1、单元10 加工中心实训 单元10 加工中心实训 10.1 加工中心简介加工中心简介10.2 加工中心编程指令加工中心编程指令10.3 参考点返回、换刀点设置与自动换刀参考点返回、换刀点设置与自动换刀 10.4 加工中心编程与加工训练加工中心编程与加工训练 单元10 加工中心实训 10.1 加工中心简介加工中心简介 10.1.1 10.1.1 加工中心的坐标系加工中心的坐标系 如图10-1所示的立式加工中心有X、Y、Z三个直线坐标轴，有时加工中心还配有回转工作台，回转工作台的回转轴为A、B、C轴，分别指绕X、Y、Z轴回转的坐标轴，这样构成了多坐标轴的加工中心，可实现复杂零件的加工。单元10 加工
2、中心实训 图10-1 立式加工中心坐标系 单元10 加工中心实训 10.1.2 10.1.2 刀具参数设定刀具参数设定 加工中心在切削过程中不可避免地存在刀具磨损的问题，例如钻头长度改变，铣刀半径尺寸变化等。这时加工出的工件尺寸也将随之变化。若数控系统有刀具尺寸补偿功能，则只需在操作面板上输入相应的修正值，加工出的工件尺寸仍然符合图样要求。加工中心的刀具参数主要是指刀具半径(或直径)补偿值和刀具长度补偿值。在加工程序执行之前，通过面板操作来设定半径补偿值和长度补偿值，以便加工程序中用半径补偿指令(G41、G42)和长度补偿指令(G43、G44)调用其值。刀具补偿值经过对刀仪或对刀试切获得。获得
3、补偿值之后，通过面板操作分别将其输入到“刀具半径补偿页面”和“刀具长度补偿页面”中。单元10 加工中心实训 10.1.3 10.1.3 加工工艺基础加工工艺基础1 1加工工序的划分加工工序的划分 在加工中心上加工零件，工序十分集中，许多零件只需在一次装卡中就能完成全部工序。但是零件的粗加工，特别是铸、锻毛坯零件的基准平面、定位面等的加工应先在普通机床上完成，再装卡到加工中心上进行加工。这样可以发挥加工中心的特点，保持加工中心的精度，延长其使用寿命并降低使用成本。在加工中心上加工零件的工序的划分方法有：刀具集中分序法，粗、精加工分序法和加工部位分序法。总之，在加工中心上加工零件，其加工工序的划分
4、要视加工零件的具体情况具体分析。单元10 加工中心实训 2 2工件的装卡方式工件的装卡方式 在加工中心上加工零件，由于工序集中，因此必须选择好的装卡方式。选择工件的装卡方式时应注意以下几点：(1)应尽量采用组合夹具和标准化通用夹具。当工件批量较大，精度要求较高时，可以设计专用夹具，但结构应尽可能简单。(2)零件的定位、夹紧部位应不妨碍各部位的加工、刀具的更换以及重要部位的测量。(3)夹紧力应靠近主要支承点或在支承点所组成的三角形内，还要靠近切削部位，并在刚性较好的地方。尽量不要在被加工孔径的上方，以减少零件变形。(4)零件的装卡、定位要考虑到重复安装的一致性，以减少对刀时间，提高同一批零件加工
5、的一致性。单元10 加工中心实训 3 3选择走刀路线选择走刀路线走刀路线是指数控加工过程中刀具相对于工件的运动轨迹和方向，每道工序加工路线的确定是非常重要的，因为它与零件的加工精度和表面质量密切相关。确定走刀路线的一般原则是保证零件的加工精度和表面粗糙度；方便数值计算，减少编程工作量；缩短走刀路线，减少进、退刀时间和其他辅助时间；尽量减少程序段数，减少占用存储空间。单元10 加工中心实训 4 4加工刀具选择加工刀具选择加工中心的主轴转速较普通机床的主轴转速高12倍，某些特殊用途的加工中心，其主轴转速高达数万转每分钟，因此数控刀具的强度与耐用度至关重要。目前，硬质合金、涂镀刀具等已广泛用于加工中
6、心，陶瓷刀具与立方氮化硼刀具也开始在加工中心上应用。一般来说，数控机床所用刀具应具有较高的耐用度和刚度，较好的抗脆性，良好的断屑性能和易更换等特点。例如，在加工中心上进行铣削加工时，选择刀具要注意：平面铣削应选用不重磨硬质合金端铣刀或立铣刀。一般采用二次走刀，第一次走刀最好用端铣刀粗铣，沿工件表面连续走刀。选好每次走刀宽度和铣刀直径，使接刀刀痕不影响精铣精度。加工余量大又不均匀时，铣刀直径应选小些。精加工时铣刀直径要选大些，最好能包容加工面的整个宽度。单元10 加工中心实训 5 5切削用量的确定切削用量的确定 程序编制时，编程人员必须确定每道工序的切削用量。它包括主轴转速、进给速度、切削深度和
