《數(shù)控編程與加工技術(shù)（第2版）》 課件 模塊3 加工中心編程與加工技術(shù)

模塊3加工中心編程與加工技術(shù)項(xiàng)目3.1加工中心基本操作3.1.1自動換刀裝置3.1.2自動換刀過程3.1.3刀具長度補(bǔ)償3.1.4刀具識別方法3.1.5認(rèn)識加工中心項(xiàng)目3.1加工中心基本操作3.1.1自動換刀裝置1.自動換刀裝置的形式自動換刀裝置的結(jié)構(gòu)取決于機(jī)床的類型、工藝、范圍及刀具的種類和數(shù)量等。根據(jù)組成結(jié)構(gòu)，自動換刀裝置可分為回轉(zhuǎn)刀架式、轉(zhuǎn)塔式、帶刀庫式三種形式。2.刀庫的形式刀庫是用來儲存加工刀具及輔助工具的，是自動換刀裝置中最主要的部件之一。刀庫的形式很多，結(jié)構(gòu)各異，如圖3-94所示。項(xiàng)目3.1加工中心基本操作項(xiàng)目3.1加工中心基本操作3.1.2自動換刀過程1.選刀（1）順序選刀方式將加工所需要的刀具，按照預(yù)先確定的加工順序依次安裝在刀座中。換刀時(shí)，刀庫按順序轉(zhuǎn)位。這種方式的控制及刀庫運(yùn)動簡單，但刀庫中刀具排列的順序不能錯(cuò)。（2）任選方式對刀具或刀座進(jìn)行編碼，并根據(jù)編碼選刀。它可分為刀具編碼和刀座編碼兩種方式。項(xiàng)目3.1加工中心基本操作2.換刀（１）無機(jī)械手換刀：利用刀庫與機(jī)床主軸的相對運(yùn)動實(shí)現(xiàn)刀具交換。項(xiàng)目3.1加工中心基本操作（2）機(jī)械手換刀：采用機(jī)械手進(jìn)行刀具交換的方式應(yīng)用得最為廣泛。項(xiàng)目3.1加工中心基本操作3.1.3刀具長度補(bǔ)償1.機(jī)內(nèi)設(shè)置1）將所有刀具放入刀庫，利用Z向設(shè)定器確定每把刀具到工件坐標(biāo)系Z向零點(diǎn)的距離，并記錄下來。2）選擇其中一把最長（或最短）、與工件距離最?。ɑ蜃畲螅┑牡毒咦鳛榛鶞?zhǔn)刀，如圖示的T03（或T01），將其對刀值C（或A）作為工件坐標(biāo)系的Z值，此時(shí)H03=0。3）確定其他刀具相對基準(zhǔn)刀的長度補(bǔ)償值，即H01=±ㄧC-Aㄧ，H02=±ㄧC-Bㄧ,正負(fù)號由程序中的G43或G44來確定。4）將獲得的刀具長度補(bǔ)償值所對應(yīng)的刀具和刀具號輸入到機(jī)床中。項(xiàng)目3.1加工中心基本操作項(xiàng)目3.1加工中心基本操作2.機(jī)外刀具預(yù)調(diào)結(jié)合機(jī)上對刀這種方法是先在機(jī)床外利用刀具預(yù)調(diào)儀精確測量每把在刀柄上裝夾好的刀具的軸向和徑向尺寸，確定每把刀具的長度補(bǔ)償值，然后在機(jī)床上用其中最長或最短的一把刀具進(jìn)行Z向?qū)Φ?，確定工件坐標(biāo)系。這種方法對刀精度和效率高，便于工藝文件的編寫及生產(chǎn)組織。項(xiàng)目3.1加工中心基本操作3.1.4刀具識別方法1.刀座編碼在裝刀之前，首先對刀庫進(jìn)行重整設(shè)定，設(shè)定完后，就變成了刀具號和刀座號一致的情況，此時(shí)一號對應(yīng)的就是一號刀具。