《数控编程技术》教 第七 1页共12 第7章加工中心编程 【教学目标】通过本章节的教学:使学生掌握加工中心的特点、加工对象、换刀 方法及程序编制。 【教学重点】换刀方法与编程方法 【教学难点】换刀方法 【教学时数】理论6学时 【课程类型】理论课程 【教学方法】理论联系实际,讲、例、练三结合 【教学内容】 7.1加工中心的特点 7.1.1加工中心的加工特点 加工中心是带有刀库和自动换刀装置的数控机床,具有数控镗、铣、钻床的综 合功能。 加工中心具有良好的加工一致性和经济效益。与其它数控机床相比,具有以下 1、加工工件复杂,工艺流程很长时,能排除工艺流程中的人为干扰因素,具 有较高的生产效率和质量稳定性。 2、由于工序集中和具有自动换刀装置,工件在一次装夹后能完成有精度要求 的铣、钻、镗、扩、铰、攻丝等复合加工。 在具有自动交换工作台时,一个工件在加工时,另一个工作台可以实现工 件的装夹,从而大大缩短辅助时间,提高加工效率。 4、刀具容量越大,加工范围越广,加工的柔性化程序越高
《数控编程技术》教案 第七章 第1页 共12 第 7 章 加工中心编程 【教学目标】 通过本章节的教学：使学生掌握加工中心的特点、加工对象、换刀 方法及程序编制。 【教学重点】 换刀方法与编程方法 【教学难点】 换刀方法 【教学时数】 理论 6 学时 【课程类型】 理论课程 【教学方法】 理论联系实际，讲、例、练三结合 【教学内容】 7.1 加工中心的特点 7.1.1 加工中心的加工特点 加工中心是带有刀库和自动换刀装置的数控机床，具有数控镗、铣、钻床的综 合功能。 加工中心具有良好的加工一致性和经济效益。与其它数控机床相比，具有以下 特点： 1、加工工件复杂，工艺流程很长时，能排除工艺流程中的人为干扰因素，具 有较高的生产效率和质量稳定性。 2、由于工序集中和具有自动换刀装置，工件在一次装夹后能完成有精度要求 的铣、钻、镗、扩、铰、攻丝等复合加工。 3、在具有自动交换工作台时，一个工件在加工时，另一个工作台可以实现工 件的装夹，从而大大缩短辅助时间，提高加工效率。 4、刀具容量越大，加工范围越广，加工的柔性化程序越高
《数控编程技术》教 第七章 2页共12 7.1.2加工中心程序的编制特点 一般使用加工中心加工的工件形状复杂、工序多,使用的刀具种类也多,往往 次装夹后要完成从粗加工、半精加工到精加工的全部过程。因此程序比较复杂 在编程时要考虑下述问题。 1、仔细地对图纸进行分析,确定合理的工艺路线 2、刀具的尺寸规格要选好,并将测出的实际尺寸填入刀具卡。 3、确定合理的切削用量。主要是主轴转速、背吃刀量、进给速度等 4、应留有足够的自动换刀空间,以避免与工件或夹具碰撞。换刀位置建议设 置在机床原点。 5、为便于检查和调试程序,可将各工步的加工内容安排到不同的子程序中, 而主程序主要完成换刀和子程序的调用。这样程序简单而且清晰 6、对编好的程序要进行校验和试运行,注意刀具、夹具或工件之间是否有干 涉。在检查M、S、T功能时,可以在Z轴锁定状态下进行。 7.1.3加工中心的主要加工对象 加工中心主要适用于加工形状复杂、工序多、精度要求高的工件 1、箱体类工件这类工件一般都要求进行多工位孔系及平面的加工,定位精 度要求高,在加工中心上加工时,一次装夹可完成普通机床60%~95%的工序内容 2、复杂曲面类工件复杂曲面一般可以用球头铣刀进行三坐标联动加工,加 工精度较高,但效率低。如果工件存在加工干涉区或加工盲区,就必须考虑采用四 坐标或五坐标联动的机床。如飞机、汽车外形,叶轮、螺旋桨、各种成型模具等 3、异形件异形件是外形不规则的零件,大多需要点、线、面多工位混合加 工。加工异形件时,形状越复杂,精度要求越高,使用加工中心越能显示其优越性 如手机外壳等 4、盘、套、板类工件这类工件包括带有键槽和径向孔,端面分布有孔系、 曲面的盘套或轴类工件,如带法兰的轴套、带有键槽或方头的轴类零件等;具有较
