第7章数控铣削(加工中心)编程

第7章 数控铣削<加工中心）编程

7.1 数控铣削(加工中心>编程概述

加工中心(Machining Center>是具有刀库，能够自动换刀的镗铣类机床。

加工中心除自动换刀之外与数控铣床基本一致。

一、数控铣床<加工中心）的加工特点

加工中心是一种工艺范围较广的数控加工机床，能实现三轴或三轴以上的联动控制，进行铣削<平面、轮廓、三维复杂型面）、镗削、钻削和螺纹加工。加工中心特别适合于箱体类零件和孔系的加工。加工工艺范围如图所示。

图1 铣削加工 图2 钻削加工 图3 螺纹加工

图4 镗削加工

加工中心特别适合单件、中小批量的生产，其加工对象主要是形状复杂、、工序较多、精度要求高，一般机床难以加工或需使用多种类型的通用机床、刀具和夹具，经多次装夹和调整才能完成加工的零件。

二、数控铣床<加工中心）的编程特点

1.数控铣床<加工中心）可用绝对值编程或增量值<相对坐标）编程，分别用G90/G91指定。

2.手工编程只能用于简单编程，对复杂的编程广泛采用CAM自动编程。

三、数控铣床<加工中心）的选择

加工中心分立式、卧式和复合；三轴或多轴。最常见的是三轴立式加工中心。

立式加工中心的主轴垂直于工作台，主要适用于加工板材类、壳体类零件，形状复杂的平面或立体零件、以及模具的内、外型腔等，应用范围广泛。卧式加工中心的主轴轴线与工作台台面平行，它的工作台大多为由伺服电动机控制的数控回转台，在工件一次装夹中，通过工作台旋转可实现多个加工面的加工，适用于加工箱体、泵体、壳体等零件加工。复合加工中心主要是指在一台加工中心上有立、卧两个主轴或主轴可90°改变角度，因而可在工件一次装夹中实现五个面的加工。四、数控铣床<加工中心）刀具

加工中心对刀具的基本要求是：

✓良好的切削性能能承受高速切削和强力切削并且性能稳定；

✓较高的精度刀具的精度指刀具的形状精度和刀具与装卡装置的位置精度；

✓配备完善的工具系统满足多刀连续加工的要求。

加工中心的刀具主要有：立铣刀、面铣刀、球头刀、环形刀<牛鼻刀）、钻头、镗刀等。

面铣刀常用于端铣较大的平面；立铣刀的端刃切削效果差，不能作轴向进给；球头刀常用于精加工曲面，刀具半径需要小于内凹曲面半径。

五、工件坐标原点的选择

理论上讲工件坐标原点设置在任何地方都可以，但实际中需要考虑：

工件坐标系采用与机床运动坐标系一致的坐标方向；

工件坐标系的原点要选择便于测量或对刀，同时要便于编程中坐标值的计算。

工件坐标原点选择原则：

<1）工件坐标原点应选在零件图的尺寸基准上，便于坐标值的计算。

<2）对称的零件，工件坐标原点应设在对称中心上，便于对刀。

<3）Z轴零点，一般设在工件最高表面。

<4）对于一般零件，通常设在工件外轮廓的某一角上

。

<5）毛坯材料通常把坐标原点设在工件上表面中心处

。

六、安全高度的确定

对于铣削<加工中心）加工零件时，开始段和结束段采

用快速移动定位，节省空刀时间。起刀点和退刀点必须离

开零件表面一定的安全高度，避免撞刀。

如图所示，数控铣削<加工中心）刀具路径的开始段通

常设为：①Z坐标不变，X、Y移动到下刀点的正上方，设

置转速，刀具转动；②X、Y坐标不变，Z轴向下移动到安

全高度，进行刀具长度补偿；③刀具沿Z轴方向切削到一定

深度，通常刀具在轮廓外或在工艺孔内下刀，避免切削到

材料④沿轮廓的切入段切削进给，进行刀具半径补偿。

通常在安全高度之上完成刀具长度补偿。安全高度不

能设得太小，也不能设得太大。如安全高度定为50mm。

七、顺铣和逆铣对加工的影响

在铣削加工中，采用顺铣还是逆铣方式是影响加工表面粗糙度的重要因素之一。铣削方式的选

择应视零件图样的加工要求，工件材料的性质、特点以及机床、刀具等条件综合考虑。通常，因为数控机床传动采用滚珠丝杠结构，其进给传动间隙很小，顺铣的工艺性就优于逆铣。在铣削加工零件轮廓时应尽量采用顺铣加工方式；同时，为了降低表面粗糙度值，提高刀具耐用度，对于铝镁合金、钛合金和耐热合金等材料，尽量采用顺铣加工；但如果零件毛坯为黑色金属锻件或铸件，表皮硬而且余量一般较大，这时采用逆铣较为合理。如图 a 所示为采用顺铣切削方式精铣外轮廓，图b 所示为采用逆铣切削方式精铣型腔轮廓。

八、进刀/退刀方式的确定

加工外轮廓时，立铣刀从安全高度下降到切削高度，应离开工件毛坯边缘一定距离，不能直接下刀切削到工件，以免发生危险。对于型腔的粗铣加工，立铣刀应从工艺孔进刀，再横向进行型腔加工。

进刀段、退刀段通常沿轮廓的切线方向。通常在此建立或取消刀具半径补偿，因此，可把此段设为直线或直线加圆弧。九、数控系统功能

常用的数控系统以及常用功能指令的类别及特点在前面已经学习过。我们只介绍FANUC 0i –M 系统常用G 指令。与数控车床不同的指令包括：

1.G 功能

<1）刀补、圆弧平面选择：G17、G18、G19

<2）返回参考点：G28X_Y_Z_；式中X_Y_Z_为中间点的坐标值，用于加工中心回参考点结束程序或换刀，可自动取消刀具长度补偿。<3）刀具半径补偿：G41/G42D_

<4）刀具长度补偿：G43/G44Z_Hxx 。Z 坐标值为刀补后刀位点移动到的坐标值。相当于G43/G 44 HxxG00 Z_<5）取消刀具长度补偿：G49 或G43/G44H00

<6）工件坐标系的设置：G54~G59，通常按约定选用G54。

<7）固定循环：G73、G74、G76、G80~G86 用于孔加工。

<8）绝对坐标/增量坐标指令：G90/G91 都用相同字母X_Y_Z_

<9）每分/每转进给：G94/G95

<10）固定循环返回起始点/返回R 点：G98/G99

2.M 功能

M06，M98，M99

在同一程序段中若有两个M 代码出现时，虽其动作不相冲突，但以排列在最后面的代码有效，前面M 代码被忽略而不执行。

图 a>顺铣 图 b>逆铣