《数控编程与加工技术（第2版）》 课件 模块3 加工中心编程与加工技术

模块3加工中心编程与加工技术项目3.1加工中心基本操作3.1.1自动换刀装置3.1.2自动换刀过程3.1.3刀具长度补偿3.1.4刀具识别方法3.1.5认识加工中心项目3.1加工中心基本操作3.1.1自动换刀装置1.自动换刀装置的形式自动换刀装置的结构取决于机床的类型、工艺、范围及刀具的种类和数量等。根据组成结构，自动换刀装置可分为回转刀架式、转塔式、带刀库式三种形式。2.刀库的形式刀库是用来储存加工刀具及辅助工具的，是自动换刀装置中最主要的部件之一。刀库的形式很多，结构各异，如图3-94所示。项目3.1加工中心基本操作项目3.1加工中心基本操作3.1.2自动换刀过程1.选刀（1）顺序选刀方式将加工所需要的刀具，按照预先确定的加工顺序依次安装在刀座中。换刀时，刀库按顺序转位。这种方式的控制及刀库运动简单，但刀库中刀具排列的顺序不能错。（2）任选方式对刀具或刀座进行编码，并根据编码选刀。它可分为刀具编码和刀座编码两种方式。项目3.1加工中心基本操作2.换刀（１）无机械手换刀：利用刀库与机床主轴的相对运动实现刀具交换。项目3.1加工中心基本操作（2）机械手换刀：采用机械手进行刀具交换的方式应用得最为广泛。项目3.1加工中心基本操作3.1.3刀具长度补偿1.机内设置1）将所有刀具放入刀库，利用Z向设定器确定每把刀具到工件坐标系Z向零点的距离，并记录下来。2）选择其中一把最长（或最短）、与工件距离最小（或最大）的刀具作为基准刀，如图示的T03（或T01），将其对刀值C（或A）作为工件坐标系的Z值，此时H03=0。3）确定其他刀具相对基准刀的长度补偿值，即H01=±ㄧC-Aㄧ，H02=±ㄧC-Bㄧ,正负号由程序中的G43或G44来确定。4）将获得的刀具长度补偿值所对应的刀具和刀具号输入到机床中。项目3.1加工中心基本操作项目3.1加工中心基本操作2.机外刀具预调结合机上对刀这种方法是先在机床外利用刀具预调仪精确测量每把在刀柄上装夹好的刀具的轴向和径向尺寸，确定每把刀具的长度补偿值，然后在机床上用其中最长或最短的一把刀具进行Z向对刀，确定工件坐标系。这种方法对刀精度和效率高，便于工艺文件的编写及生产组织。项目3.1加工中心基本操作3.1.4刀具识别方法1.刀座编码在装刀之前，首先对刀库进行重整设定，设定完后，就变成了刀具号和刀座号一致的情况，此时一号对应的就是一号刀具。经过换刀之后，一号刀具并不一定放到一号刀座中，此时数控系统自动记忆一号刀具放到了几号刀座中，数控系统采用循环记忆的方式。2.刀柄编号将刀具号首先与刀柄号对应起来，把刀具装在刀柄上，再装入刀库，再刀库上有刀柄感应器，当需要的刀具从刀库中转到装有感应器的位置是，被感应到后，从刀库中调出交换到主轴上。项目3.1加工中心基本操作1.加工中心的分类（1）立式加工中心：主轴轴心线为垂直状态设置的加工中心。（2）卧式加工中心：主轴轴心线为水平状态设置的加工中心。3.1.5认识加工中心项目3.1加工中心基本操作（3）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，数控装置的软件功能也较齐全，能够一机多用，尤其适用于大型或形状复杂的工件。（4）复合加工中心：在一台加工中心上有立、卧两个主轴，或主轴可改变90º的角度，或工作台可带动工件一起旋转90º的加工中心。项目3.1加工中心基本操作2.加工中心的组成加工中心和数控铣床具有相似的用途和工艺特点，它们的几大构件也相同，主要有床身、立柱、滑座、工作台、主轴箱、自动换刀装置、数控装置、伺服驱动装置、检测装置、液压系统和气压系统等组成。项目3.1加工中心基本操作（1）箱体类工件：一般是指具有多个孔系，内部有型腔和空腔，在长、宽、高方向有一定比例的零件。（2）复杂曲面类工件：这类工件是指由复杂曲线、曲面组成的工件。2.加工中心的加工对象项目3.1加工中心基本操作（3）异形件：是外形不规则、大多需要点、线、面多工位混合加工的零件。（4）盘、套、板类工件：包括带有键槽和径向孔，端面分布有孔系、有曲面的盘、套或轴类工件；具有较多孔加工的板类零件。（5）特殊加工：在熟练掌握了加工中心的功能之后，配合一定的工装和专用工具，利用加工中心可完成一些特殊的工艺内容模块3加工中心编程与加工技术项目3.2加工中心的编程与加工技术3.2.1加工中心编程3.2.2FANUC系统通信项目3.2加工中心的编程与加工技术3.2.1加工中心编程1.加工中心程序的编制特点1）仔细地对图纸进行分析，确定合理的工艺路线。2）刀具的尺寸规格要选好，并将测出的实际尺寸填入刀具卡。3）确定合理的切削用量。主要是主轴转速、背吃刀量、进给速度等。4）应留有足够的自动换刀空间，以避免与工件或夹具碰撞。换刀位置建议设置在机床原点。5）为便于检查和调试程序，可将各工步的加工内容安排到不同的子程序中，而主程序主要完成换刀和子程序的调用。这样程序简单而且清晰。项目3.2加工中心的编程与加工技术2.