7、切削宽度等。切削深度由机床、刀具和工件的刚度确定，在刚度允许的情况下，尽可能使切削深度等于零件的加工余量，以减少走刀次数，提高生产效率。对于精度和表面粗糙度有较高要求的零件，应留有足够的加工余量。单元10 加工中心实训 主轴转速n要根据允许的切削速度V来选择，其计算公式为 式中，n：主轴转速，单位为r/min；V：切削速度，单位为m/min，受刀具耐用度的限制；D：刀具直径，单位为mm。单元10 加工中心实训 进给速度F(mm/min)或进给量(mm/r)是切削用量的主要参数，在主轴转速一定的情况下，进给速度F决定了切削厚度。进给速度要根据零件加工精度和表面粗糙度的要求以及刀具和工件材料选取，
8、并兼顾加工效率。编程中在选择进给量时需注意零件加工中的特殊情况。例如，当加工圆弧段时，切削点的实际进给速度并不等于编程值。单元10 加工中心实训 10.2 加工中心编程指令加工中心编程指令 10.2.1 10.2.1 与坐标系有关的指令与坐标系有关的指令1 1G54G54G59G59指令指令为了编程方便，编程人员可在工件的适当位置确定工件原点(即编程原点)。当工件安装在机床上之后、进行加工之前，必须建立工件原点与机床原点之间的关系，一般用G54G59指令来分别表示不同工件的工件原点，G54G59实际上是6个存储器的地址，其中存储了6个工件原点到机床原点的坐标尺寸，如图10-2所示。单元10 加
9、工中心实训 图10-2 工件坐标原点的设定 单元10 加工中心实训 2 2工件原点的绝对设定指令工件原点的绝对设定指令G92G92G92用于在工件坐标系中设定新的工件坐标原点。在程序中只写G92或写G92 X0 Y0 Z0，则认为刀具当前所处的位置为新的编程原点，随后的各程序段是以G92所定义的编程原点进行计算的。假如在程序中写为G92 X100 Y90 Z0，则认为主轴当前所处的位置在以G92定义的新坐标系中为X100 Y90 Z0，如图10-3所示。若刀具在原坐标系中的位置为X10 Y15，则此时执行G92 X100 Y90的结果是新坐标系的原点移到原坐标系的(90，75)处。应特别注意：
10、执行G92指令后刀具并不移动。单元10 加工中心实训 图10-3 G92设定新的工件坐标原点 单元10 加工中心实训 10.2.2 10.2.2 尺寸单位尺寸单位G20G20、G21G21指令指令 用G20表示以英寸为单位编程，用G21表示以毫米为单位编程，两者都是模态代码，可互相取代。G20、G21必须在程序前设定，用单独的程序段指定，当电源开时CNC的状态与电源关前一样。单元10 加工中心实训 10.2.3 10.2.3 绝对值与增量值编程绝对值与增量值编程G90G90、G91G91G90表示绝对值编程，此时刀具运动的位置坐标是从工件原点算起的。G91表示增量值编程，此时编程的坐标值表示刀
11、具从所在点出发移动的数值，正、负号表示从所在点移动的方向。G90和G91都是模态代码，可互相取代。单元10 加工中心实训 10.2.4 10.2.4 平面选择平面选择G17G17、G18G18、G19G19当进行圆弧切削(G02、G03)或刀具补偿(G41、G42)时，必须先确定切削平面的位置。G17表示切削平面为X、Y轴所形成的平面；G18表示切削平面为X、Z轴所形成的平面；G19表示切削平面为Y、Z轴所形成的平面。单元10 加工中心实训 10.2.5 10.2.5 主轴功能指令主轴功能指令1 1主轴转速主轴转速 主轴转速用S表示，如主轴转速为1000 r/min，则可写为S1000。2 2
