加工中心编程与操作1详解
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数控加工中心编程与操作
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第一章 第二章 第三章 第四章 第五章
绪论 加工中心概述 加工中心的编程基础 加工中心指令简介 切削用量的选择
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第一章
绪论
• 数控技术的发展历史 • 国内数控研究情况 • 数控设备的发展趋势
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数控技术的发展历史
（1）1952研制了世界第一台三坐标立式数控铣床。 • （2）50-60年代，发展到NC（硬件数控）阶段。 • （3）70年代， 发展到CNC（计算机数控）阶段。 • （4）80年代，出现高速高精度CNC的开发和应用 阶段。 • （5）90年代，基于PC的开放式CNC的开发与应用。 • （6）当代，主要是基于PC的CNC开放式系统，软 件有所提高。
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数控设备的发展趋势
• • • • • （1）高速度、高精度发展 。 （2）集成化和智能化 。 （3）可靠性更高 。 （4）开放化和PC化 。 （5）具有更好的通讯功能。
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• 加工中心（MachiningCenter）简称MC，是由机械设备 与数控系统组成的使用于加工复杂形状工件的高效率自 动化机床。 • 加工中心最初是从数控铣床发展而来的。与数控铣床相 同的是，加工中心同样是由计算机数控系统、伺服系统、 机械本体、液压系统等各部分组成。但加工中心又不完 全等同于数控铣床，加工中心与数控铣床的最大区别在 于加工中心具有自动交换刀具的功能，通过在刀库上安 装不同用途的刀具，可在一次装夹中通过自动换刀装置 改变主轴上的加工刀具，实现铣、钻、镗、铰、攻螺纹、 等多种加工功能。
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3.龙门加工中心 与龙门铣床类似，适应于大型或形 状复杂的工件加工。 4.万能加工中心 万能加工中心也称五轴加工中心。 工件装夹后，能完成除安装面外的所有面的加工，具有 立式和卧式加工中心的功能。常见的万能加工中心有两 种形式：一种是主轴可以旋转90°既可像立式加工中心 一样，也可像卧式加工中心一样；另一种是主轴不改变 方向，而工作台带着工件旋转90°完成对工件五个面的 加工。在万能加工中心上加工工件避免了由于二次装夹 带来的安装误差，所以效率和精度高，但结构复杂、造 价也较高。
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第二章
加工中心概况
• 第一节
加工中心的组成
• 第二节 加工中心的分类 • 第三节 加工中心的刀库及换刀装置
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第一节 加工中心的组成
1．基础部件 基础部件是加工中心的基础结构，它主要由床身、工作台、 立柱三大部分组成。这三部分不仅要承受加工中心的静载荷，还 要承受切削加工时产生的动载荷。所以要求加工中心的基础部件， 必须有足够的刚度，通常这三大部件都是铸造而成。 2．主轴部件 主轴部件由主轴箱、主轴电动机、主轴和主轴轴承等零部 件组成。主轴是加工中心切削加工的功率输出部件，它的起动、 停止、变速、变向等动作均由数控系统控制。主轴的旋转精度和 定位准确性，是影响加工中心加工精度的重要因素。
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国内数控研究情况
• • • • • • （1）1958 开始起步。 （2）50-60年代，处于研发阶段。 （3）60-70年代，研制了晶体管式数控系统。 （4）80年代，引进设备，进行技术吸收更新。 （5）80-90年代（七五），数控大发展的阶段。 （6）90年代，中国有自主产权的中高档数控设备产 生。 • （7）1995，高校和研究所加入，推出了基于PC的CNC 系统。 • （8）当今，着重研究高档数控设备。
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3．数控系统 加工中心的数控系统由CNC装置、可编程序控 制器、伺服驱动系统以及面板操作系统组成，它是 执行顺序控制动作和加工过程的控制中心。 CNC装置 是一种位置控制系统，其控制过程是根据输人的信 息进行数据处理、插补运算，获得理想的运动轨迹 信息，然后输出到执行部件，加工出所需要的工件。 4．自动换刀系统 换刀系统主要由刀库组成。当需要更换刀具时， 数控系统发出指令后，先把主轴上的刀具送回刀库， 再抓取相应的刀具至主轴孔内，从而完成整个换刀 动作。