經(jīng)過換刀之后，一號刀具并不一定放到一號刀座中，此時(shí)數(shù)控系統(tǒng)自動記憶一號刀具放到了幾號刀座中，數(shù)控系統(tǒng)采用循環(huán)記憶的方式。2.刀柄編號將刀具號首先與刀柄號對應(yīng)起來，把刀具裝在刀柄上，再裝入刀庫，再刀庫上有刀柄感應(yīng)器，當(dāng)需要的刀具從刀庫中轉(zhuǎn)到裝有感應(yīng)器的位置是，被感應(yīng)到后，從刀庫中調(diào)出交換到主軸上。項(xiàng)目3.1加工中心基本操作1.加工中心的分類（1）立式加工中心：主軸軸心線為垂直狀態(tài)設(shè)置的加工中心。（2）臥式加工中心：主軸軸心線為水平狀態(tài)設(shè)置的加工中心。3.1.5認(rèn)識加工中心項(xiàng)目3.1加工中心基本操作（3）龍門式加工中心：主軸多為垂直設(shè)置，除自動換刀裝置以外，還帶有可更換的主軸頭附件，數(shù)控裝置的軟件功能也較齊全，能夠一機(jī)多用，尤其適用于大型或形狀復(fù)雜的工件。（4）復(fù)合加工中心：在一臺加工中心上有立、臥兩個(gè)主軸，或主軸可改變90o的角度，或工作臺可帶動工件一起旋轉(zhuǎn)90o的加工中心。項(xiàng)目3.1加工中心基本操作2.加工中心的組成加工中心和數(shù)控銑床具有相似的用途和工藝特點(diǎn)，它們的幾大構(gòu)件也相同，主要有床身、立柱、滑座、工作臺、主軸箱、自動換刀裝置、數(shù)控裝置、伺服驅(qū)動裝置、檢測裝置、液壓系統(tǒng)和氣壓系統(tǒng)等組成。項(xiàng)目3.1加工中心基本操作（1）箱體類工件：一般是指具有多個(gè)孔系，內(nèi)部有型腔和空腔，在長、寬、高方向有一定比例的零件。（2）復(fù)雜曲面類工件：這類工件是指由復(fù)雜曲線、曲面組成的工件。2.加工中心的加工對象項(xiàng)目3.1加工中心基本操作（3）異形件：是外形不規(guī)則、大多需要點(diǎn)、線、面多工位混合加工的零件。（4）盤、套、板類工件：包括帶有鍵槽和徑向孔，端面分布有孔系、有曲面的盤、套或軸類工件；具有較多孔加工的板類零件。（5）特殊加工：在熟練掌握了加工中心的功能之后，配合一定的工裝和專用工具，利用加工中心可完成一些特殊的工藝內(nèi)容模塊3加工中心編程與加工技術(shù)項(xiàng)目3.2加工中心的編程與加工技術(shù)3.2.1加工中心編程3.2.2FANUC系統(tǒng)通信項(xiàng)目3.2加工中心的編程與加工技術(shù)3.2.1加工中心編程1.加工中心程序的編制特點(diǎn)1）仔細(xì)地對圖紙進(jìn)行分析，確定合理的工藝路線。2）刀具的尺寸規(guī)格要選好，并將測出的實(shí)際尺寸填入刀具卡。3）確定合理的切削用量。主要是主軸轉(zhuǎn)速、背吃刀量、進(jìn)給速度等。4）應(yīng)留有足夠的自動換刀空間，以避免與工件或夾具碰撞。換刀位置建議設(shè)置在機(jī)床原點(diǎn)。5）為便于檢查和調(diào)試程序，可將各工步的加工內(nèi)容安排到不同的子程序中，而主程序主要完成換刀和子程序的調(diào)用。這樣程序簡單而且清晰。項(xiàng)目3.2加工中心的編程與加工技術(shù)2.