12、主轴旋转方向主轴旋转方向 M03表示主轴顺时针旋转，M04表示主轴逆时针旋转，这两个M指令规定在该程序段开始时执行。M05表示主轴停止旋转运动，该指令在该程序段的最后执行。单元10 加工中心实训 10.2.6 10.2.6 进给速度和进给量进给速度和进给量G94表示进给速度，单位是mm/min(或in/min，l in=25.4 mm)。G95表示进给量，单位是mm/r(或in/r)。两者都是模态指令，可互相取代，对加工中心机床，开机后G94自动生效。进给速度、进给量用F表示。当G94有效时，程序中出现F100，表示进给速度为100 mm/min。当G95有效时，程序中出现F1.5，表示进给量
13、为1.5 mm/r。单元10 加工中心实训 10.2.7 10.2.7 换刀指令换刀指令换刀一般包括选刀指令(T)和换刀动作指令(M06)。选刀指令用T表示，其后是所选刀具的刀具号及刀具补偿号。如选用2号刀，调用2号刀补，则写为“T0202”。T指令的格式为T，刀具号允许有两位数，即刀具最多允许有99把。M06是换刀动作指令，数控装置读入M06代码后，送出并执行M05等信息，接着换刀机构动作，完成刀具的自动转换。单元10 加工中心实训 10.2.8 10.2.8 基本运动指令基本运动指令1 1快速定位快速定位G00G00 指令格式：G00 X_ Y_ Z_其中，X、Y、Z为终点坐标(绝对值G9
14、0)或距离(增量值G91)。刀具按机床所提供的，最快的速度运动到指定的坐标点。执行G00，刀具所经过的路径不作严格的要求，可以是空间或平面的折线，也可以是空间或平面的直线，强调刀具必须准确地到达编程点。单元10 加工中心实训 2 2直线插补直线插补G01G01指令格式：G01 X_ Y_ Z_ F_其中，X、Y、Z为终点坐标(绝对值G90)或距离(增量值G91)。刀具严格地沿起点到终点的连线以编程的进给速度(F)作直线运动。单元10 加工中心实训 3 3圆弧插补圆弧插补G02G02、G03G03 G02为刀具沿顺时针走刀切削圆弧。G03为刀具沿逆时针走刀切削圆弧。使用圆弧插补指令需先确定圆弧所
15、在的平面，G17表示插补平面为X、Y两轴所形成的平面，即为开机后的缺省平面；G18为X、Z两轴所形成的平面；G19为Y、Z两轴所形成的平面，如图10-4所示。当从非插补轴的正方向看时，刀具沿顺时针方向运动为G02，反之为G03。单元10 加工中心实训 图10-4 圆弧插补示意 单元10 加工中心实训 指令格式：其中，X、Y、Z为圆弧终点的坐标。圆弧插补编程有两种情况：一种是用圆弧终点和圆心坐标编程，另一种是用圆弧终点和圆弧半径编程。单元10 加工中心实训 圆心坐标是由圆弧起点算起的，即用I表示圆弧起点到圆心的距离在X轴上的投影，J表示圆弧起点到圆心的距离在Y轴上的投影，K表示圆弧起点到圆心的距
16、离在Z轴上的投影。I、J、K均为增量值，它们的方向与X、Y、Z轴的正、负方向相对应。在已知圆弧的起点和终点的情况下，用半径编程，按几何作图会出现两段圆弧，如图10-5所示。从P1到P2点用同样的半径R按顺时针方向可以作出一段圆心角a180的圆弧和一段圆心角a180的圆弧，为了不至于产生歧义，规定用R表示圆心角a180的圆弧，用R表示圆心角a180的圆弧。单元10 加工中心实训 圆弧1编程：G90 G17 G02 X50 Y28 R-22 F120圆弧2编程：G90 G17 G02 X50 Y28 R22 F120对于整圆，其起点和终点重合，用R编程无法定义，只能用圆心坐标编程。图10-6所示圆
17、的编程为：G90 G17 G02 I-40 J0 F150 单元10 加工中心实训 图10-5 半径编程 单元10 加工中心实训 图10-6 整圆编程 单元10 加工中心实训 10.2.9 刀具补偿刀具补偿1刀具长度补偿刀具长度补偿1)刀具长度补偿的概念 刀具长度补偿值是当前刀具与标准刀具的长度差值，如图10-7所示。T01为标准刀，L0为标准刀长度；T02、T03为当前刀，L2、L3为当前刀的长度；DL2为当前2号刀的长度补偿值，DL3为当前3号刀的长度补偿值。设标准刀长为L0，当前刀长为Li，则当前刀的长度补偿值为Li=LiL0。若Li大于0，则表示当前刀比标准刀长；若Li小于0，则表示当
