第6章-加工中心(数控铣床)编程与加工

本章内容：6.1加工中心概述

6.2加工中心常用编程指令

6.3加工中心刀具补偿与编程要点

6.4数控加工编程综合举例

6.1数控加工中心概述

加工加工中心（MachiningCenter）简称MC，是由机械设备与数控系统组成的适用于加工复杂工件的高效率自动化机床。加工中心是在数控铣床基础上发展起来的，加工中心与数控铣床最大区别在于加工中心具有自动交换加工刀具的能力，通过在刀库安装不同用途的刀具，可在一次装夹中通过自动换刀装置改变主轴上的加工刀具，实现钻、铣、镗、攻螺纹、切槽等多种加工功能。数控加工中心概述

6.1.1数控加工中心的组成加工1）基础部件由床身、立柱和工作台等大件组成，它们是加工中心结构中的基础部件。2）主轴部件由主轴箱、主轴电动机、主轴和主轴轴承等零件组成。3）数控系统由CNC装置、可编程序控制器、伺服驱动装置以及电动机等部件组成，是加工中心执行顺序控制动作和控制加工过程的中心。4）自动换刀装置（ATC）加工中心与一般机床最大的显著区别是具有对零件进行多工序加工能力，有一套自动换刀装置。数控加工中心概述数控加工中心的分类加工1.主轴在空间所处的状态分类。1）立式加工中心2）卧式加工中心3）龙门式加工中心4）复合加工中心5）虚轴加工中心

4.1数控车床加工概述

1.立式加工中心

加工数控加工中心概述2卧式加工中心

加工数控加工中心概述3龙门式加工中心加工数控加工中心概述4复合加工中心加工数控加工中心概述5虚轴加工中心加工数控加工中心概述5虚轴加工中心加工数控加工中心概述6.1.2数控加工中心的分类加工2．按坐标轴数分类根据加工中心的可控坐标轴数和联动坐标轴数，可将加工中心分为：三轴二联动、三轴三联动、四轴三联动、五轴四联动、六轴五联动等加工中心。数控加工中心概述6.1.2数控加工中心的分类加工3．按工作台的数量和功能分类1）单工作台加工中心2）双工作台加工中心3）多工作台加工中心:FMC

数控加工中心概述6.1.2数控加工中心的分类加工按加工精度分类1)普通加工中心一般情况下，普通加工中心的分辨率多为lμm，进给速度为15～25m/min，定位精度为10μm，重复定位精度6～16μm。2）高精度加工中心高精度加工中心的分辨率可达，最大进给速度可达100m/min以上，定位精度2μm以内，重复定位精度一般为5μm以内。数控加工中心概述6.1.2数控加工中心的分类加工加工对象：主要用于轴类和盘类回转体工件的加工，能自动完成内外圆面、柱面、锥面、圆弧、螺纹等工序的切削加工，并能进行切槽、钻、扩、铰孔等加工。加工特点：适合复杂形状工件的加工。轮廓形状特别复杂或难于控制尺寸的回转体零件、精度要求高的零件、特殊的螺旋零件、淬硬工件的加工等等。

数控加工中心概述6.1.4加工中心(数控铣床)的工艺范围加工1.周期性重复投产的零件。2.高效、高精度工件。3.具有合适批量的工件。4.多工位和工序可集中的工件5.形状复杂的零件。6.难测量零件。7.装夹困难或完全由找正定位来保证加工精度的零件不适合在加工中心上加工生产，如铸造和自由锻造的零件。

加工中心常用编程指令

6.2.1加工中心的程序代码加工1.准备功能准备功能代码是用地址字G和后面的数字来表示的，它规定了该程序段指令的功能。如用G00来指令运动坐标快速定位。

6.2加工中心常用编程指令

6.2.1加工中心的程序代码加工2.辅助功能辅助功能有两种类型：辅助功能(M代码)用于指定主轴启动、主轴停止及程序结束等；而第二辅助功能(B代码)用于指定分度工作台定位。

6.2加工中心常用编程指令

6.2.2加工中心（数控铣床）加工的F、S、T功能加工3.进给功能进给功能控制刀具的进给速度。进给功能有两种。1）快速移动。当指定定位指令(G00)时，刀具以CNC设置的快速移动速度移动。2）切削速度。刀具以程序中编制的切削进给速度移动（G01）。