《数控编程技术》教案 第七章 第2页 共12 7.1.2 加工中心程序的编制特点 一般使用加工中心加工的工件形状复杂、工序多，使用的刀具种类也多，往往 一次装夹后要完成从粗加工、半精加工到精加工的全部过程。因此程序比较复杂。 在编程时要考虑下述问题。 1、 仔细地对图纸进行分析，确定合理的工艺路线。 2、 刀具的尺寸规格要选好，并将测出的实际尺寸填入刀具卡。 3、 确定合理的切削用量。主要是主轴转速、背吃刀量、进给速度等。 4、 应留有足够的自动换刀空间，以避免与工件或夹具碰撞。换刀位置建议设 置在机床原点。 5、 为便于检查和调试程序，可将各工步的加工内容安排到不同的子程序中， 而主程序主要完成换刀和子程序的调用。这样程序简单而且清晰。 6、 对编好的程序要进行校验和试运行，注意刀具、夹具或工件之间是否有干 涉。在检查 M、S、T 功能时，可以在 Z 轴锁定状态下进行。 7.1.3 加工中心的主要加工对象 加工中心主要适用于加工形状复杂、工序多、精度要求高的工件。 1、 箱体类工件 这类工件一般都要求进行多工位孔系及平面的加工，定位精 度要求高，在加工中心上加工时，一次装夹可完成普通机床 60%～95%的工序内容。 2、 复杂曲面类工件 复杂曲面一般可以用球头铣刀进行三坐标联动加工，加 工精度较高，但效率低。如果工件存在加工干涉区或加工盲区，就必须考虑采用四 坐标或五坐标联动的机床。如飞机、汽车外形，叶轮、螺旋桨、各种成型模具等。 3、 异形件 异形件是外形不规则的零件，大多需要点、线、面多工位混合加 工。加工异形件时，形状越复杂，精度要求越高，使用加工中心越能显示其优越性。 如手机外壳等。 4、 盘、套、板类工件 这类工件包括带有键槽和径向孔，端面分布有孔系、 曲面的盘套或轴类工件，如带法兰的轴套、带有键槽或方头的轴类零件等；具有较
数控编程技术》教案第七章 第3页共12 多孔加工的板类零件,如各种电机盖等 5、特殊加工在加工中心上还可以进行特殊加工。如在主轴上安装调频电火 花电源,可对金属表面进行表面淬火 7.1.4加工中心的换刀形式 自动换刀数控机床多采用刀库式自动换刀装置。带刀库的自动换刀系统由刀库 和刀具交换机构组成,它是多工序数控机床上应用最广泛的换刀方法 换刀过程较为复杂,首先把加工过程中需要使用的全部刀具分别安装在标准的 刀柄上,在机外进行尺寸预调整之后,按一定的方式放入刀库,换刀时先在刀库中 进行选刀,并由刀具交换装置从刀库和主轴上取出刀具。在进行刀具交换之后,将 新刀具装入主轴,把旧刀具放回刀库。存放刀具的刀库具有较大的容量,它既可安 装在主轴箱的侧面或上方,也可作为单独部件安装到机床以外。 1、刀库的种类 刀库用于存放刀具,它是自动换刀装置中的主要部件之一。根据刀库存放刀具 的数目和取刀方式,刀库可设计成不同类型。图7.1所示为常见的几种刀库的形式。 (1)直线刀库。如图7.1(a)所示,刀具在刀库中直线排列、结构简单,存放刀 具数量有限(一般8把-12把),较少使用。 (2)圆盘刀库。如图7.1(b)-(g)所示,存刀量少则6把-8把,多则50把-60 把,有多种形式。 图7.1(b)所示刀库,刀具径向布置,占有较大空间,一般置于机床立柱上端。 图7.1(c)所示刀库,刀具轴向布置,常置于主轴侧面,刀库轴心线可垂直放 置,也可以水平放置,较多使用 图7.1(d所示刀库,刀具为伞状布置,多斜放于立柱上端。 为进一步扩充存刀量,有的机床使用多圈分布刀具的圆盘刀库(图7.1(e)), 多层圆盘刀库(图7.1(f)和多排圆盘刀库(图7.1(g)。多排圆盘刀库每排4把刀, 可整排更换。后三种刀库形式使用较少