18、前刀比标准刀短。单元10 加工中心实训 图10-7 刀具长度补偿示意 单元10 加工中心实训 2)长度补偿值的获取方法通过试切法，可获得当前刀具的长度补偿值。在机床坐标系(H00)状态，分别使标准刀和当前刀轻微碰到坯料上表面，记下其Z坐标值Z0和Zi，则当前刀的长度补偿值为Li=ZiZ0，如图10-8所示。在图10-8所示的机床坐标系(H00)状态下，标准刀和当前刀分别轻微碰到坯料的上表面，获得CRT动态坐标Z0和Zi，其值均小于0，则当前刀的长度补偿值为Li=ZiZ0，DLi小于0，即当前刀比标准刀短。刀具长度补偿值也可通过机外对刀仪对刀获得。单元10 加工中心实训 图10-8 试切对刀单元
19、10 加工中心实训 3)刀具长度补偿偏置设置 刀具长度补偿是用来补偿刀具长度差值的，当实际刀具长度与编程的标准刀具长度不一致时，可以通过刀具的长度补偿功能实现对刀具长度差值的补偿，只要将实际刀具长度与编程的标准刀具长度之差作为偏置值存入刀具参数存储器中即可。用长度补偿来进行修正可不必改变所编程序。用地址H来指定补偿量存储器的序号(偏置号)，补偿方式需在补偿量(偏置号)存储器中设定，这是一组模态G指令，一旦经过设定后，便一直有效，除非用同组G指令来取代。单元10 加工中心实训 4)建立长度补偿指令格式：G43/G44 Z_ H_说明：G43为长度正向补偿，G44为长度负向补偿；机床通电后，其自然
20、状态为取消长度补偿；偏置号为H00H32或H00H64；H00的偏置量固定为0；长度补偿仅对Z坐标起作用。单元10 加工中心实训 5)取消长度补偿指令格式：G49 说明：取消长度补偿，除用G49指令外，也可以用H00的办法。机床通电后，其自然状态为G49。单元10 加工中心实训 6)长度补偿的特殊情况有的加工中心在绝对值指令(G90)中，当指定的移动量为0时，虽然该程序段同时指定了偏置量，但机床仍然不移动；但在G91状态时，则按表10-1方式运行。有的加工中心无论在G90还是在G91状态，当指定移动量为0时，若程序段同时指定了偏置量，则机床将按表10-1方式运行；也有的加工中心无论是在G90还
21、是在G91状态，当指定移动量为0时，无论程序段中是否指定了偏置量，机床都不会运行。单元10 加工中心实训 表表10-1 移动量移动量(补偿量为补偿量为10.1，偏置号为，偏置号为H01)单元10 加工中心实训 例例10-110-1 加工图10-9所示的3条槽，槽深均为2 mm，用刀具长度补偿指令编程。解：选择8铣刀为1号刀，6铣刀为2号刀。按刀具参数设置方法，将刀具直径输入刀具数据库，并将1号标准刀的长度补偿值设置为0，2号刀相对于1号标准刀的长度差值用长度补偿值自动设置方法设置好。单元10 加工中心实训 图10-9 刀具长度补偿应用实例 单元10 加工中心实训 加工程序见表10-2。表表10
22、-2 刀具长度补偿实例程序刀具长度补偿实例程序 单元10 加工中心实训 2 2刀具半径补偿刀具半径补偿刀具半径补偿一般是指铣刀中心轨迹与工件的实际尺寸之间的距离，且采用半径补偿的方式来设定，补偿量为刀具半径值。如图10-10所示，图样上的尺寸是零件轮廓尺寸，程序按轮廓尺寸来编制，而计算机根据刀具半径的数值自动计算，控制刀具中心向外移动一个刀具半径r后沿虚线移动。这样更换刀具或刀具破损后，只需改变刀具半径补偿值，仍可用原来的程序进行加工。补偿量可以在补偿量存储器中设定(32个或64个)，地址为D。单元10 加工中心实训 图10-10 刀具半径补偿示例单元10 加工中心实训 1)建立刀具半径补偿指