加工中心常用编程指令

6.2.3孔加工循环指令加工为了进一步提高编程工作效率，FANUC—Oi系统设计有固定循环功能．它规定对于一些典型孔加工中的固定、连续的动作，用一个G指令表达，即用固定循环指令来选择孔加工方式。常用的固定循环指令能完成的工作有钻孔、攻螺纹和镗孔等。这些循环通常包括下列六个基本操作动作。

加工中心常用编程指令

6.2.3孔加工循环指令加工

加工中心常用编程指令

6.2.3孔加工循环指令加工

．G91指令在固定循环中的应用G90中：R与Z一律取其终点坐标值；G91中:R是指自初始点到R的距离，Z是指子R点到孔底平面上Z点的距离。

加工中心常用编程指令

6.2.3孔加工循环指令加工

2.高速深孔钻循环指令G73G73指令用于深孔钻循环指令。该指令在钻孔时采取间断进给，有利于在深孔加工时断屑和排屑。格式：G73

X__Y__Z__R__Q__F__K__其中：X、Y—孔位置数据；

Z—从R点到孔底的距离；

R—R点位置；

Q—每次切削深度；

F—切削进给率；

K—重复次数。

6.2加工中心常用编程指令

6.2.3孔加工循环指令加工

3.深孔往复排削钻G83指令格式为G83X__Y__Z__R__Q__F__K__；G83与G73略有不同的是每次刀具间歇进给后不用向G73那样回退至R点平面，当要加工的孔较深时可采用此方式。

6.2加工中心常用编程指令

6.2.3孔加工循环指令加工4.钻孔G81与锪孔G82G81的指令格式为G81X___Y___Z___R___K___F___；82的指令格式为G82X__Y__Z___R__P__K___F___；G82与G81相比较．唯一不同之处是G82在孔底增加了暂停(延时)，因而适用于锪孔或镗阶梯孔，而G81适用于一般的钻孔。

6.2加工中心常用编程指令

6.2.3孔加工循环指令加工攻螺纹程序格式G74（G84)X__Y__Z__R__Q__F__P__K__；程序格式与G82完全相同，与孔加工不同的是，攻螺纹结束后的返回过程不是快速运动，而是以进给速度反转退出。攻螺纹过程要求主轴转速与进给速度成严格的比例关系，因此，编程时要求根据主轴转速计算进给速度。编制如图所示螺纹加工程序，设刀具起刀点距工件表面100MM处，切深为10MM。螺纹孔为通孔。T01为Φ10钻头，T02为Φ10的螺纹刀。XY404040404050O8×Φ10

Õ1068；G90G54G00X0Y0S600T01M03；Z100；G91G99G83X40Y40R-98Z-14F50；（1孔）G91X40L3；（2、3、4孔）Y50；（5孔）X-40L3；（6、7、8孔）G90G00Z100；G80X0Y0；M05；（主轴停）T02M06；（换刀）G91M03S300；（主轴正转）G99G84X40Y40R-93Z-18F100；（1孔攻螺纹）G91X40L3；（2、34孔攻螺纹）Y50；（5孔攻螺纹）X-40L3；（6、7、8孔攻螺纹）

G90G00Z100；G80X0Y0；M05；M30；XY404040404050O1458例题：如图所示：在一块钢板上钻13个大小不同的孔，尺寸如图，选用的刀具分别为T11为Ф10钻头，T15为Ф20立铣刀，T12为

Ф8钻头，试编程。50503020初始平面220回退刀位置XZ1-6为Ф8孔加工；7-10为Ф10孔加工；

11-13为Ф20孔加工。

60606060123456789101112132801908080100100XY

参考点XY

加工中心常用编程指令

6.2.3孔加工循环指令加工6.镗孔循环指令G88程序格式：G88X__Y__Z__R__P__F__K__；7.反镗孔循环指令G87。程序格式：G87X__Y__Z__R__Q__F__K__；

6.2加工中心常用编程指令

6.2.3坐标旋转(G68，G69)编程指令加工G68α＿β＿R＿；其中，α＿β＿为指令的坐标平面(G17，G18，Ｇ19)相应的Ｘ，Y和Ｚ中两个轴的绝对指令，指定旋转中心。R—为旋转的角度，正值表示逆时针旋转，负值表示顺时针旋转。有效数据范围－360°～360°。

