第一節數控加工中心概述第二節數控加工中心編程第三節數控加工中心操作第四節加工中心綜合應用實例主要內容

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加工中心是帶有刀庫和自動換刀裝置的數控機床。其特點：數控系統能控制機床自動地更換刀具，連續地對工件各加工表面自動進行鉆削、擴孔、鉸孔、鏜孔、攻絲、銑削等多種工序的加工，工序高度集中。2.工序集中，加工連續進行3.使用多把刀具，自動進行刀具交換4.使用多個工作臺，自動進行工作臺交換5.功能強大，趨向復合加工6.高自動化、高精度、高效率加工中心的特點?加工中心的主要加工對象

加工中心主要適用于加工形狀復雜、工序多、精度要求高的工件。

1、箱體類工件這類工件一般都要求進行多工位孔系及平面的加工，定位精度要求高，在加工中心上加工時，一次裝夾可完成普通機床60%～95%的工序內容。

2、復雜曲面類工件復雜曲面一般可以用球頭銑刀進行三坐標聯動加工，加工精度較高，但效率低。如果工件存在加工干涉區或加工盲區，就必須考慮采用四坐標或五坐標聯動的機床。

3、異形件異形件是外形不規則的零件，大多需要點、線、面多工位混合加工。加工異形件時，形狀越復雜，精度要求越高，使用加工中心越能顯示其優越性。如外殼等。

4、盤、套、板類工件這類工件包括帶有鍵槽和徑向孔，端面分布有孔系、曲面的盤套或軸類工件。

5、特殊加工?加工中心加工的零件?加工中心的分類立式加工中心臥式加工中心龍門式加工中心?x-y數控拖板變頻主軸機床本體數控系統及其操作面板斗笠式刀庫Z軸伺服電機活動防護門進給Z軸護線架冷卻液箱加工中心的組成

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自動換刀裝置（ATC）第一節數控加工中心概述作用——交換主軸與刀庫中的刀（工）具MOV36ATC?

第一節數控加工中心概述1.刀庫容量適當2.換刀時間短3.換刀空間小4.動作可靠、使用穩定5.刀具重復定位精度高6.刀具識別準確一、對自動換刀裝置的要求?

第一節數控加工中心概述二、刀庫在加工中心上使用的刀庫主要有兩種，一種是盤式刀庫，一種是鏈式刀庫。1.盤式刀庫刀庫容量相對較小，一般在1～24把刀具，主要適用于小型加工中心；2.鏈式刀庫刀庫容量大，一般在1～100把刀具，主要適用于大中型加工中心。?

第一節數控加工中心概述三、換刀方式

1.機械手換刀2.主軸換刀?

第一節數控加工中心概述四、刀具識別方法1.刀座編碼2.刀柄編碼?

第一節數控加工中心概述刀座編碼?

第一節數控加工中心概述刀座編碼?

第一節數控加工中心概述識別碼塊識別傳感器刀柄編碼?

三工作臺自動交換裝置（APC）第一節數控加工中心概述作用——攜帶工件在工位及機床之間轉換，減小定位誤差，減少裝夾時間，提高加工精度及生產效率。APC?

第一節數控加工中心概述1.工作臺數量適當2.交換時間短3.交換空間小4.動作可靠、使用穩定5.工作臺重復定位精度高一、對工作臺自動交換裝置的要求?

第一節數控加工中心概述MOV38托盤交換系統?

第一節數控加工中心概述1.回轉交換式2.移動交換式二、工作臺自動交換裝置的類型?自動換刀裝置的換刀過程由選刀和換刀兩部分組成。當執行到Txx指令即選刀指令后，刀庫自動將要用的刀具移動到換刀位置，完成選刀過程，為下面換刀做好準備；當執行到M06指令時即開始自動換刀，把主軸上用過的刀具取下，將選好的刀具安裝在主軸上。選刀方式順序選刀方式任選方式：多用換刀方式機械手換刀刀庫—主軸運動換刀換刀過程?1、主軸箱回參考點，主軸準停。2、機械手抓刀（主軸上和刀庫上）3、取刀：活塞桿推動機械手下行。4、交換刀具位置：機械手回轉180°。5、裝刀：活塞桿上行，將更換后的刀具裝入主軸和刀庫。機械手換刀動作過程?刀庫移動-主軸升降式換刀過程?分度：將刀盤上接收刀具的空刀座轉到換刀所需的預定位置。(b)接刀：活塞桿推出，將空刀座送至主軸下方，并卡住刀柄定位槽。(c)卸刀：主軸松刀，銑頭上移至參考點。(d)再分度：再次分度回轉，將預選刀具轉到主軸正下方。(e)+(f):裝刀：銑頭下移，主軸抓刀，活塞桿縮回，刀盤復位。刀庫移動-主軸升降式換刀過程?由于加工中心工序集中和具有自動換刀的特點，故零件的加工工藝應盡可能符合這些特點，盡可能地在一次裝夾情況下完成銑、鉆、鏜、鉸、攻絲等多工序加工。由于加工中心具備了高剛度和高功率的特點，故在工藝上可采用大的切削用量，以便在滿足加工精度條件下盡量節省加工工時。選用加工中心作為生產設備時，必須采用合理的工藝方案，以實現高效率加工。加工中心的工藝準備?1、確定采用加工中心的加工內容，確定工件的安裝基面、加工基面、加工余量等。2、以充分發揮加工中心效率為目的來安排加工工序。有些工序可選用其它機床。3、對于復雜零件來說，由于加工過程中會產生熱變形，淬火后會產生內應力，零件卡壓后也會變形等多種原因，故全部工序很難在一次裝夾后完成，這時可以考慮兩次或多次。4、當加工工件批量較大，工序又不太長時，可在工作臺上一次安裝多個工件同時加工，以減少換刀次數。（待續）

