加工中心加工工艺.docx

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加工中心加工工艺

加工中心加工工艺、换刀程序综合应用

一、实训目的

（1）熟悉加工中心机床的操作面板和控制软件；

（2）掌握加工中心机床的基本操作方法和步骤；

（3）熟悉加工中心机床的结构组成、换刀动作实现机理；

（4）熟练掌握程序的输入调试过程； 

二、预习要求

　　认真阅读加工中心机床组成、换刀装置、位置调整、坐标系设定等章节内容。

三、实训理论基础

1.加工中心的Z向对刀

　　加工中心的Z向对刀一般有以下三种方法：

　　1）机上对刀方法一

　　这种对刀方法是通过对刀依次确定每把刀具与工件在机床坐标系中的相互位置关系。

其具体操作步骤如下（如图11-1所示）。

图11-1机上对刀方法一

（1）把刀具长度进行比较，找出最长的刀作为基准刀，进行Z向对刀，并把此时的对刀值（C）作为工件坐标系的Z值，此时H03=0。

（2）把T01、T02号刀具依次装在主轴，通过对刀确定A、B的值作为长度补偿值。

（3）把确定的长度补偿值填入设定页面，正、负号由程序中的G43、G44来确定，当采用G43时，长度补偿为负值。

　　这种对刀方法的对刀效率和精度较高，投资少，但工艺文件编写不便，对生产组织有一定影响。

2）机上对刀方法二

　　这种对刀方法的具体操作步骤如下（见图9-16）：

（1） XY方向找正设定如前，将G54中的XY项输入偏置值，Z项置零。

（2）将用于加工的T1换上主轴，用块规找正Z向，松紧合适后读取机床坐标系Z项值Z1，扣除块规高度后，填入长度补偿值H1中。

　　（3）将T2装上主轴，用块规找正，读取Z2，扣除块规高度后填入H2中。

　　（4）依次类推，将所有刀具Ti用块规找正，将Zi扣除块规高度后填入Hi中。

（5）编程时，采用如下方法补偿：

T1；

G91G30Z0；

M06；

G43H1；

G90G54G00X0Y0；

Z100；

…（以下为一号刀具的走刀加工，直至结束）

T2；

G91G30Z0；

M06；

G43H2；

G90G54G00X0Y0；

Z100；

…（二号刀的全部加工内容）

…M5；

M30；

3）机外刀具预调＋机上对刀

　　这种对刀方法是先在机床外利用刀具预调仪精确测量每把刀具的轴向和径向尺寸，确定每把刀具的长度补偿值，然后在机床上用最长的一把刀具进行Z向对刀，确定工件坐标系。

　　这种对刀方法对刀精度和效率高，便于工艺文件的编写及生产组织，但投资较大。

2.对刀数据的输入

（1）根据以上操作得到的对刀数据，即编程坐标系原点在机床坐标系中的X、Y、Z值，要用手动方式输入到G54～G59中存储起来。

操作步骤如下：

①按【MENUOFFSET】键。

②按光标移动键到工件坐标系G54～G59。

③按【X】键输入X坐标值。

④按【INPUT】键。

⑤按【Y】键输入Y坐标值。

⑥按【INPUT】键。

⑦按【Z】键输入Z坐标值。

⑧按【INPUT】键。

（2）刀具补偿值一般采用MDI（手动数据输入）方式在程序调试前输入机床中。

一般操作步骤如下：

　　①按【MENUOFFSET】键。

　　②按光标移动键到补偿号。

　　③输入补偿值。

　　④按【INPUT】键。

四、实训仪器及设备

（1）JM650加工中心1台

（2）120x100x20金属板料1块

（3）基本装夹工具、刀具1套 

五、实训内容及步骤

1.零件图分析

　　如图11-2所示凸台零件图，毛坯是经过预先铣削加工过的规则合金铝材，尺寸为96mm×96mm×50mm。

按图样要求加工90×90见方、五边形、4×10孔、Φ400＋0.02孔。

图11-2凸台零件

图11-3加工路线

（a）四边形外轮廓加工路线；（b）五边形外轮廓加工路线；（c）圆形内轮廓加工路线

表11-1中对同一刀具采用了不同的刀径补偿值是为了逐步切除加工余量，是加工中心常采用的一种切削方法。

对于钻头类刀具，不需要测定直径方向的值，但要注意两切消刃是否对称等问题。

将表11-1中的数值输入控制装置内存的刀补表（OFFSET）中，以备切削加工时使用。

测量完毕的刀具就可以装在刀库上，安装时注意把刀具装到刀库的对应位置上，具体对应关系可查阅刀具诊断地址表。

表11-1刀 具 补 偿 值

3.确定加工坐标原点

　　加工坐标原点定为零件中心上表面。

4.数据查询

　　利用CAD软件查询基点坐标可知，各基点坐标分别为：

A（－23.512，－31.944）、B（－37.82，12.36）、C（0，40）、D（37.82，12.36）、E（23.512，－31.944）。

5.编写加工程序

程序解释

O0018；第18号程序

T01；

M98P8999；调O8999号子程序（交换刀具子程序）

G00G17；粗加工

M03S796H01T02；

M98P8998；调O8999号子程序（刀具接近加工子程序）

Y-60.0；

Z5.0；

G01Z-14.8F200；

D11F318；

M98P2001；调O2001号子程序（加工四边形子程序）

Z-9.8

D12；

M98P2002；调O2002号子程序（加工五边形子程序）

Z10.0；

X0Y0；

G01Z-15.8F200；加工圆

X9.8F318；

G03I-9.8；

G01X0；

G00Z100.0；

M98P8999；调O08999号子程序（交换刀具）

M03S1194H02T03；精加工

M98P8998；