23、令指令格式：G41/G42 G01 _ _ D_ F_其中，、为X、Y、Z中的任意两根轴；F为进给速度。说明：(1)G41为刀具左侧补偿，G42为刀具右侧补偿。根据刀具走刀的方向，当刀具在轮廓的左边时为左侧补偿，刀具在轮廓的右边时为右侧补偿。(2)执行G41/G42事先一定要将刀具半径值存入参数表中，补偿只能在所选定的插补平面内(G17、G18、G19)进行。单元10 加工中心实训 (3)G41/G42后用G01，但有的加工中心用G01或G00均可。(4)刀具补偿指令不能写在G02/G03程序段中，即必须在直线插补方式中加入G41或G42。(5)刀具半径补偿用D代码来指定偏置量，D代码是模态值
24、，一经指定后长期有效，必须由另一个D代码来取代或者使用G40或D00来取消(D00的偏置量永远为0)。(6)刀具半径补偿(G41/G42)和刀具偏置(G45G48)不能在一个程序段中同时存在。(7)D代码的数据有正、负符号，在G41/G42方式中，其关系见表10-3。单元10 加工中心实训 表表10-3 D代码的数据正、负符号代码的数据正、负符号 单元10 加工中心实训(8)在更换刀具时，一般应取消原来的偏置量，如果在原偏置状态下改变偏置量，则会得到如图10-11所示的轨迹。在N2段，A点按N1段偏置量计算转角向量，从N3段开始，B点按N2段偏置量计算转角向量。单元10 加工中心实训 图10-
25、11 偏差不合理造成的轨迹偏差 单元10 加工中心实训(9)加工小于刀具半径的内角或小于刀具半径的沟槽时会产生过切，连续进给时在发生过切的程序段刚开始处会停止，数控装置同时发出警报。如果运行单程序段，则在过切发生处发出警报。单元10 加工中心实训 2)取消刀具补偿指令指令格式：G40 G01 _ _ F_ 说明：系统刚接通或执行过“复位”动作及程序终结时，半径补偿均处于取消状态。此时刀具中心轨迹与编程轨迹一致。一个程序中，在程序终结之前必须用G40指令来取消刀具半径补偿方式，否则在程序结束后，刀具将偏离编程终点一个向量值的距离。单元10 加工中心实训 3)刀具半径补偿的其他用途 如果人为地让刀
26、具中心与工件轮廓相距的不是一个刀具半径，则可以用来处理粗、精加工问题。在粗加工时输入刀具和精加工余量，而在精加工时只输入刀具半径，这样粗、精加工就可以用同一程序。单元10 加工中心实训 10.2.10 10.2.10 固定循环固定循环固定循环主要指孔的循环，包括钻孔、镗孔和攻丝等。1 1固定循环功能概述固定循环功能概述1)固定循环指令固定循环指令见表10-4。单元10 加工中心实训 表表10-4 固定循环指令固定循环指令 单元10 加工中心实训 图10-12 固定循环的动作组成 单元10 加工中心实训 2)固定循环的动作组成如图10-12所示，固定循环一般由下述6个动作组成。(1)X、Y坐标定
27、位。(2)快进到R点。(3)加工孔。(4)孔底动作。(5)返回到R点。(6)返回到初始点。单元10 加工中心实训 3)固定循环的代码组成组成一个固定循环，要用到以下3组G代码。(1)数据格式代码：G90、G91。(2)返回点代码：G98(返回初始点)、G99(返回R点)。(3)孔加工方式代码：G73G89。在使用固定循环编程时，一定要在前面程序段中指定M03(或M04)，使主轴启动。单元10 加工中心实训 4)固定循环指令组的书写格式指令格式：G X_ Y_ Z_ R_ Q_ P_ F_ L_ 说明：(1)G是指G73G89。(2)X、Y指定孔在XY平面的坐标位置(增量或绝对值)。(3)Z指定
28、孔底的坐标值。在增量方式时，是R点到孔底的距离；在绝对值方式时，是孔底的Z坐标值。(4)R在增量方式中是初始点到R点的距离；而在绝对值方式中则是R点的Z坐标值。(5)Q在G73、G83指令中用来指定每次进给的深度；在G76、G87中用来指定刀具的位移量。单元10 加工中心实训 (6)P指定暂停的时间，最小单位为1 ms。(7)F为切削进给的进给率。(8)L指定固定循环的重复次数，如果不指定L，则只进行一次。L=0时机床不动作。(9)G73G89是模态指令，因此，多孔加工时该指令只需指定一次，以后的程序段只给出孔的位置即可。(10)固定循环中的参数(Z、R、Q、P、F)是模态的，当变更固定循环方