6.2加工中心常用编程指令

6.2.4极坐标编程指令G15、G16加工格式：G16G17(G18、G19)G90(G91)；G01(G00)X＿Y＿；G15：其中：G16极坐标指令开始；

G15极坐标指令结柬；

G17(G18、G19)极坐标指令的平面选择；G90指定工件坐标系的零点作为极坐标系的原点．从该点测量半径；G91指定当前位置作为极坐标系的原点，从该点测量半径；Ｘ—极坐标半径；Y—极坐标角度；

6.2加工中心常用编程指令

6.2.5比例缩放G50/G51加工1.沿所有轴以相同的比例放大或缩小格式G51X__Y__Z__P__;

：：G50；其中X__Y__Z__;比例缩放中心坐标值的绝对指令P__；缩放比例G50；缩放取消

6.2加工中心常用编程指令

6.2.5比例缩放G50/G51加工2.各轴以不同比例缩放格式G51X__Y__Z__I__J__K__;

：：G50；其中X__Y__Z__;比例缩放中心坐标值的绝对指令I__J__K__;X、Y和Z各轴对应的缩放比例G50；缩放取消

6.2加工中心常用编程指令

6.2.6镜像编程指令加工（镜像加工）（取消镜像加工）。格式中的X_Y_值用于指定对称轴或对称点当指令后仅有一个坐标字时，该镜像是以某一坐标轴为镜像轴，如该指令表示以某一轴线为对称轴，该轴线与Y轴相平行，且与X轴在

处相交。

6.3加工中心刀具补偿与编程要点

加工数控机床在切削过程中不可避免地存在刀具磨损问题，譬如钻头长度变短，铣刀半径变小等，这时加工出的工件尺寸也随之变化。刀具尺寸补偿通常是指：刀具长度尺寸补偿、刀具半径尺寸补偿。

6.3加工中心刀具补偿与编程要点

6.3.1加工中心的刀具半径补偿加工

1.刀具半径偏置格式：程序格式：G00(G01)C4l(G42)X__Y__D__；G40G00(G01)X__Y__D__；G41为刀具半径左偏置；G42为刀具半径右偏置；式中的X、Y表示刀具移至终点时，轮廓曲线(编程轨迹)上点的坐标值；D为刀具半径补偿寄存器地址字，后面一般用两位数字表示偏置量的代号，偏置量可用MDI方式输入。

6.3加工中心刀具补偿与编程要点

6.3.1加工中心的刀具半径补偿加工2.刀具半径偏置的判断刀具半径偏置的判断：顺着刀具进给的方向看，假设工件不动，刀具在工件的左边为左偏置（G41）；在工件的右边为右偏置(G42)。

6.3加工中心刀具补偿与编程要点

6.3.1加工中心的刀具半径补偿加工

左偏置（G41）6.3加工中心刀具补偿与编程要点

6.3.1加工中心的刀具半径补偿加工

右偏置（G42）

6.3加工中心刀具补偿与编程要点

6.3.1加工中心的刀具半径补偿加工3.取消刀具半径补偿指令G40最后一段刀具半径补偿轨迹加工完成后，与建立刀具半径补偿类似，也应有一直线程序段G00或01指令取消刀具半径补偿，以保证刀具从刀具半径补偿终点运动到取消刀具半径补偿点。

6.3加工中心刀具补偿与编程要点

6.3.1加工中心的刀具半径补偿加工

1）偏移量正负与刀具中心轨迹的位置关系半径补偿偏移量可取正值，也可取负值。与刀具长度补值类似，G41和G42可以互相取代。偏移量为正值时，刀具中心沿工件外侧切削；当值移量为负值时．则刀具中心变为在工件内侧切削，反之亦然。2）G41、G42与顺逆铣的关系G41相当于顺铣。铣削时，铣刀切出工件时的切削速度方向与工件的进给方向相同，称为顺铣。G41是在相对于刀具前进方向左侧进行补偿，当主轴正转时，此时相当于顺铣。G42相当于逆铣。铣削时，铣刀切入工件时的切削速度方向与工件进给方向相反，称为逆镜。G42是在相对于刀具前进方向右侧进行补偿，当主铀正转时，此时相当于逆铣。