《数控编程技术》教案 第七章 第3页 共12 多孔加工的板类零件，如各种电机盖等。 5、 特殊加工 在加工中心上还可以进行特殊加工。如在主轴上安装调频电火 花电源，可对金属表面进行表面淬火。 7.1.4 加工中心的换刀形式 自动换刀数控机床多采用刀库式自动换刀装置。带刀库的自动换刀系统由刀库 和刀具交换机构组成，它是多工序数控机床上应用最广泛的换刀方法。 换刀过程较为复杂，首先把加工过程中需要使用的全部刀具分别安装在标准的 刀柄上，在机外进行尺寸预调整之后，按一定的方式放入刀库，换刀时先在刀库中 进行选刀，并由刀具交换装置从刀库和主轴上取出刀具。在进行刀具交换之后，将 新刀具装入主轴，把旧刀具放回刀库。存放刀具的刀库具有较大的容量，它既可安 装在主轴箱的侧面或上方，也可作为单独部件安装到机床以外。 1、刀库的种类 刀库用于存放刀具，它是自动换刀装置中的主要部件之一。根据刀库存放刀具 的数目和取刀方式，刀库可设计成不同类型。图 7.1 所示为常见的几种刀库的形式。 (1)直线刀库。如图 7.1(a)所示，刀具在刀库中直线排列、结构简单，存放刀 具数量有限(一般 8 把-12 把)，较少使用。 (2)圆盘刀库。如图 7.1(b)-(g)所示，存刀量少则 6 把-8 把，多则 50 把-60 把，有多种形式。 图 7.1(b)所示刀库，刀具径向布置，占有较大空间，一般置于机床立柱上端。 图 7.1(c)所示刀库，刀具轴向布置，常置于主轴侧面，刀库轴心线可垂直放 置，也可以水平放置，较多使用。 图 7.1(d)所示刀库，刀具为伞状布置，多斜放于立柱上端。 为进一步扩充存刀量，有的机床使用多圈分布刀具的圆盘刀库(图 7.1(e))， 多层圆盘刀库(图 7.1(f))和多排圆盘刀库(图 7.1(g))。多排圆盘刀库每排 4 把刀， 可整排更换。后三种刀库形式使用较少
《数控编程技术》教 第七章 第4页共12 (3)链式刀库。链式刀库是较常使用的形式(图7.1(h),(i),常用的有单排链 式刀库(图7.1(h))和加长链条的链式刀库(图7.1(i)) (4)其他刀库。格子箱式刀库,如图7.1(j、k,刀库容量较大。图7.1(j)为 单面式,图7.1(k)为多面式 (b) (d) (f) (g) (h) (k) 图7.1刀库的各种形式
《数控编程技术》教案 第七章 第4页 共12 (3)链式刀库。链式刀库是较常使用的形式(图 7.1(h),(i))，常用的有单排链 式刀库(图 7.1(h))和加长链条的链式刀库(图 7.1(i))。 (4)其他刀库。格子箱式刀库，如图 7.1(j)、k，刀库容量较大。图 7.1(j)为 单面式，图 7.1(k)为多面式。 （a） （b） （c） （d） （e） （f） （g） （h） （i） （j） （k） 图 7.1 刀库的各种形式
《数控编程技术》教案第七章 第5页共12 2、换刀方式 数控机床的自动换刀装置中,实现刀库与机床主轴之间传递和装卸刀具的装置称 为刀具交换装置。 (1)无机械手换刀。必须首先将用过的刀具送回刀库,然后再从刀库中取出新刀 具,这两个动作不可能同时进行,因此换刀时间长 (2)机械手换刀。采用机械手进行刀具交换的方式(如图7.2所示)应用得最为广 泛,这是因为机械手换刀有很大的灵活性,而且可以减少换刀时间 图7.2机械手换刀 1-主轴2-主轴箱3-刀库4-机械手 7.2加工中心的换刀程序 7.2.1加工中心主轴的准停 主轴准停也叫主轴定向。在加工中心等数控机床上,由于有机械手自动换刀
《数控编程技术》教案 第七章 第5页 共12 2、换刀方式 数控机床的自动换刀装置中，实现刀库与机床主轴之间传递和装卸刀具的装置称 为刀具交换装置。 (1)无机械手换刀。必须首先将用过的刀具送回刀库，然后再从刀库中取出新刀 具，这两个动作不可能同时进行，因此换刀时间长。 (2)机械手换刀。采用机械手进行刀具交换的方式(如图 7.2 所示)应用得最为广 泛，这是因为机械手换刀有很大的灵活性，而且可以减少换刀时间。 图 7.2 机械手换刀 1-主轴 2-主轴箱 3-刀库 4-机械手 7.2 加工中心的换刀程序 7.2.1 加工中心主轴的准停 主轴准停也叫主轴定向。在加工中心等数控机床上，由于有机械手自动换刀