29、式时，可用的参数可以继续使用，不需重设。但中间过程中如果有G80指令，则参数均被取消。单元10 加工中心实训 2 2固定循环指令固定循环指令见单元8的具体说明。3 3固定循环中重复次数的使用方法固定循环中重复次数的使用方法在固定循环指令最后，用L地址指定重复次数。在增量方式(G91)中，如果有孔间距相同的若干个相同孔，则采用重复次数来编程是很方便的。采用重复次数来编程时，要采用G91、G99方式。当指令为G81 X-50.0 Z-20.0 R-10.0 L6 F200时，其运动轨迹如图10-13所示。单元10 加工中心实训 图10-13 固定循环重复调用 单元10 加工中心实训 10.2.11
30、 10.2.11 图形变换功能图形变换功能1 1图形放大、缩小图形放大、缩小(G50(G50、G51)G51)该指令需单独编在一个程序段中。指令格式：G51 I_ J_ K_ P_其中I、J、K为缩放比例中心的X、Y、Z坐标值(绝对坐标值)；P为放大、缩小比例值。G50为取消缩放比例指令。缩放不能用于补偿量，并且对A、B、C、U、V、W轴无效。单元10 加工中心实训 2 2图形旋转图形旋转(G68(G68、G69)G69)使用此功能可以使图形旋转一定的角度。指令格式：G68 a_ b_ P_其 中 a、b为 旋 转 中 心 的 坐 标 值；P为 旋 转 角 度，360P360，逆时针方向为正值
31、。G69为图形旋转取消指令。单元10 加工中心实训 3 3镜像加工镜像加工 指令格式：G24 X_ Y_ Z_ A_ B_ C_ U_ V_ W_G25 X_ Y_ Z_ A_ B_ C_ U_ V_ W_ G24建立镜像，由指定坐标轴后的坐标值指定镜像位置，G25指令用于取消镜像。当工件相对于某一轴具有对称形状时，可以利用镜像功能和子程序，只对工件的一部分进行编程，从而加工出对称部分，这就是镜像功能。当某一轴的镜像有效时，该轴执行与编程方向相反的运动。单元10 加工中心实训 10.2.12 10.2.12 用户宏编程用户宏编程 加工中心一般都有用户宏编程功能，用户宏程序与普通程序一样，但宏程
32、序能够利用变量实现各种运算、跳步、呼叫功能。将一组命令所构成的功能像子程序一样登录在内存中，再把这些功能用一个指令作为代表，执行时只需写出这个代表指令，就可以执行其功能。在这里，所登录的一组指令称为用户宏主体(或用户宏程序)，简称为用户宏(Custom Macro)。这个代表指令称为用户宏指令，也称为宏调用指令。使用时，操作者只要会使用用户宏指令即可，而不必去理会用户宏主体。单元10 加工中心实训 用户宏的最大特征有以下几个方面：(1)可以在用户宏主体中使用变量。(2)可以进行变量之间的演算。(3)可以用用户宏指令对变量进行赋值。使用用户宏时的主要方便之处在于：由于可以用变量代替具体数值，因而
33、在加工同一类工件时，只需将实际的值赋予变量即可，而不需对每一个零件都编一段程序。单元10 加工中心实训 10.3 参考点返回、换刀点设置与自动换刀参考点返回、换刀点设置与自动换刀 10.3.1 10.3.1 参考点返回参考点返回见单元8操作。单元10 加工中心实训 10.3.2 10.3.2 换刀点设置与自动换刀换刀点设置与自动换刀1 1换刀点设置换刀点设置由于加工中心采用自动换刀，因此换刀点应根据机床的加工空间大小、工件的大小及在工作台上的装夹位置、被更换刀具的尺寸以及换刀动作的最大空间范围等进行合理的选择，要避免换刀时产生干涉，也要使刀具在换刀前后的空行程最小。单元10 加工中心实训 2