6.3加工中心刀具补偿与编程要点

6.3.1加工中心的刀具半径补偿加工

4.刀具半径补偿功能的应用：1）刀具因磨损、重磨、换新刀而引起刀具直径改变后，不必修改程序，只需在刀具参数设置中输入变化后刀具直径，即可适用同一程序。2）用同一程序、同一尺寸的刀具，利用刀具半径补偿，可进行粗精加工。如刀具半径为r，粗加工余量Δ。粗加工时，输入刀具直径D＝2(r十Δ)，则加工出粗轮廓；精加工时，用同一程序、同一刀具，但输入刀具直径D＝2r，则加工出精加工需要的实线轮廓。

6.3加工中心刀具补偿与编程要点

6.3.2加工中心(数控铣床)的刀具长度补偿加工程序格式：G43(G44)Z__H__;式中G43为刀具长度正补偿指令，G44为刀具长度负补偿指令，Z为目标点的编程坐标值，H为刀具长度补偿值的寄存器地址．后面一般用两位数字表示补偿量代号，补偿量a可以用MDI方式存入该代号寄存器中。G49刀具长度补偿取消。

6.3加工中心刀具补偿与编程要点

6.3.3数控铣床的特点及编程要点加工

1.数控铣床的分类及加工对象1）立式数控铣床。一般适宜盘、套、板类零件，一次装夹后可以对零件表面进行钻、扩、镗、铣、锪、攻螺纹等工序加工以及侧面的轮廓加工。2）卧式数控铣床。一般都带有回转工作台，一次装夹后可完成除安装面和顶面以外的其余四个面的各种工序加工，因此适宜箱体类零件的加工。

6.3加工中心刀具补偿与编程要点

6.3.3数控铣床的特点及编程要点加工

1.数控铣床的分类及加工对象3）龙门式数控铣床。属于大型数控机床，主要用于大型或形状复杂的零件的各种平面、曲面和孔的加工。4）万能式数控铣床。主轴可以旋转90°，或工作台带着工件旋转90°，一次装夹后可以完成对工件五个表面的加工。

6.3加工中心刀具补偿与编程要点

6.3.3数控铣床的特点及编程要点加工

2.数控铣削加工特点1)对零件加工的适应性强，灵活性好，能够加工轮廓形状特别复杂和难于控制尺寸的零件。2）能够加工普通机床上难于加工的零件，如数学模型零件或三维空间曲面类零件。3）能够加工一次装夹定位后，需进行多道工序加工的零件。如可对零件进行钻、扩、镗、铰、攻螺纹、铣端面、挖槽等多到工序的加工。

6.3加工中心刀具补偿与编程要点

6.3.3数控铣床的特点及编程要点加工

2.数控铣削加工特点4）加工精度高，加工质量稳定可靠。5）生产自动化程度高，生产效率高。6）从切削原理上来讲周铣和端面铣都属于间断切削，因此对刀具要求较高，应该具有良好的抗冲击性、韧性和耐磨性，在干式切削情况下还应该有良好的红硬性。

6.3加工中心刀具补偿与编程要点

6.3.3数控铣床的特点及编程要点加工

3.数控铣削编程要点1）了解数控系统功能及机床规格。2）熟悉加工顺序。3）合理选择刀具、夹具及切削用量、切削液。

6.3加工中心刀具补偿与编程要点

6.3.3数控铣床的特点及编程要点加工

3.数控铣削编程要点4）手工编程尽量使用子程序及宏指令。5）注意小数点的使用。6）程序零点要选择在易计算的确定位置。7）换刀点选择在无换刀干涉的位置。

6.3加工中心刀具补偿与编程要点

6.3.3数控铣床的特点及编程要点加工

4.数控铣削编程时应注意的问题1）铣刀的刀位点是指在加工程序编制中，用以表示铣刀特征的点，也是对刀和加工的基准点。对于不同类型的铣刀，其刀位点的确定也不相同。盘铣刀的刀位点为刀具对称中心平面与其圆柱面上切削刃的交点；立铣刀的刀位点为刀具底平面与刀具轴线的交点；球头铣刀的刀位点为球心。因此，在编程之前．必须选择好铣刀的种类，并确定其刀位点；最终确定对刀点。

6.3加工中心刀具补偿与编程要点

6.3.3数控铣床的特点及编程要点加工

4.数控