挖槽或曲面加工），用光标选择加工部位，选择走刀路线 或切削方式。 选取或输入刀具类型、刀号、刀具直径、刀具补偿号、加工裕留量、进给速度、主轴转速、 退刀安全高度、粗精切削次数及余量、刀具半径长度补偿状况、进退刀延伸线值等加工所需的全全部工艺切削参数。 软件系统根据这些零件几何模型数据和切削加工工艺数据，经过分析、计算、处理，生成刀 具运动轨迹数据，即刀位文件CLF(Cut Location File),并动态显示刀具运动的加工轨迹。刀位 位文件与采用哪一种特定的数控机床无关，是一个中性文件，因此通常称产生刀具路径的过为前程为前置处理。3. 后置处理后置处理的目的是生成针对

15、某一特定数控系统的数控加工程序。由于各种机床使用的数控系统各不相同，例如有FANUC,SIEMENS,AB,GE等系统，每一种数控系统所规定的代码及格式不尽相同，为此，自动编程软件系统通常提供多种专用的或通用的后置处理文件，这些后置处理文件的作用是将已生成的刀位文件转变成合适的数控加工程序。早期的后置处理文件是不开放的，使用者无法修改。目前绝大多数优秀的CAD/CAM软件提供开放式的通用后置处理文件。使用者可以根据自己的需要打开文件，按照希望输出的数控加工程序格式，修改文件中相关的内容。这种通用后置处理文件，只要稍加修改，就能满足多种数控系统的要求。4. 模拟和通讯系统在生成了刀位文件后模拟显

16、示刀具运动的加工轨迹是非常必要和直观的，它可以检查编程过程中可能的错误。通常自动编程系统提供了一些模拟方法，下面简要介绍线架模拟和实体模拟基本过程：线架模拟中可以设置的参数有：以步进方式一步步模拟或自动连续模拟；步进方式中按设定的步进增量值方式运动或按端点方式运动； 运动中每一步保留刀具显示的静态模拟或不保留刀具显示的动态模拟； 刀具旋转； 模拟控制器刀具补偿； 模拟旋转轴； 换刀时刷新刀具路径； 刀具轨迹涂色； 显示刀具和夹具等。实体模拟可以设置的参数有：模拟实体加工过程或仅显示最终加工零件实体； 零件毛坯定义； 视角设置； 光源设置； 步长设置； 显示加工被除去的体积； 显示加工时间； 暂

17、停模拟设置； 透视设置等。通常自动编程系统还会提供计算机与数控机床之间数控加工程序的通讯传输。通过RS232通讯接口，可以实现计算机与数控机床之间NC程序的双向传输（接受，发送和终端模拟），可以设置NC程序格式（ASC,EIA,BIN）,通讯连接口（COM1,COM2），传输速度（波特率），奇偶校验，数据位数，停止位数及发送延时参数等有关的通讯参数。常用的自动编程软件1CAXAME CAXA-ME制造工程师由我国北京北航海尔软件有限公司制开发的全中文、面向数控铣床和加工中心的三维CAD/CAM软件。2UG UG系统由美国UGS公司开发经销，不仅具有复杂造型和数控加工的功能，还具有管理复杂产品装配，进行多种设计方案的对比分析和优化等功能。该软件具有较好的二次开发环境和数据交换能力。3Pro/Engineer Pro/Engineer是美国PTC公司研制和开发的软件，它开创了三维CADCAM参数化的先河。4CATIA CATI