課題7：加工中心認(rèn)識(shí)項(xiàng)目

1、課題7：加工中心認(rèn)識(shí)項(xiàng)目7.1任務(wù)：定位孔板的加工定位孔板零件如圖2.1.1所示，在400mm×300mm×70mm板料上加工4個(gè)30H7通孔、2個(gè)40H7盲孔、4個(gè)M10的螺紋孔，零件上下表面和臺(tái)階面已加工至尺寸。圖2.1.1 定位孔板零件圖7.2 加工中心加工對(duì)象加工中心是在數(shù)控銑床的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。它和數(shù)控銑床有很多相似之處，主要區(qū)別在于增加了刀庫(kù)和自動(dòng)換刀裝置，能自動(dòng)更換刀具對(duì)工件進(jìn)行多工序加工。通過(guò)在刀庫(kù)上安裝不同用途的刀具，加工中心可在一次裝夾中實(shí)現(xiàn)零件的銑、鉆、鏜、鉸、攻螺紋等多工序加工。隨著工業(yè)的發(fā)展，加工中心將逐漸取代數(shù)控銑床，成為一種主要的加工機(jī)床。7

2、.3換刀相關(guān)指令與長(zhǎng)度補(bǔ)償指令1自動(dòng)返回參考點(diǎn)G28指令 機(jī)床參考點(diǎn)（R）,是機(jī)床上一個(gè)特殊的固定點(diǎn)，一般位于機(jī)床坐標(biāo)系原點(diǎn)的位置，可用G28指令移動(dòng)刀具到這個(gè)位置。在加工中心上，機(jī)床參考點(diǎn)一般為主軸換刀點(diǎn)，使用自動(dòng)返回參考點(diǎn)G28指令主要用來(lái)進(jìn)行刀具交換準(zhǔn)備。格式：G28 X_Y_Z_； 式中，X、Y、Z為中間點(diǎn)在工件坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值。該指令將刀具以快速移動(dòng)速度向中間點(diǎn)(X Y Z )定位，然后從中間點(diǎn)以快速移動(dòng)的速度移動(dòng)到原點(diǎn)。如G90 G28 X100.0 Y100.0,執(zhí)行該程序段時(shí)，刀具從當(dāng)前點(diǎn)移動(dòng)到參考點(diǎn)的路線如圖2.1.5所示。在立式加工中心編程中，G91 G28 Z0比較常見(jiàn)，

3、該程序段表示主軸由當(dāng)前Z坐標(biāo)（中間點(diǎn)，X、Y坐標(biāo)保持不變）快速移動(dòng)到機(jī)床坐標(biāo)系的Z軸零點(diǎn)。G90 G28 Z0則表示主軸快速移動(dòng)到工件坐標(biāo)系的Z軸零點(diǎn)（中間點(diǎn)，X、Y坐標(biāo)保持不變），然后快速移動(dòng)到機(jī)床坐標(biāo)系的Z軸零點(diǎn)。在G28中指定的坐標(biāo)值（中間點(diǎn)）會(huì)被記憶，如果在其他的G28指令中，沒(méi)有指定坐標(biāo)值，就以前G28指令中指定的坐標(biāo)值為中間點(diǎn)。3換刀功能及應(yīng)用（1）T指令T指令用來(lái)選擇機(jī)床上的刀具，如T02表示選2號(hào)刀，執(zhí)行該指令時(shí)刀庫(kù)將2號(hào)刀具放到換刀位置做換刀準(zhǔn)備。（2）M06 指令M06 指令實(shí)施換刀，即將當(dāng)前刀具與T指令選擇的刀具進(jìn)行交換。（3）自動(dòng)換刀程序的編寫 無(wú)機(jī)械手的加工中心換刀程

4、序T02 M06或M06 T02；換刀程序的含義：將2號(hào)刀具安裝到主軸上。換刀過(guò)程：先把主軸上的舊刀具送回到它原來(lái)所在的刀座上去，刀庫(kù)回轉(zhuǎn)尋刀，將2號(hào)刀轉(zhuǎn)換到當(dāng)前換刀位置，再將2號(hào)刀裝入主軸。無(wú)機(jī)械手換刀中，刀庫(kù)選刀時(shí)，機(jī)床必須等待，因此換刀將浪費(fèi)一定時(shí)間。 帶機(jī)械手的加工中心換刀程序T02； 刀庫(kù)選刀(選2號(hào)刀) 使用當(dāng)前主軸上的刀具切削 M06； 實(shí)際換刀，將當(dāng)前刀具與2號(hào)刀進(jìn)行位置交換（2號(hào)刀到主軸） 使用當(dāng)前主軸上的刀具切削T05； 下一把刀準(zhǔn)備(選5號(hào)刀) 使用當(dāng)前主軸上的刀具切削這種換刀方法，選刀動(dòng)作可與前一把刀具的加工動(dòng)作相重合，換刀時(shí)間不受選刀時(shí)間長(zhǎng)短的影響，因此換刀時(shí)間較短。

