课题7：加工中心认识项目

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1、课题7:加工中心认识项目7.1任务:定位孔板的加工定位孔板零件如图2。1所示,在400mm300mmm板料上加工4个07通孔、2个4H7盲孔、4个10的螺纹孔,零件上下表面和台阶面已加工至尺寸。图2.1。1 定位孔板零件图7。2加工中心加工对象加工中心是在数控铣床的基础上发展起来的.它和数控铣床有很多相似之处,主要区别在于增加了刀库和自动换刀装置，能自动更换刀具对工件进行多工序加工.通过在刀库上安装不同用途的刀具，加工中心可在一次装夹中实现零件的铣、钻、镗、铰、攻螺纹等多工序加工。随着工业的发展，加工中心将逐渐取代数控铣床,成为一种主要的加工机床.7.换刀相关指令与长度补偿指令。自动返回参考点

2、G指令 机床参考点(R），是机床上一个特殊的固定点，一般位于机床坐标系原点的位置，可用28指令移动刀具到这个位置.在加工中心上，机床参考点一般为主轴换刀点,使用自动返回参考点G28指令主要用来进行刀具交换准备。格式:G28 X_Y_Z_； 式中,X、Y、为中间点在工件坐标系中的坐标值。该指令将刀具以快速移动速度向中间点（ Z）定位，然后从中间点以快速移动的速度移动到原点。如G0 100.0 Y10.，执行该程序段时，刀具从当前点移动到参考点的路线如图2。.5所示。在立式加工中心编程中，G9128 Z0比较常见,该程序段表示主轴由当前坐标（中间点,X、坐标保持不变）快速移动到机床坐标系的Z轴零点

3、。G90 G28 Z0则表示主轴快速移动到工件坐标系的轴零点(中间点，X、Y坐标保持不变），然后快速移动到机床坐标系的Z轴零点。在G28中指定的坐标值（中间点）会被记忆，如果在其他的28指令中，没有指定坐标值，就以前G28指令中指定的坐标值为中间点。3换刀功能及应用(1)T指令T指令用来选择机床上的刀具，如T02表示选2号刀,执行该指令时刀库将2号刀具放到换刀位置做换刀准备.（2）M06 指令M06 指令实施换刀,即将当前刀具与T指令选择的刀具进行交换。(3）自动换刀程序的编写 无机械手的加工中心换刀程序T0 M0或M06 T2;换刀程序的含义:将2号刀具安装到主轴上。换刀过程：先把主轴上的旧

4、刀具送回到它原来所在的刀座上去，刀库回转寻刀，将2号刀转换到当前换刀位置,再将2号刀装入主轴.无机械手换刀中,刀库选刀时，机床必须等待，因此换刀将浪费一定时间。 带机械手的加工中心换刀程序T0；刀库选刀（选2号刀） 使用当前主轴上的刀具切削 M06；实际换刀,将当前刀具与2号刀进行位置交换（号刀到主轴） 使用当前主轴上的刀具切削T0； 下一把刀准备（选5号刀） 使用当前主轴上的刀具切削这种换刀方法，选刀动作可与前一把刀具的加工动作相重合，换刀时间不受选刀时间长短的影响，因此换刀时间较短。4刀具长度补偿（1）长度补偿的目的刀具长度补偿功能用于在Z轴方向的刀具补偿,它可使刀具在Z轴方向的实际位移量

5、大于或小于编程给定位移量.有了刀具长度补偿功能，当加工中刀具因磨损、重磨、换新刀而长度发生变化时，可不必修改程序中的坐标值,只要修改存放在寄存器中刀具长度补偿值即可。其次，若加工一个零件需用几把刀，各刀的长度不同,编程时不必考虑刀具长短对坐标值的影响,只要把其中一把刀设为标准刀，其余各刀相对标准刀设置长度补偿值即。（）长度补偿指令格式：G43（G4) G00（G01） Z H ;G49 G00(G) Z ；G43为刀具长度正补偿，G4为刀具长度负补偿，G49为取消刀具长度补偿指令,均为模态G代码.格式中,Z值是属于G0或G01的程序指令值。H为刀具长度补偿寄存器的地址字,它后面的两位数字是刀具

6、补偿寄存器的地址号,如H01是指01号寄存器，在该寄存器中存放刀具长度的补偿值。在G7的情况下，刀具长度补偿G43、G44只用于Z轴的补偿，而对轴和Y轴无效。执行G43时，Z基准刀=指令值+H ；执行G4时，Z基准刀Z指令值H 。例:钻图2.。6所示的孔，设在编程时以主轴端部中心作为基准刀的刀位点。钻头安装在主轴上后,测得刀尖到主轴端部的距离为10mm,刀具起始位置如图中所示。钻头比基准刀长00mm,将00作为长度偏置量存入H01地址单元中。加工程序为:N102 X0 0 Z0; 坐标原点设在主轴端面中心N0 S0 ; 主轴正转NG0 43 G00 245 H0;钻头快速移到离工件表面5m处4