换刀指令的应用O9000；N10G90；选择绝对方式N20G53Z-124.8；主轴Z方向移动到换刀点位置N30M06；刀库旋转至其上空刀位对准主轴，主轴准停N40M28；刀库前移，使空刀位上刀夹夹住主轴上刀柄N50M11；主轴放松刀柄N60G53Z-9.3；主轴Z方向向上，回设定的安全位置N70M32；刀库旋转，选择将要换上的刀具N80G53Z-124.8；主轴Z方向向下至换刀点位置N90M10；主轴夹紧刀柄N100M29；刀库向后退回N110M99；换刀子程序结束，返回主程序项目3.2加工中心的编程与加工技术为了使换刀子程序不被随意更改，以保证换刀安全，设备管理人员可将该程序隐含。当加工程序中需要换刀时，调用O9000号子程序即可。调用程序段可如下编写：N__T__M06；其中：N后为程序顺序号；T后为刀具号，一般取2位；M06为调用换刀子程序。项目3.2加工中心的编程与加工技术1.输入程序1）确认输入设备是否准备好。2）按下机床操作面板上的EDIT键。3）使用软盘时查找必要的文件。4）按下功能键PROG，显示程序内容、显示屏幕或者程序目录屏幕。5）按下软键［（OPRT）］。6）按下最右边的软键菜单继续键入程序。7）输入地址O后，输入赋值给程序的程序号。8）按下软键［READ］和［EXEC］。4.3.2FANUC系统通信项目3.2加工中心的编程与加工技术2.输出程序1）确认输出设备已经准备好。2）要输出到纸带，通过参数指定穿孔代码类别ISO或EIA。3）按下机床操作面板上的EDIT键。4）按下功能键PROG，显示程序内容、显示屏幕或者程序目录屏幕。5）按下软键［（OPRT）］。6）请按下最右边的软键菜单继续键入程序。7）输入地址O。8）输入程序号，如果输入-9999，则所有存储在内存中的程序都将被输出。9）按下软键［PUNCH］和［EXEC］，指定的一个或多个程序就被输出。项目3.2加工中心的编程与加工技术3.DNC运行1）选择将要执行的程序文件。2）按下机床操作面板上的REMOTE键，开关设置为RMT方式，然后按下“循环启动”按钮，选择的文件被执行。项目3.2加工中心的编程与加工技术如图所示为端盖零件，其材料为45钢，毛坯尺寸为160mm×160mm×19mm。试编写该端盖零件的加工程序并在XH714加工中心上加工出来。典型零件编程与加工实例项目3.2加工中心的编程与加工技术（1）加工方法由图可知，该盖板材料为铸铁，故毛坯为铸件，四个侧面为不加工表面，上下面、四个孔、四个螺纹孔、直径为φ60mm的孔为加工面，且加工内容都集中在A、B面上。从定位、工序集中和便于加工考虑，选择A面为定位基准，并在前道工序中加工好，选择B面及位于B面上的全部孔在加工中心上一次装夹完成加工。该盖板零件形状较简单，尺寸较小，四个侧面较光滑，加工面与非加工面之间的位置精度要求不高，故可选机用平口钳，以盖板底面A和两个侧面定位，用机用平口钳的钳口从侧面夹紧。项目3.2加工中心的编程与加工技术（2）加工过程1）粗、精铣B面。平面B采用铣削加工，表面粗糙度Ra值为6.3μm，依据经济加工精度，选用粗铣→精铣加工方案。B面的粗、精铣削加工进给路线根据铣刀直径（φ100mm），确定为沿X方向两次进刀。项目3.2加工中心的编程与加工技术2）粗镗、半精镗、精镗φ60H7孔镗孔。φ60H7孔采用镗削加工，精度等级IT7，表面粗糙度Ra值为0.8μm，依据经济加工精度，选用粗镗→半精镗→精镗三次镗削加工方案。所有孔加工进给路线按最短路线确定，孔的位置精度要求不高，所以机床的定位精度完全能保证。项目3.2加工中心的编程与加工技术3）钻各光孔、螺纹孔的中心孔。φ12H8mm孔精度等级IT7，表面粗糙度Ra值为0.8μm，为保证垂直度，防止钻偏，按钻中心孔→钻孔→扩孔→铰孔加工方案。项目3.2加工中心的编程与加工技术4）钻、扩、锪、铰φ12H8mm光孔和φ16mm的台阶孔；φ16mm孔在φ12mm孔基础上锪至要求尺寸即可。项目3.2加工中心的编程与加工技术5）钻M16的底孔、倒角、攻螺纹。M16螺纹孔为保证垂直度，采用钻中心孔→钻底孔→倒角→攻螺纹的加工方案，钻M16的底孔、倒角、攻螺纹进给路线如图所示。项目3.2加工中心的编程与加工技术（3）工、量、刃具选择项目3.2加工中心的编程与加工技术（4）合理选择切削用量项目3.2加工中心的编程与加工技术2.编制参考程序1）认真阅读零件图，确定工件坐标系。根据工件坐标系建立原则，X、Y向加工原点选在φ60H7mm孔的中心，Z向加工原点选在B面（不是毛坯表面）。工件加工原点与设计基准重合，有利于编程计算的方便，且易保证零件的加工精度。Z向对刀基准面选择底面A，与工件的定位基准重合，X、Y向对刀基准面可选择φ60H7mm毛坯孔表面或四个侧面。2）计算各基点（节点）坐标值。项目3.2加工中心的编程与加工技术项目3.2加工中心的编程与加工技术3）参考程序项目3.2加工中心的编程与加工技术项目3.2加工中心的编程与加工技术项目3.2加工中心的编程与加工技术项目3.2加工中心的编程与加工技术项目3.2加工中心的编程与加工技术加工φ160mm中心线上孔的子程序的数控加工程序单。加工φ100mm中心线上孔的子程序的数控加工程序单