5、4刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償（1）長(zhǎng)度補(bǔ)償?shù)哪康牡毒唛L(zhǎng)度補(bǔ)償功能用于在Z軸方向的刀具補(bǔ)償，它可使刀具在Z軸方向的實(shí)際位移量大于或小于編程給定位移量。有了刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償功能，當(dāng)加工中刀具因磨損、重磨、換新刀而長(zhǎng)度發(fā)生變化時(shí)，可不必修改程序中的坐標(biāo)值，只要修改存放在寄存器中刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償值即可。其次，若加工一個(gè)零件需用幾把刀，各刀的長(zhǎng)度不同，編程時(shí)不必考慮刀具長(zhǎng)短對(duì)坐標(biāo)值的影響，只要把其中一把刀設(shè)為標(biāo)準(zhǔn)刀，其余各刀相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)刀設(shè)置長(zhǎng)度補(bǔ)償值即。（2）長(zhǎng)度補(bǔ)償指令格式：G43(G44) G00(G01) Z H ；G49 G00(G01) Z ；G43為刀具長(zhǎng)度正補(bǔ)償，G44為刀具長(zhǎng)度負(fù)補(bǔ)償，G49為取消刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償指

6、令，均為模態(tài)G代碼。格式中，Z值是屬于G00或G01的程序指令值。H為刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償寄存器的地址字，它后面的兩位數(shù)字是刀具補(bǔ)償寄存器的地址號(hào)，如H01是指01號(hào)寄存器，在該寄存器中存放刀具長(zhǎng)度的補(bǔ)償值。在G17的情況下，刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償G43、G44只用于Z軸的補(bǔ)償，而對(duì)X軸和Y軸無(wú)效。執(zhí)行G43時(shí)，Z基準(zhǔn)刀Z指令值+H ；執(zhí)行G44時(shí)，Z基準(zhǔn)刀Z指令值-H 。例：鉆圖2.1.6所示的孔，設(shè)在編程時(shí)以主軸端部中心作為基準(zhǔn)刀的刀位點(diǎn)。鉆頭安裝在主軸上后，測(cè)得刀尖到主軸端部的距離為100mm，刀具起始位置如圖中所示。鉆頭比基準(zhǔn)刀長(zhǎng)100mm，將100mm作為長(zhǎng)度偏置量存入H01地址單元中。加工程序?yàn)椋篘

7、10 G92 X0 Y0 Z0； 坐標(biāo)原點(diǎn)設(shè)在主軸端面中心N20 S300 M03； 主軸正轉(zhuǎn)N30 G90 G43 G00 Z-245 H01；鉆頭快速移到離工件表面5mm處N40 G01 Z-270 F60； 鉆頭鉆孔并超出工件下表面5mmN50 G49 G00 Z0； 取消長(zhǎng)度補(bǔ)償，快速退回圖2.1.6 刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償實(shí)例在N30程序段中，通過(guò)G43建立了刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償。由于是正補(bǔ)償，基準(zhǔn)刀刀位點(diǎn)（主軸端部中心）到達(dá)的Z軸終點(diǎn)坐標(biāo)值為（-245+（H01）mm=-145mm，從而確保鉆頭刀尖到達(dá)-245mm處。同樣，在N40程序段中，確保了鉆頭刀尖到達(dá)-270mm處。在N50中，通過(guò)G49取

8、消了刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償，基準(zhǔn)刀刀位點(diǎn)（主軸端部中心）回到Z軸原點(diǎn)，鉆頭刀尖位于-100mm處。（3）刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償量的確定方法一： 依次將刀具裝在主軸上，利用Z向設(shè)定器確定每把刀具Z軸返回機(jī)床參考點(diǎn)時(shí)刀位點(diǎn)相對(duì)工件坐標(biāo)系Z向零點(diǎn)的距離，如圖2.1.7所示的A、B、C（A、B、C均為負(fù)值，即各刀具刀位點(diǎn)剛接觸工件坐標(biāo)系Z向零點(diǎn)處時(shí)顯示的機(jī)床坐標(biāo)系Z坐標(biāo)），并記錄下來(lái)。圖2.1.7 刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償量的確定 選擇一把刀作為基準(zhǔn)刀（通常為最長(zhǎng)的刀具），如圖中的T03，將其對(duì)刀值C作為工件坐標(biāo)系中Z向偏置值，并將長(zhǎng)度補(bǔ)償值H03設(shè)為0。 確定其他刀具的長(zhǎng)度補(bǔ)償值，即H01=±A-C，H02=±