7、0 Z270 F60; 钻头钻孔并超出工件下表面5N50 G9 G00； 取消长度补偿，快速退回图2.6 刀具长度补偿实例在N30程序段中，通过G43建立了刀具长度补偿。由于是正补偿，基准刀刀位点（主轴端部中心)到达的Z轴终点坐标值为（-4+（H01）)mm=145mm，从而确保钻头刀尖到达-245m处.同样,在N0程序段中，确保了钻头刀尖到达-70处.在N50中,通过G9取消了刀具长度补偿，基准刀刀位点(主轴端部中心)回到轴原点,钻头刀尖位于100处。（3）刀具长度补偿量的确定方法一： 依次将刀具装在主轴上，利用Z向设定器确定每把刀具Z轴返回机床参考点时刀位点相对工件坐标系Z向零点的距离，如

8、图2.1.7所示的A、C（A、B、C均为负值，即各刀具刀位点刚接触工件坐标系Z向零点处时显示的机床坐标系Z坐标),并记录下来。图2。17 刀具长度补偿量的确定 选择一把刀作为基准刀(通常为最长的刀具），如图中的0，将其对刀值C作为工件坐标系中Z向偏置值，并将长度补偿值H03设为。确定其他刀具的长度补偿值，即H01=C,H02=BC。当用G43时，若该刀具比基准刀长则取正号,比基准刀短取负号;用G44时则相反。方法二：工件坐标系中（如G54)Z向偏置值设定为0，即基准刀为假想的刀具且足够长，刀位点接触工件坐标系向零点处时显示的机床坐标系Z值为零. 通过机内对刀，确定每把刀具刀位点刚接触工件坐标系

9、Z向零点处时显示的机床坐标系Z坐标（为负值),G43时就将该值输入到相应长度补偿号中即可,G44时则需要将坐标值取反后再设定为刀具长度补偿值。74任务决策和执行 1.图样分析根据图样需加工430H7导柱孔，孔距为000。015、20。5，孔边距500.015，孔轴线对底面的垂直度公差为0.01,表面粗糙度为am；0H7孔，孔距为1015,表面粗糙度为.6;4Ml0螺纹孔,深25。零件上下表面和台阶面已加工至尺寸。2工艺分析与设计07导柱孔为7级精度孔，垂直度要求为0。mm，底孔可钻削完成,考虑其垂直度要求,采用镗孔加工消除钻孔时产生的轴线偏斜影响，最后用铰刀完成孔的精加工.2407孔为盲孔,孔

10、底为平面,精度为7级，可采用钻孔、粗铣、精铣孔方式完成。螺纹孔钻底孔，然后攻螺纹完成.工艺过程如下：) 钻中心孔 因钻头定位性不好，先采用中心钻钻出中心孔。 2)钻底孔 用29钻头钻出430H底孔,240H7孔钻深到9。8m，用8。m钻头钻出4M0螺纹底孔。 ) 粗铣孔 用25mm立铣刀粗铣240H7到39.8m，切削深度分两层完成。 4） 镗孔 用29.8m镗刀对7孔进行镗孔,纠正钻孔时轴线的偏斜,并且保证铰孔时加工余量.5） 铰孔 用铰刀铰430H7到尺寸。 6） 精铣孔 用5mm立铣刀精铣40H孔到尺寸. 7)攻螺纹孔 用10mm丝锥攻螺纹到尺寸。 3装夹方案用精密平口钳装夹工件,保证工

11、件下表面水平,基准面与X向平行，夹紧时注意工件是否产生上浮。 4.刀具与工艺参数 见表21、表22.表2- 数控加工刀具卡单 位数控加工刀具卡片产品名称零件图号零件名称程序编号序号刀具号刀具名称刀 具补偿值刀补号直径长度半径长度半径长度101中心钻mmH00麻花钻9mmH02303麻花钻.5mmH034T立铣刀25mm126D455镗刀29m0606铰刀0H706707丝锥M0H07T04立铣刀25mm2.5(根据测量值定)H0表5-2 数控加工工序卡单 位数控加工工序卡片产品名称零件名称材 料零件图号工序号程序编号夹具名称夹具编号设备名称编制审核工步号工步内容刀具号刀具规格主轴转速/（r/i

12、n）进给速度/(m/mi）背吃刀量/mm1钻所有孔的中心孔T015m中心钻5302钻30H底孔，钻07底孔深度到29。8mT022mm麻花钻300303钻1螺纹底孔T038.5mm麻花钻600604粗铣240H孔到39m,深度28 mm425mm立铣刀401605镗430H孔到2。8 mmT0.m镗刀300506精铰430孔到尺寸T06307铰刀800精铣240孔到尺寸0425mm立铣刀608攻M1螺纹T07M10丝锥600(）程序编制工件坐标系、Y轴原点设置在工件右下角，Z轴原点设在零件最高表面上。程序如下(立式加工中心，无机械手换刀)。O010； 主程序名N10 G1 G21 G40 54

