课题：加工中心认识项目.doc

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2.1.1所示，在400mm300mm70mm板料上加工4个30H7通孔、2个40H7盲孔、4个M10的螺纹孔，零件上下表面和台阶面已加工至尺寸。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。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。聞創沟燴鐺險爱氇谴净。7.3换刀相关指令与长度补偿指令1自动返回参考点G28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G28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。残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。格式：G28 X_Y_Z_； 式中，X、Y、Z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(X Y Z )定位，然后从中间点以快速移动的速度移动到原点。如G90 G28 X100.0 Y100.0,执行该程序段时，刀具从当前点移动到参考点的路线如图2.1.5所示。酽锕极額閉镇桧猪訣锥。在立式加工中心编程中，G91 G28 Z0比较常见，该程序段表示主轴由当前Z坐标（中间点，X、Y坐标保持不变）快速移动到机床坐标系的Z轴零点。G90 G28 Z0则表示主轴快速移动到工件坐标系的Z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。彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。在G28中指定的坐标值（中间点）会被记忆，如果在其他的G28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。謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。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T02 M06或M06 T02；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。厦礴恳蹒骈時盡继價骚。 带机械手的加工中心换刀程序T02； 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（2号刀到主轴） 使用当前主轴上的刀具切削T05； 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。茕桢广鳓鯡选块网羈泪。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。鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。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。籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。（2）长度补偿指令格式：G43(G44) G00(G01) Z H ；G49 G00(G01) Z ；G43为刀具长度正补偿，G44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G00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G17的情况下，刀具长度补偿G43、G44只用于Z轴的补偿，而对X轴和Y轴无效。預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。执行G43时，Z基准刀Z指令值+H ；执行G44时，Z基准刀Z指令值-H 。例：钻图2.1.6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100mm，刀具起始位置如图中所示。渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。钻头比基准刀长100mm，将100mm作为长度偏置量存入H01地址单元中。加工程序为：N10 G92 X0 Y0 Z0； 坐标原点设在主轴端面中心N20 S300 M03； 主轴正转N30 G90 G43 G00 Z-245 H01；钻头快速移到离工件表面5mm处N40 G01 Z-270 F60； 钻头钻孔并超出工件下表面5mmN50 G49 G00 Z0； 取消长度补偿，快速退回图2.1.6 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（-245+（H01）mm=-145mm，从而确保钻头刀尖到达-245mm处。同样，在N40程序段中，确保了钻头刀尖到达-270mm处。在N50中，通过G49取消了刀具长度补偿，基准刀刀位点（主轴端部中心）回到Z轴原点，钻头刀尖位于-100mm处。铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。（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，如图2.1.7所示的A、B、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。擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。图2.1.7 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T03，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0。贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。 确定其他刀具的长度补偿值，即H01=A-C，H02=B-C。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。坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。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Z向零点处时显示的机床坐标系Z值为零。蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。 通过机内对刀，确定每把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（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Z坐标值取反后再设定为刀具长度补偿值。買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。7.4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3000.015、2000.015，孔边距500015，孔轴线对底面A的垂直度公差为0.015，表面粗糙度为Ra1.6m；240H7孔，孔距为1200.015，表面粗糙度为Ra1.6m；4Ml0螺纹孔，深25。零件上下表面和台阶面已加工至尺寸。綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。2工艺分析与设计430H7导柱孔为7级精度孔，垂直度要求为0.015mm，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。240H7孔为盲孔，孔底为平面，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：驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。