34、2自动换刀装置自动换刀装置(ATC)(ATC)的操作的操作机床在自动运行中，ATC换刀的操作是靠执行换刀程序自动完成的。当手动操作机床时，ATC的换刀由人工操作完成或采用MDI工作方式完成。在机床的操作面板上设有“ATC”按钮，它的右侧有“ATC”指示灯。ATC按钮具有两方面的功能。单元10 加工中心实训 1)使刀库返回参考点机床在JOG、HANDLE和STEP某一种手动方式时，按下“ATC”按钮，则刀库返回参考点，即刀库上的1号刀套定位在换刀位置上。在以下三种情况下，需要进行刀库返回参考点的操作：(1)在向刀具存储器输入刀号之前，应使刀库返回参考点。(2)在调整刀库时，如果刀库不在定位位置上
35、则应使刀库返回参考点。(3)在机床通电之后或是在机床和刀库调整结束、自动运行开始之前，应使刀库返回参考点。单元10 加工中心实训 2)在MDI方式时用于换刀首 先 用 手 动 方 式 使 Z轴 返 回 参 考 点；再 将“MODE SELECT”工作方式选择开关置于MDI方式，输入“M19”指令，完成主轴定向。仍然在MDI方式，按下“ATC”按钮，使得换刀运动连续动作，即主轴上的刀具与换刀位置处的刀具交换，但刀库不转动。在MDI方式下操作ATC：将“MODE SELECT”开关置于MDI方式，可进行下面的操作：(1)此时Z轴已返回参考点，输入“M06”指令，得到刀具交换的连续动作。“M06”指
36、令中包含了主轴定向的动作。这时的换刀动作与在MDI方式时使用“ATC”按钮换刀相同。单元10 加工中心实训(2)输入T，使刀库转动，并将插有T的刀套定位在换刀位置上。(3)输入TM06，在Z轴已返回参考点的前题下，首先将现在位于换刀位置上的刀具和主轴上的刀具进行交换，之后刀库转动，将Txx刀具转到换刀位置上。(4)在执行了Z轴返回参考点和主轴定向以后，使用M80M89指令，便可以得到ATC的分解动作。由于ATC各分解动作之间具有互锁关系，因此若在换刀过程中途停止换刀运动，则当恢复工作时，需要根据动作顺序，使用M80M89中的指令，将换刀动作分步完成，才能继续进行自动循环。单元10 加工中心实训
37、 10.4 加工中心编程与加工训练加工中心编程与加工训练 10.4.1 10.4.1 加工实例加工实例在预先处理好的100 mm100 mm80 mm合金铝锭毛坯上加工图10-14所示的零件，其中正五边形外接圆直径为80 mm。单元10 加工中心实训 图10-14 加工中心加工训练实例 单元10 加工中心实训 1 1工艺分析工艺分析本例中毛坯较为规则，采用平口钳装夹即可，选择以下4种刀具进行加工：1号刀为20 mm两刃立铣刀，用于粗加工；2号刀为10 mm中心钻，用于打定孔位；3号刀为?16 mm三刃立铣刀，用于内外轮廓精加工；4号刀为10 mm钻刀，用于加工孔。通过测量刀具，设定补偿值用于刀
38、具补偿。该零件的加工工艺为：加工90 mm90 mm15 mm的四边形加工五边形加工40 mm的内圆精加工四边形、五边形、40 mm的内圆加工4个10 mm的孔。单元10 加工中心实训 2 2编程说明编程说明手工编程时应根据加工工艺编制加工的主程序，零件的局部形状由子程序加工。该件由1个主程序和5个子程序组成，其中，P1001为四边形加工子程序，P1002为五边形加工，子程序，P1003为圆形加工子程序，P9888为中心孔加工子程序，P9777为加工孔子程序。用CAD/CAM软件系统辅助编程。首先进行零件几何造型，生成零件的几何模型，如图10-15所示。然后用CAM软件再生成NC程序。本例先从
39、Pro/E中造型，用IGES格式转化到MasterCAM9.2中(也可以直接用MasterCAM进行零件几何造型)，由MasterCAM生成NC程序。单元10 加工中心实训 图10-15 三维实体模型单元10 加工中心实训 3NC程序程序 表表10-5 加工中心实例参考程序加工中心实例参考程序 单元10 加工中心实训 表表10-5 加工中心实例参考程序加工中心实例参考程序 单元10 加工中心实训 表表10-5 加工中心实例参考程序加工中心实例参考程序 单元10 加工中心实训 表表10-5 加工中心实例参考程序加工中心实例参考程序 单元10 加工中心实训 表表10-5 加工中心实例参考程序加工中