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2. 立式加工中心 指主轴轴心线为垂直状态设 置的加工中心。立式加工中心一般具有三个直线 运动坐标，工作台一般不具有分度和旋转功能， 但可在工作台上安装一个水平的数控回转轴以扩 展加工范围。立式加工中心多用于加工简单箱体、 箱盖、板类零件和平面凸轮。立式加工中心具有 结构简单、占地面积小、价格低等优点。
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第三节 加工中心的刀库及换刀装置
加工中心的刀库形式很多，结构也各不相同。加 工中心最常用的刀库有盘式刀库和链式刀库。盘式刀库 的结构紧凑、简单，在钻削中心上应用较多，但存放刀 具数目较少。链式刀库是在环形链条上装有许多刀座， 刀座孔中装夹各种刀具，由链轮驱动。链式刀库适用于 要求刀库容量较大的场合，且多为轴向取刀。当链条较 长时，可以增加支承轮的数目，使链条折迭回绕，提高 了空间利用率。
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5．辅助装置 包括润滑、冷却、排屑、防护、液压、气动和 检测系统等部分。这些装置虽然不直接参与切削 运动，但却是加工中心不可缺少的部分。对加工 中心的加工效率、加工精度和可靠性起着保障作 用。
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第二节 加工中心的分类
1. 卧式加工中心 指主轴轴线为水平状态 设置的加工中心。卧式加工中心一般具有3～5个运动 坐标，常见的有三个直线运动坐标（沿x、y、z轴方向） 加一个回转坐标（工作台），它能够使工件在一次装 夹下完成除安装面和顶面以外的其佘四个面的加工。 卧式加工中心较立式加工中心应用范围广，适宜复杂 的箱体类零件、泵体和阀体等零件的加工。但卧式加 工中心占地面积大，重量大，结构复杂，价格较高。
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第三章 加工中心的编程基础
加工中心坐标系
加工中心坐标系统 包括机床坐标系和工件 坐标系，不同的加工中 心其坐标系统略有不同。 如前所述，机床坐标系 +Z 各坐标轴的关系符合右 手笛卡儿坐标系准则。
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第一章 第二章 第三章 第四章 第五章
绪论 加工中心概述 加工中心的编程基础 加工中心指令简介 切削用量的选择
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第一章
绪论
• 数控技术的发展历史 • 国内数控研究情况 • 数控设备的发展趋势
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数控技术的发展历史
（1）1952研制了世界第一台三坐标立式数控铣床。 • （2）50-60年代，发展到NC（硬件数控）阶段。 • （3）70年代， 发展到CNC（计算机数控）阶段。 • （4）80年代，出现高速高精度CNC的开发和应用 阶段。 • （5）90年代，基于PC的开放式CNC的开发与应用。 • （6）当代，主要是基于PC的CNC开放式系统，软 件有所提高。
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• • • • • （1）高速度、高精度发展 。 （2）集成化和智能化 。 （3）可靠性更高 。 （4）开放化和PC化 。 （5）具有更好的通讯功能。
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• 加工中心（MachiningCenter）简称MC，是由机械设备 与数控系统组成的使用于加工复杂形状工件的高效率自 动化机床。 • 加工中心最初是从数控铣床发展而来的。与数控铣床相 同的是，加工中心同样是由计算机数控系统、伺服系统、 机械本体、液压系统等各部分组成。但加工中心又不完 全等同于数控铣床，加工中心与数控铣床的最大区别在 于加工中心具有自动交换刀具的功能，通过在刀库上安 装不同用途的刀具，可在一次装夹中通过自动换刀装置 改变主轴上的加工刀具，实现铣、钻、镗、铰、攻螺纹、 等多种加工功能。