9、B-C。當(dāng)用G43時(shí)，若該刀具比基準(zhǔn)刀長(zhǎng)則取正號(hào)，比基準(zhǔn)刀短取負(fù)號(hào)；用G44時(shí)則相反。方法二： 工件坐標(biāo)系中（如G54）Z向偏置值設(shè)定為0，即基準(zhǔn)刀為假想的刀具且足夠長(zhǎng)，刀位點(diǎn)接觸工件坐標(biāo)系Z向零點(diǎn)處時(shí)顯示的機(jī)床坐標(biāo)系Z值為零。 通過(guò)機(jī)內(nèi)對(duì)刀，確定每把刀具刀位點(diǎn)剛接觸工件坐標(biāo)系Z向零點(diǎn)處時(shí)顯示的機(jī)床坐標(biāo)系Z坐標(biāo)（為負(fù)值），G43時(shí)就將該值輸入到相應(yīng)長(zhǎng)度補(bǔ)償號(hào)中即可，G44時(shí)則需要將Z坐標(biāo)值取反后再設(shè)定為刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償值。7.4任務(wù)決策和執(zhí)行 1圖樣分析根據(jù)圖樣需加工4×30H7導(dǎo)柱孔，孔距為300±0.015、200±0.015，孔邊距50±0015，孔軸

10、線對(duì)底面A的垂直度公差為0.015，表面粗糙度為Ra1.6m；2×40H7孔，孔距為120±0.015，表面粗糙度為Ra1.6m；4×Ml0螺紋孔，深25。零件上下表面和臺(tái)階面已加工至尺寸。2工藝分析與設(shè)計(jì)4×30H7導(dǎo)柱孔為7級(jí)精度孔，垂直度要求為0.015mm，底孔可鉆削完成，考慮其垂直度要求，采用鏜孔加工消除鉆孔時(shí)產(chǎn)生的軸線偏斜影響，最后用鉸刀完成孔的精加工。2×40H7孔為盲孔，孔底為平面，精度為7級(jí)，可采用鉆孔、粗銑、精銑孔方式完成。螺紋孔鉆底孔，然后攻螺紋完成。工藝過(guò)程如下：1) 鉆中心孔 因鉆頭定位性不好，先采用中心鉆鉆出中心孔。

11、 2) 鉆底孔 用29mm鉆頭鉆出4×30H7底孔，2×40H7孔鉆深到29.8mm，用8.7mm鉆頭鉆出4×Ml0螺紋底孔。 3) 粗銑孔 用25mm立銑刀粗銑2×40H7到39.8mm，切削深度分兩層完成。 4) 鏜孔 用29.8mm鏜刀對(duì)30H7孔進(jìn)行鏜孔，糾正鉆孔時(shí)軸線的偏斜，并且保證鉸孔時(shí)加工余量。5) 鉸孔 用鉸刀鉸4×30H7到尺寸。 6) 精銑孔 用25mm立銑刀精銑40H7孔到尺寸。 7) 攻螺紋孔 用M10mm絲錐攻螺紋到尺寸。 3裝夾方案用精密平口鉗裝夾工件，保證工件下表面水平，基準(zhǔn)面與X向平行，夾緊時(shí)注意工件是否產(chǎn)生上浮

12、。 4刀具與工藝參數(shù) 見(jiàn)表2-1、表2-2。表2-1 數(shù)控加工刀具卡單 位數(shù)控加工刀具卡片產(chǎn)品名稱零件圖號(hào)零件名稱程序編號(hào)序號(hào)刀具號(hào)刀具名稱刀 具補(bǔ)償值刀補(bǔ)號(hào)直徑長(zhǎng)度半徑長(zhǎng)度半徑長(zhǎng)度1T01中心鉆5mmH012T02麻花鉆29mmH023T03麻花鉆8.5mmH034T04立銑刀25mm12.6D04H045T05鏜刀29.8mmH056T06鉸刀30H7H067T07絲錐M10H07T04立銑刀25mm12.5（根據(jù)測(cè)量值定）D05H04表5-2 數(shù)控加工工序卡單 位數(shù)控加工工序卡片產(chǎn)品名稱零件名稱材 料零件圖號(hào)工序號(hào)程序編號(hào)夾具名稱夾具編號(hào)設(shè)備名稱編制審核工步號(hào)工步內(nèi)容刀具號(hào)刀具規(guī)格主軸轉(zhuǎn)

13、速/（r/min）進(jìn)給速度/（mm/min）背吃刀量/mm1鉆所有孔的中心孔T015mm中心鉆1250302鉆4×30H7底孔，鉆2×40H7底孔深度到29.8mmT0229mm麻花鉆300303鉆M10螺紋底孔T038.5mm麻花鉆600604粗銑2×40H7孔到39.8mm，深度29.8 mmT0425mm立銑刀4001605鏜4×30H7孔到29.8 mmT0529.8mm鏜刀300506精鉸4×30H7孔到尺寸T0630H7鉸刀80307精銑2×40H7孔到尺寸T0425mm立銑刀6001608攻M10螺紋T07M10絲錐60