1) 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29mm钻头钻出430H7底孔，240H7孔钻深到29.8mm，用8.7mm钻头钻出4Ml0螺纹底孔。猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。 3) 粗铣孔 用25mm立铣刀粗铣240H7到39.8mm，切削深度分两层完成。 4) 镗孔 用29.8mm镗刀对30H7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。锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。5) 铰孔 用铰刀铰430H7到尺寸。 6) 精铣孔 用25mm立铣刀精铣40H7孔到尺寸。 7) 攻螺纹孔 用M10mm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2-1、表2-2。表2-1 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1T01中心钻5mmH012T02麻花钻29mmH023T03麻花钻8.5mmH034T04立铣刀25mm12.6D04H045T05镗刀29.8mmH056T06铰刀30H7H067T07丝锥M10H07T04立铣刀25mm12.5（根据测量值定）D05H04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/min）进给速度/（mm/min）背吃刀量/mm1钻所有孔的中心孔T015mm中心钻1250302钻430H7底孔，钻240H7底孔深度到29.8mmT0229mm麻花钻300303钻M10螺纹底孔T038.5mm麻花钻600604粗铣240H7孔到39.8mm，深度29.8 mmT0425mm立铣刀4001605镗430H7孔到29.8 mmT0529.8mm镗刀300506精铰430H7孔到尺寸T0630H7铰刀80307精铣240H7孔到尺寸T0425mm立铣刀6001608攻M10螺纹T07M10丝锥6090（4）程序编制工件坐标系X、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）。構氽頑黉碩饨荠龈话骛。O0010； 主程序名N10 G17 G21 G40 G54 G80 G90 G94 ； 程序初始化N20 G28 G91 Z0； 回换刀点N30 G00 G90 G54 X-50.0 Y50.0 M03 S400； 建立工件坐标系，快速定位到点輒峄陽檉簖疖網儂號泶。N40 G43 Z10.0 H01； 长度补偿N50 G98 G81 Z-16.0 R-5.0 F100； 中心钻孔循环尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。N60 Y250.0； N70 X-350.0； N80 Y50.0； N90 G99 X-140.0 Z-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； 回换刀点N170 G28 X0 Y0；N180 T02 M06； 换2号刀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； 钻30底孔识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒。N220 Y250.0；N230 X-350.0；N240 Y50.0；N250 G80；N260 G00 X-140.0 Y150.0；N270 G99 G83 Z-29.8 R5.0 Q5.0 F30； 钻40底孔 凍鈹鋨劳臘锴痫婦胫籴。N280 X-260.0；N290 G80 M05；N300 G28 G91 Z0；N310 G28 X0 Y0；N320 T03 M06； 换3号刀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； 钻M10螺纹底孔恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦。N360 Y250.0；N370 X-260.0；N380 Y50.0；N390 G80 M05N400 G28 G91 Z0；N410 G28 X0 Y0；N420 T04 M06； 换4号刀 N430 G00 G90 G54 X-140.0 Y150.0 M03 S400； 定位在第一个40孔上鯊腎鑰诎褳鉀沩懼統庫。N440 G43 Z50 H04； 铣刀长度补偿N450 Z5.0；N460 G01 Z-15.0 F160； 第一次铣削深度下刀硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹。N470 G91 G41 X5.0 Y-15.0 D04； N480 M98 P0001； 调用铣削子程序 N490 G90 Z-29.8 F160； 第二次铣削深度下刀 阌擻輳嬪諫迁择楨秘騖。N500 G01 G91 G41 X5.0 Y-15.0 D04； N510 M98 P0001； 调用铣削子程序 N520 G90 G00 X-260.0 Y150.0； 定位在第二个40孔上氬嚕躑竄贸恳彈瀘颔澩。N530 G01 Z-15.0 F160； 第一次铣削深度下刀釷鹆資贏車贖孙滅獅赘。N540 G91 G41 X5.0 Y-15.0 D04； N550 M98 P0001； 调用铣削子程序N560 G90 G01 Z-29.8 F160； 第二次铣削深度下刀 怂阐譜鯪迳導嘯畫長凉。N570 G91 G41 X5.0 Y-15.0 D04；N580 M98 P0001； 调用铣削子程序N590 M05；N600 G28 G91 Z0；N610 G28 X0 Y0；N620 T05 M06； 换5号刀 N630 G00 G90 G54 X-50.0 Y50.0 M03 S300；N640 G43 Z10.0 H05；N650 G98 G85 Z-75.0 R-5.0 F50； 粗镗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； 换6号刀N730 G00 G90 G54 X-50.0 Y50.0 M03 S80； 铰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； 换4号刀N840 G00 G90 G54 X-140.0 Y150.0 M03 S400； 定位在第一个40孔上谚辞調担鈧谄动禪泻類。N850 G43 Z50.0 H04； N860 Z10.0；N870 G01 Z-30.0 F160；N880 G91 G41 X5.0 Y-15.0 D05； 半径补偿D05 N890 M98 P0001； 调用铣削子程序，精铣孔 嘰觐詿缧铴嗫偽純铪锩。N900 G00 X-260.0 Y150.0； 定位在第二个40孔上熒绐譏钲鏌觶鷹緇機库。N910 G90 Z-30.0；N920 G01 G91 G41 X5.0 Y-15.0 D05； 半径补偿D05 N930 M98 P0001； 调用铣削子程序，精铣孔鶼渍螻偉阅劍鲰腎邏蘞。N940 M05；N950 G28 G91 Z0；N960 G28 X0 Y0；N970 T07 M06； 换7号刀N980 G00 G90 G54 X-140.0 Y50.0 M03 S60； 定位在第一个螺纹孔上纣忧蔣氳頑莶驅藥悯骛。N990 G43 Z10.0 H07；N1000 G99 G84 Z-25.0 R5.0 F90； 攻螺纹N1010 Y250.0；N1020 X-260.0；N1030 Y50.0；N1040 G80 M05；N1050 G28 G91 Z0；N1060 G28 X0 Y0； N1070 M30； 程序结束铣削子程序：O0001； N10 G91 G03 X15.0 Y15.0 R15.0 F160； N20 I-20.0 J0； N30 X-15.0 Y15.0 R15.0； N40 G40 X-5.0 Y-15.0； N50 G90 G00 Z10.0； N230 M99； 练习：加工图示端盖零件，单件。材料为HT200，毛坯尺寸为170mm110mm50mm，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。颖刍莖蛺饽亿顿裊赔泷。8