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3.龙门加工中心 与龙门铣床类似，适应于大型或形 状复杂的工件加工。 4.万能加工中心 万能加工中心也称五轴加工中心。 工件装夹后，能完成除安装面外的所有面的加工，具有 立式和卧式加工中心的功能。常见的万能加工中心有两 种形式：一种是主轴可以旋转90°既可像立式加工中心 一样，也可像卧式加工中心一样；另一种是主轴不改变 方向，而工作台带着工件旋转90°完成对工件五个面的 加工。在万能加工中心上加工工件避免了由于二次装夹 带来的安装误差，所以效率和精度高，但结构复杂、造 价也较高。
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第二章
加工中心概况
• 第一节
加工中心的组成
• 第二节 加工中心的分类 • 第三节 加工中心的刀库及换刀装置
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第一节 加工中心的组成
1．基础部件 基础部件是加工中心的基础结构，它主要由床身、工作台、 立柱三大部分组成。这三部分不仅要承受加工中心的静载荷，还 要承受切削加工时产生的动载荷。所以要求加工中心的基础部件， 必须有足够的刚度，通常这三大部件都是铸造而成。 2．主轴部件 主轴部件由主轴箱、主轴电动机、主轴和主轴轴承等零部 件组成。主轴是加工中心切削加工的功率输出部件，它的起动、 停止、变速、变向等动作均由数控系统控制。主轴的旋转精度和 定位准确性，是影响加工中心加工精度的重要因素。
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国内数控研究情况
• • • • • • （1）1958 开始起步。 （2）50-60年代，处于研发阶段。 （3）60-70年代，研制了晶体管式数控系统。 （4）80年代，引进设备，进行技术吸收更新。 （5）80-90年代（七五），数控大发展的阶段。 （6）90年代，中国有自主产权的中高档数控设备产 生。 • （7）1995，高校和研究所加入，推出了基于PC的CNC 系统。 • （8）当今，着重研究高档数控设备。
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3．数控系统 加工中心的数控系统由CNC装置、可编程序控 制器、伺服驱动系统以及面板操作系统组成，它是 执行顺序控制动作和加工过程的控制中心。 CNC装置 是一种位置控制系统，其控制过程是根据输人的信 息进行数据处理、插补运算，获得理想的运动轨迹 信息，然后输出到执行部件，加工出所需要的工件。 4．自动换刀系统 换刀系统主要由刀库组成。当需要更换刀具时， 数控系统发出指令后，先把主轴上的刀具送回刀库， 再抓取相应的刀具至主轴孔内，从而完成整个换刀 动作。
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2. 立式加工中心 指主轴轴心线为垂直状态设 置的加工中心。立式加工中心一般具有三个直线 运动坐标，工作台一般不具有分度和旋转功能， 但可在工作台上安装一个水平的数控回转轴以扩 展加工范围。立式加工中心多用于加工简单箱体、 箱盖、板类零件和平面凸轮。立式加工中心具有 结构简单、占地面积小、价格低等优点。
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第三节 加工中心的刀库及换刀装置
加工中心的刀库形式很多，结构也各不相同。加 工中心最常用的刀库有盘式刀库和链式刀库。盘式刀库 的结构紧凑、简单，在钻削中心上应用较多，但存放刀 具数目较少。链式刀库是在环形链条上装有许多刀座， 刀座孔中装夹各种刀具，由链轮驱动。链式刀库适用于 要求刀库容量较大的场合，且多为轴向取刀。当链条较 长时，可以增加支承轮的数目，使链条折迭回绕，提高 了空间利用率。
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5．辅助装置 包括润滑、冷却、排屑、防护、液压、气动和 检测系统等部分。这些装置虽然不直接参与切削 运动，但却是加工中心不可缺少的部分。对加工 中心的加工效率、加工精度和可靠性起着保障作 用。
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第二节 加工中心的分类
1. 卧式加工中心 指主轴轴线为水平状态 设置的加工中心。卧式加工中心一般具有3～5个运动 坐标，常见的有三个直线运动坐标（沿x、y、z轴方向） 加一个回转坐标（工作台），它能够使工件在一次装 夹下完成除安装面和顶面以外的其佘四个面的加工。 卧式加工中心较立式加工中心应用范围广，适宜复杂 的箱体类零件、泵体和阀体等零件的加工。但卧式加 工中心占地面积大，重量大，结构复杂，价格较高。
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第三章 加工中心的编程基础
加工中心坐标系
加工中心坐标系统 包括机床坐标系和工件 坐标系，不同的加工中 心其坐标系统略有不同。 如前所述，机床坐标系 +Z 各坐标轴的关系符合右 手笛卡儿坐标系准则。