14、90（4）程序編制工件坐標(biāo)系X、Y軸原點(diǎn)設(shè)置在工件右下角，Z軸原點(diǎn)設(shè)在零件最高表面上。程序如下（立式加工中心，無(wú)機(jī)械手換刀）。O0010； 主程序名N10 G17 G21 G40 G54 G80 G90 G94 ； 程序初始化N20 G28 G91 Z0； 回?fù)Q刀點(diǎn)N30 G00 G90 G54 X-50.0 Y50.0 M03 S400； 建立工件坐標(biāo)系，快速定位到點(diǎn)N40 G43 Z10.0 H01； 長(zhǎng)度補(bǔ)償N50 G98 G81 Z-16.0 R-5.0 F100； 中心鉆孔循環(huán)N60 Y250.0； N70 X-350.0； N80 Y50.0； N90 G99 X-140.0 Z-

15、6.0 R5.0； N100 Y250.0； N110 X-260.0； N120 Y50.0；N130 Y150.0；N140 X-140.0；N150 G80 M05；N160 G28 G91 Z0； 回?fù)Q刀點(diǎn)N170 G28 X0 Y0；N180 T02 M06； 換2號(hào)刀N190 G00 G90 G54 X-50.0 Y50.0 M03 S300；N200 G43 Z10.0 H02； N210 G99 G83 Z-79.0 R15.0 Q5.0 F30； 鉆30底孔N220 Y250.0；N230 X-350.0；N240 Y50.0；N250 G80；N260 G00 X-140.

16、0 Y150.0；N270 G99 G83 Z-29.8 R5.0 Q5.0 F30； 鉆40底孔 N280 X-260.0；N290 G80 M05；N300 G28 G91 Z0；N310 G28 X0 Y0；N320 T03 M06； 換3號(hào)刀N330 G00 G90 G54 X-140.0 Y50.0 M03 S600；N340 G43 Z10.0 H03； N350 G99 G83 Z-28.0 R5.0 Q5.0 F60； 鉆M10螺紋底孔N360 Y250.0；N370 X-260.0；N380 Y50.0；N390 G80 M05N400 G28 G91 Z0；N410 G28

17、 X0 Y0；N420 T04 M06； 換4號(hào)刀 N430 G00 G90 G54 X-140.0 Y150.0 M03 S400； 定位在第一個(gè)40孔上N440 G43 Z50 H04； 銑刀長(zhǎng)度補(bǔ)償N450 Z5.0；N460 G01 Z-15.0 F160； 第一次銑削深度下刀N470 G91 G41 X5.0 Y-15.0 D04； N480 M98 P0001； 調(diào)用銑削子程序 N490 G90 Z-29.8 F160； 第二次銑削深度下刀 N500 G01 G91 G41 X5.0 Y-15.0 D04； N510 M98 P0001； 調(diào)用銑削子程序 N520 G90 G00

18、X-260.0 Y150.0； 定位在第二個(gè)40孔上N530 G01 Z-15.0 F160； 第一次銑削深度下刀N540 G91 G41 X5.0 Y-15.0 D04； N550 M98 P0001； 調(diào)用銑削子程序N560 G90 G01 Z-29.8 F160； 第二次銑削深度下刀 N570 G91 G41 X5.0 Y-15.0 D04；N580 M98 P0001； 調(diào)用銑削子程序N590 M05；N600 G28 G91 Z0；N610 G28 X0 Y0；N620 T05 M06； 換5號(hào)刀 N630 G00 G90 G54 X-50.0 Y50.0 M03 S300；N640

19、 G43 Z10.0 H05；N650 G98 G85 Z-75.0 R-5.0 F50； 粗鏜30孔N660 Y250.0；N670 X-350.0；N680 Y50.0；N690 G80 M05；N700 G28 G91 Z0；N710 G28 X0 Y0； N720 T06 M06； 換6號(hào)刀N730 G00 G90 G54 X-50.0 Y50.0 M03 S80； 鉸30孔N740 G43 Z10.0 H06；N750 G98 G85 Z-75.0 R-5.0 F30；N760 Y250.0；N770 X-350.0；N780 Y50.0；N790 G28 G91 Z0；N800 G80 M05；N810 G28 G91 Z0；N820 G28 X0 Y0；N830 T04 M06； 換4號(hào)刀N840 G00 G90 G54 X-140.0 Y150.0 M03 S400； 定位在第一個(gè)40孔上N850 G43 Z50.0 H04； N860 Z10.0；N870 G01 Z-30.0 F160；N880 G91 G41 X5.0 Y-15.0 D05； 半徑補(bǔ)償D05 N890 M98 P000