換刀指令的應(yīng)用O9000；N10G90；選擇絕對方式N20G53Z-124.8；主軸Z方向移動到換刀點(diǎn)位置N30M06；刀庫旋轉(zhuǎn)至其上空刀位對準(zhǔn)主軸，主軸準(zhǔn)停N40M28；刀庫前移，使空刀位上刀夾夾住主軸上刀柄N50M11；主軸放松刀柄N60G53Z-9.3；主軸Z方向向上，回設(shè)定的安全位置N70M32；刀庫旋轉(zhuǎn)，選擇將要換上的刀具N80G53Z-124.8；主軸Z方向向下至換刀點(diǎn)位置N90M10；主軸夾緊刀柄N100M29；刀庫向后退回N110M99；換刀子程序結(jié)束，返回主程序項(xiàng)目3.2加工中心的編程與加工技術(shù)為了使換刀子程序不被隨意更改，以保證換刀安全，設(shè)備管理人員可將該程序隱含。當(dāng)加工程序中需要換刀時(shí)，調(diào)用O9000號子程序即可。調(diào)用程序段可如下編寫：N__T__M06；其中：N后為程序順序號；T后為刀具號，一般取2位；M06為調(diào)用換刀子程序。項(xiàng)目3.2加工中心的編程與加工技術(shù)1.輸入程序1）確認(rèn)輸入設(shè)備是否準(zhǔn)備好。2）按下機(jī)床操作面板上的EDIT鍵。3）使用軟盤時(shí)查找必要的文件。4）按下功能鍵PROG，顯示程序內(nèi)容、顯示屏幕或者程序目錄屏幕。5）按下軟鍵［（OPRT）］。6）按下最右邊的軟鍵菜單繼續(xù)鍵入程序。7）輸入地址O后，輸入賦值給程序的程序號。8）按下軟鍵［READ］和［EXEC］。4.3.2FANUC系統(tǒng)通信項(xiàng)目3.2加工中心的編程與加工技術(shù)2.輸出程序1）確認(rèn)輸出設(shè)備已經(jīng)準(zhǔn)備好。2）要輸出到紙帶，通過參數(shù)指定穿孔代碼類別ISO或EIA。3）按下機(jī)床操作面板上的EDIT鍵。4）按下功能鍵PROG，顯示程序內(nèi)容、顯示屏幕或者程序目錄屏幕。5）按下軟鍵［（OPRT）］。6）請按下最右邊的軟鍵菜單繼續(xù)鍵入程序。7）輸入地址O。8）輸入程序號，如果輸入-9999，則所有存儲在內(nèi)存中的程序都將被輸出。9）按下軟鍵［PUNCH］和［EXEC］，指定的一個(gè)或多個(gè)程序就被輸出。項(xiàng)目3.2加工中心的編程與加工技術(shù)3.DNC運(yùn)行1）選擇將要執(zhí)行的程序文件。2）按下機(jī)床操作面板上的REMOTE鍵，開關(guān)設(shè)置為RMT方式，然后按下“循環(huán)啟動”按鈕，選擇的文件被執(zhí)行。項(xiàng)目3.2加工中心的編程與加工技術(shù)如圖所示為端蓋零件，其材料為45鋼，毛坯尺寸為160mm×160mm×19mm。試編寫該端蓋零件的加工程序并在XH714加工中心上加工出來。典型零件編程與加工實(shí)例項(xiàng)目3.2加工中心的編程與加工技術(shù)（1）加工方法由圖可知，該蓋板材料為鑄鐵，故毛坯為鑄件，四個(gè)側(cè)面為不加工表面，上下面、四個(gè)孔、四個(gè)螺紋孔、直徑為φ60mm的孔為加工面，且加工內(nèi)容都集中在A、B面上。從定位、工序集中和便于加工考慮，選擇A面為定位基準(zhǔn)，并在前道工序中加工好，選擇B面及位于B面上的全部孔在加工中心上一次裝夾完成加工。