Y-60.0；

Z5.0；

G01Z-15.0F200；

D21F239；

M98P2001；调O2001号子程序（加工四边形子程序）

Z-9.9；

D22；

M98P2002；调O2002号子程序（加工五边形子程序）

Z-10.0；

D21；

M98P2002；

Z10.0；

X0Y0；

G01Z-15.9F200；

D22；

M98P2003；调O2003号子程序（加工圆形子程序）

Z-16.0；

D21；

M98P2003；

G00Z100.0；

M98P8999；

M03S3135H03T04；中心孔加工

M98P8998；

G90G98G81X-35.0Y-35.0Z-18.0R-5.0F200；

Y35.0；

X35.0；

Y-35.0；

G80X0Y0；

M98P8999；

M03S1659H04T99；孔加工

M98P8999；

G90G98G73X-35.0Y-35.0Z-25.0R-5.0Q5.0F200；

Y35.0；

X35.0；

Y-35.0；

G00G80X0Y0；

M30；程序结束

O2001；四边形子程序，加工路线如图11-3（a）所示

G90G00G41X15.0；

G03X0Y-45.0R15.0；

G01X-35.0；

G02X-45.0Y-35.0R10.0；

G01Y35.0；

G02X-35.0Y45.0R10.0；

G01X35.0；

G02X45.0Y35.0R10.0；

G01Y-35

G02X35Y-45R10；

G01X0；

G03X-15.0Y-60.0R15.0；

G00G40X0；

M99；

O2002；五边形子程序，加工路线如图11-3（b）所示

G90G00G41X28.056；

G03X0Y-31.944R28.056；

G01X-23.512；

X-37.82Y12.36；

X0Y40;

X37.82Y12.36；

X23.512Y-31.944；

X0；

G03X-28.056Y-60.0R28.056；

G00G40X0；

M99；

O2003；圆形子程序，加工路线如图11-3（c）所示

G90G01G41X9.0Y-10.0F239；

X10.0；

G03X20Y0R10；

I-20.0；

X10.0Y10.0R10.0；

G01G40X0Y0；

M99；

O8998；刀具接近加工子程序

G90G54X0Y0；

G43Z100.0M08；

M99；

O8999；交换刀具子程序

M09；

G91G30Z0M05；

G49M06；

M99；返回主程序

6.程序校验

　　填写程序单和输入程序后，必须对程序的内容进行检查、校验，具体方法为：

首先检查功能指令代码是否多、错、漏，其次检查刀具半径、长度补偿地址号，再验算数据是否计算有误，正负号等是否正确，然后可以用图形模拟显示来检验程序的路径是否正确。

7.对刀

　　由于刀具的长度及刀具的半径已在刀具预调仪上测出，对刀时应用前述对刀方法之三（机外刀具预调＋机上对刀）对刀，即在机床上用最长的一把刀具进行Z向对刀，确定工件坐标系的Z值。

　　注意：

工件坐标系的Z值＝对刀时机床坐标系的显示值－刀具长度值。

　　其余各刀的长度补偿值及半径补偿值，直接填入补偿的设定页面即可。

8.切削加工

试切削前不仅需要输入程序，还要进行下列工作：

（1）安装刀具、刀柄。

（2）装夹具、毛坯及有关对刀调整工作。

在加工中心工作台安装夹具后，如果对刀点设在夹具上，即可进行对刀工作；如果对刀点设在零件毛坯上，则需将零件装上，再进行对刀。

现工件坐标原点与对刀点重合，并设置在工件上，此时，在钻夹头刀柄上夹上带有千分表的表杆，并装在主轴上。

手动移动工作台，使千分表的触点与工件已加工内孔圆周表面相接触，回转主轴进行调整，使主轴中心线与内孔中心线相重合，并记录下此时机床的X、Y坐标值。

Z向对刀使用前述机上对刀方法一，找出最长的刀作为基准刀，进行Z向对刀，并把此时的对刀值作为工件坐标系的Z值，此把刀的长度补偿值为0。

把其余刀具依次装在主轴上，通过对刀确定每把刀相对于基准刀长度的差值作为长度补偿值。

 若编程时使用G43，则长度补偿值应为负值。

最后设定对刀值、长度补偿值以及半径补偿值。

（3）加工零件的试切削。

当刀具、夹具、毛坯程序等一切都准备就绪后，即可进行工件试切削工作。

首先将机床锁住，空运行程序，检查程序中可能出现的错误。

其次，可利用机床Z轴锁住的功能，检查刀具在X、Y平面内走刀轨迹的情况以便发现走刀轨迹的错误。

一般试切工件时，多采用单段运行，并将G00快速移动速度调慢，以便发生程序错误时引起碰撞事故而紧急停车。

在试切工件进行中，同时观察屏幕上显示的程序、坐标位置、图形显示等，以便确认各程序段的正确性。

　　首件试切完毕后，应对其进行全面的检测，必要时进行适当的修改或调整机床，直到加工件全部合格后，程序编制工作才算结束，并且应将已经验证的程序及有关资料进行妥善保存，便于以后的查询和总结。

六、注意事项：

（1）回参考点时应先走Z轴，待提升到一定高度后再走向X、Y轴，以免碰撞刀、夹具；

（2）手动或自动移动过程中若出现超程报警，必须转换到“手动”方式，然后按反方向轴移动按钮，退出超程位置，再按“RESET”复位键解除报警。

七、实训报告要求：

（1）加工中心的刀库形式有哪些？

（2）机械手自动换刀分为几个动作步骤？

（3）说说加工中心编程和数控铣床编程的主要区别。

（4）怎样操作将刀具按号装入刀库中？

（5）编写加工图示零件的程序。