40、心实例参考程序 单元10 加工中心实训 10.4.2 10.4.2 能力训练能力训练1 1思考题思考题 10-1 刀具长度补偿值的定义是什么？长度补偿值大于零、小于零、等于零分别表示什么意义？标准刀的长补值应为多少?10-2 G73、G81、G82均是钻孔循环，其孔底动作、返回速度是否一样?单元10 加工中心实训 2加工训练加工训练 项目一项目一 加工中心的编程及基本操作训练加工中心的编程及基本操作训练 一、实训目的及要求一、实训目的及要求(1)了解加工中心加工零件的工艺路线；(2)熟悉加工中心的编程指令及方法；(3)掌握加工中心的基本操作。二、实训仪器及设备二、实训仪器及设备(1)各种工装卡
41、具及量具；(2)配置FANUC(或SIEMENS、华中)系统的加工中心一台。单元10 加工中心实训 三、实训内容三、实训内容完成图10-16、10-17所示零件的加工。要求：(1)制定加工工艺(选择刀具、夹具、切削用量、工艺路线)；(2)编制加工程序；(3)完成零件加工；(4)撰写实训报告。单元10 加工中心实训 图10-16 单元10 加工中心实训 图10-17 单元10 加工中心实训 项目二项目二 数控铣削综合实训数控铣削综合实训 一、实训目的一、实训目的(1)(1)了解典型零件数控车削加工的基本工艺过程；了解典型零件数控车削加工的基本工艺过程；(2)(2)训练学生较为复杂零件数控车削加工
42、程序的编制能力；训练学生较为复杂零件数控车削加工程序的编制能力；(3)(3)培养学生质量控制意识；培养学生质量控制意识；(4)熟悉工、卡量具的使用。熟悉工、卡量具的使用。单元10 加工中心实训 二、实训要求二、实训要求(1)选用合理的刀具和切削用量，加工方案及加工路线正确，工序安排合理，程序正确科学；(2)正确操作机床，加工的零件尺寸符合图样要求；(3)安全生产。单元10 加工中心实训 三、实训仪器设备三、实训仪器设备(1)(1)各类数控铣床及加工中心若干台；各类数控铣床及加工中心若干台；(2)(2)常用工装、夹具及量具；常用工装、夹具及量具；(3)(3)铣削刀具、刀柄等。铣削刀具、刀柄等。四
43、、实训内容四、实训内容完成图完成图XSX-1XSX-7所示零件的数控加工。所示零件的数控加工。单元10 加工中心实训 五、实训步骤五、实训步骤(1)零件图样分析，明确加工要求、难点，确定加工方法；(2)制定加工工艺。包括加工设备的选择、加工路线的确定、工序工步的设计、装夹方案的设计、刀具的选择、切削用量的选取等；(3)零件图形数据的编程化处理；(4)编写加工程序；(5)程序调试校验；(6)刀具准备；单元10 加工中心实训(7)工件装夹找正；(8)对刀；(9)首件试切加工；(10)零件测量；(11)工艺及程序修改，刀具调整；(12)零件加工；(13)质量检验；(14)机床、工具及工作场所整理。单
44、元10 加工中心实训 六、撰写实训报告实训报告中除包含零件图样、工艺方案、加工程序等内容外，还需写明加工过程中遇到的问题、解决的方法、零件质量检验结果等。以期通过总结，不断积累加工经验，培养职业技能。单元10 加工中心实训 图XSX-1 铣削实训零件1 单元10 加工中心实训 图XSX-2 铣削实训零件2 单元10 加工中心实训 图XSX-3 铣削实训零件3 单元10 加工中心实训 图XSX-4 铣削实训零件4 单元10 加工中心实训 图XSX-5 铣削实训零件5 单元10 加工中心实训 图XSX-6 铣削实训零件6 单元10 加工中心实训 图XSX-7 铣削实训零件7 单元10 加工中心实训 图XSX-8 铣削实训零件8 单元10 加工中心实训 图XSX-9 铣削实训零件9 单元10 加工中心实训 图XSX-10 铣削实训零件10 单元10 加工中心实训 图XSX-11 铣削实训零件11 单元10 加工中心实训 图XSX-12 铣削实训零件12