該蓋板零件形狀較簡單，尺寸較小，四個(gè)側(cè)面較光滑，加工面與非加工面之間的位置精度要求不高，故可選機(jī)用平口鉗，以蓋板底面A和兩個(gè)側(cè)面定位，用機(jī)用平口鉗的鉗口從側(cè)面夾緊。項(xiàng)目3.2加工中心的編程與加工技術(shù)（2）加工過程1）粗、精銑B面。平面B采用銑削加工，表面粗糙度Ra值為6.3μm，依據(jù)經(jīng)濟(jì)加工精度，選用粗銑→精銑加工方案。B面的粗、精銑削加工進(jìn)給路線根據(jù)銑刀直徑（φ100mm），確定為沿X方向兩次進(jìn)刀。項(xiàng)目3.2加工中心的編程與加工技術(shù)2）粗鏜、半精鏜、精鏜φ60H7孔鏜孔。φ60H7孔采用鏜削加工，精度等級IT7，表面粗糙度Ra值為0.8μm，依據(jù)經(jīng)濟(jì)加工精度，選用粗鏜→半精鏜→精鏜三次鏜削加工方案。所有孔加工進(jìn)給路線按最短路線確定，孔的位置精度要求不高，所以機(jī)床的定位精度完全能保證。項(xiàng)目3.2加工中心的編程與加工技術(shù)3）鉆各光孔、螺紋孔的中心孔。φ12H8mm孔精度等級IT7，表面粗糙度Ra值為0.8μm，為保證垂直度，防止鉆偏，按鉆中心孔→鉆孔→擴(kuò)孔→鉸孔加工方案。項(xiàng)目3.2加工中心的編程與加工技術(shù)4）鉆、擴(kuò)、锪、鉸φ12H8mm光孔和φ16mm的臺階孔；φ16mm孔在φ12mm孔基礎(chǔ)上锪至要求尺寸即可。項(xiàng)目3.2加工中心的編程與加工技術(shù)5）鉆M16的底孔、倒角、攻螺紋。M16螺紋孔為保證垂直度，采用鉆中心孔→鉆底孔→倒角→攻螺紋的加工方案，鉆M16的底孔、倒角、攻螺紋進(jìn)給路線如圖所示。項(xiàng)目3.2加工中心的編程與加工技術(shù)（3）工、量、刃具選擇項(xiàng)目3.2加工中心的編程與加工技術(shù)（4）合理選擇切削用量項(xiàng)目3.2加工中心的編程與加工技術(shù)2.編制參考程序1）認(rèn)真閱讀零件圖，確定工件坐標(biāo)系。根據(jù)工件坐標(biāo)系建立原則，X、Y向加工原點(diǎn)選在φ60H7mm孔的中心，Z向加工原點(diǎn)選在B面（不是毛坯表面）。工件加工原點(diǎn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，有利于編程計(jì)算的方便，且易保證零件的加工精度。Z向?qū)Φ痘鶞?zhǔn)面選擇底面A，與工件的定位基準(zhǔn)重合，X、Y向?qū)Φ痘鶞?zhǔn)面可選擇φ60H7mm毛坯孔表面或四個(gè)側(cè)面。2）計(jì)算各基點(diǎn)（節(jié)點(diǎn)）坐標(biāo)值。項(xiàng)目3.2加工中心的編程與加工技術(shù)項(xiàng)目3.2加工中心的編程與加工技術(shù)3）參考程序項(xiàng)目3.2加工中心的編程與加工技術(shù)項(xiàng)目3.2加工中心的編程與加工技術(shù)項(xiàng)目3.2加工中心的編程與加工技術(shù)項(xiàng)目3.2加工中心的編程與加工技術(shù)項(xiàng)目3.2加工中心的編程與加工技術(shù)加工φ160mm中心線上孔的子程序的數(shù)控加工程序單。加工φ100mm中心線上孔的子程序的數(shù)控加工程序單