13、G0 G90 G94; 程序初始化20 G2G91Z0； 回换刀点N 0 9 G54X0.0 50.0 M03 400； 建立工件坐标系，快速定位到点40 G3 100 H01; 长度补偿N0 G9G81Z-16。 -5.0 0； 中心钻孔循环N6 Y20.0； N0 3500； 8Y00； 9 G99 X-10 Z6。0 R.0; N10 Y25。0； 110 X-260。； 1 50； Y1500；N140 X-140;N150 G80 M05；N10 G28 G91 Z0； 回换刀点170G8X0 Y0；N10 T0 M06; 换2号刀N1900 G90G54 X-50.Y5.00 S3

14、00；N200G43 Z10 H0； N210 9 8 Z9。0 15. Q5 F30； 钻0底孔N22250.0；N230 X。0；N24 Y0。；250G8；N260 G0 X1400 Y50。;70G99 G8 Z29. R5。 Q5.0F30; 钻4底孔 N20 X26。;29G80M0;N0 G2 G91 0；31 G28 X Y0；20 T03M06； 换3号刀N33G00 G9G4 X40。0 。0M0360；N340 3Z10H03； 350 G99 83Z28.0 R5。 Q5。 F6； 钻0螺纹底孔360 Y200；N370-2600；N380Y0.；N39 G805N40

15、G2 G91 Z0;N410 G28 Y0;N40 T04 M06; 换4号刀 N4000 G9G4 X-4。 Y1500 M03S； 定位在第一个4孔上N40 G3 Z504; 铣刀长度补偿N450 Z5.0；N60 G01 Z150F60； 第一次铣削深度下刀N470 G91G4 X5. Y15。0 D; N8 M98 0001； 调用铣削子程序 N490 90 Z29。8 F16； 第二次铣削深度下刀 N500 01G91 G41 X5。0 Y1. D0； N510 98 P00; 调用铣削子程序 N52 0 G00 X26。0 Y10.0； 定位在第二个40孔上N3 01 Z15。0

16、10； 第一次铣削深度下刀N5G9 41 X50Y15。 D04； 550M98 001； 调用铣削子程序60 G9G0 Z-98 F16； 第二次铣削深度下刀 N57 9 G41 。0Y5.0 D04;50 9 P00; 调用铣削子程序90M05；N600 G28 G91 Z0;N610 28X0 0；620 T05 M; 换5号刀 N3000 G54 X50 Y.0 M3S300;N64G43Z10H05；5098 G85 Z75。05.0 F; 粗镗30孔N625。0;6-350。0；N68 Y50；90 G80 M05;7 G91 Z0;N1 G28 X Y0;720 T6 M06;

17、换6号刀30G00 G9 G5 X-5Y5.0 M03 S8； 铰30孔N7G3Z10. 06；N750 8 G Z75。0R-5. F30;N76 00;770 X-350。；N780 Y5。；N790G2 91 Z0；8 80M05;N810 G8 G1 Z；N82 G28 X0Y;N83T04M06； 换号刀N840G00 G0G54 X10.0 50。0 400;定位在第一个40孔上N85G3 Z500 H4； N80Z1。0;N87G Z0.0 16;N8 G91 G4 X5.0 -15。0D05; 半径补偿D05 N890 M8 P00; 调用铣削子程序,精铣孔 N0G00 200

18、Y1； 定位在第二个4孔上N910 G Z-30.0；920 1 G9 G0Y-1. 5； 半径补偿5 N930 M98P001; 调用铣削子程序,精铣孔N4 05；N950 G8G Z0；90 G8X Y；N0 07 M06; 换7号刀98 G00G0 G54X-14. Y0。0M03 60； 定位在第一个螺纹孔上N99043 Z10.0 H0;N1009G4 25.0 5。F0; 攻螺纹N101 Y250。;N1020 X26;N103 50.0；N14 80 05；1050G28 G91Z0;N060 G28X0 0； N100 M30; 程序结束铣削子程序:O000; N1 G1 G0 X15. Y150 15 0； 20 I-20。0J0； 30 15.0 50 R15.0； N40G40 。0 15。0； N5G90 G00 Z0。0; N3 M9； 练习:加工图示端盖零件，单件。材料为HT00,毛坯尺寸为7m11mm0，分析该零件加工中心加工工艺(如零件图分析、装夹方案、加工顺序、刀具卡、工艺卡等),进行程序编写和调试，完成零件加工或仿真加工。文中如有不足，请您见谅！8 / 8