工藝方案確定原則?5、安排加工工序時應本著由粗漸精的原則。建議參考以下工序順序：銑大平面、粗鏜孔、半粗鏜孔、立銑刀加工、打中心孔、鉆孔、攻螺紋、精加工、鉸、鏜、精銑等。6、采用大流量的冷卻方式。在機床選用上，應了解各類加工中心的規格、最佳使用范圍和功能特點。臥式加工中心最適宜的零件如箱體、泵體、閥體、殼體等，適合多面加工，多次更換夾具和工藝基準的零件。立式加工中心最適宜的是板類零件如箱蓋、蓋板、殼體、平面凸輪等單面加工零件，適合工件裝夾次數較少的零件。工藝方案確定原則?1、進行合理的工藝分析，安排加工工序。2、根據批量等情況，決定采用自動換刀還是手動換刀。3、自動換刀要留出足夠的換刀空間。4、為提高機床利用率，盡量采用刀具機外預調，并將測量尺寸填寫到刀具卡片中，以便操作者在運行程序前，及時修改刀具補償參數。5、對于編好的程序，應認真檢查，并于加工前安排好試運行。6、盡量把不同工序內容的程序，分別安排到不同的子程序中，或按工序順序添加程序段號標記。7、盡可能地利用機床數控系統本身所提供的鏡像、旋轉、固定循環和宏指令編程處理的功能，以簡化程序量。8、合理的編寫換刀程序。注意第1把刀的編程處理。

編程要點?加工中心的編程除了增加了自動換刀的功能指令外，其它和數控銑床編程基本相同。M06---自動換刀指令。本指令將驅動機械手進行換刀動作，但并不包括刀庫轉動的選刀動作。

M19---主軸準停。本指令將使主軸定向停止，確保主軸停止的方位和裝刀標記方位一致。

Txx---選刀指令。是用以驅動刀庫電機帶動刀庫轉動而實施選刀動作的。T指令后跟的兩位數字，是將要更換的刀具地址號。加工中心的編程?

在對加工中心進行換刀動作的編程安排時，應考慮如下問題：1、換刀動作前必須使主軸準停（用M19指令）。2、換刀點的位置應根據所用機床的要求安排，有的機床要求必須將換刀位置安排在參考點處或至少應讓Z軸方向返回參考點。（使用G28）3、換刀完畢后，可使用G29指令返回到下一道工序的加工起始位置。4、換刀完畢后，安排重新啟動主軸的指令。5、為了節省自動換刀時間，可考慮將選刀動作與機床加工動作在時間上重合起來。自動換刀程序的編寫?零件圖如下。分別用40的端面銑刀銑上表面，用20的立銑刀銑四側面和A、B面，用6的鉆頭鉆6個小孔，14的鉆頭鉆中間的兩個大孔。自動換刀程序實例?%1000G90G00G43Z20.0H01S300M03G01Z15.0F100X60.0T02G49Z20.0M19G28X0Y0M06

S200M03

設定工件坐標系，設T01已經裝好。Z向下刀到離毛坯上表面一定距離處啟動主軸移刀到毛坯右側外部工進下刀到欲加工上表面高度處加工到左側（左右移動）移到Y=-15上往回加工到右側，同時預先選刀T02上表面加工完成，抬刀，主軸準停返回參考點，自動換刀。從參考點回到銑四側的起始位置啟動主軸

程序單（1）?G00G43Z-12.0H02G01G42X36.0D02F80X-36.0T03Z0G01Y-40.0F80下刀到Z=-12高度處，刀徑補償引入，銑四側開始銑后側面，同時選刀T03銑左側面銑前側面銑右側面刀補取消，引出抬刀至A、B面高度。工進銑削B面開始（前后移動）。......移到左側銑削A面開始程序單（2）?G49Z20.0M19G91G28X0Y0M06G00G43Z3.0H03S630M03M98P120L3M98P120L3G49Z20.0M19......A面銑削完成，抬刀，主軸準停Z向返回參考點X、Y向返回參考點。自動換刀從參考點返回到右側三6小孔處下刀到離B面3mm處，啟動主軸調用子程序，鉆3-6孔抬刀至上表面的上方高度移到左側3-6小孔鉆削起始處下刀至離A面3mm處，啟動主軸調用子程序，鉆3-6孔抬刀至上表面的上方高度程序單（3）?G28Z100.0T04G91G28X0Y0M06G00G43Z20.0H04S450M03M98P130L2G49G28Z0.0T01M19G91G28X0Y0M06M30Z向返回參考點，同時選刀T04X、Y向返回參考點。自動換刀從參考點返回到中間2-14起始處下刀到離上表面5mm處啟動主軸調用子程序，鉆2-14孔抬刀并返回參考點，主軸準停，同時選刀T01X、Y向返回參考點，自動換刀，為重復加工作準備。移到起始位置程序結束。

程序單（4）?一、加工中心操作要點1．加工中心工作之前的開關機2．機床自動加工

機床自動加工也稱為存儲器方式加工。它是利用加工中心內存儲的加工程序，使機床對工件進行連續加工，是加工中心運用得最多的操作方式。加工中心在存儲器方式下運行時間越長，其機床利用率也就越高。3．手動程序輸入

MDI方式也稱為鍵盤操作方式。它在修整工件個別遺留問題或單件加工時經常用到。MDI方式加工的特點是輸入靈活，隨時輸入指令隨時執行，但運行效率較低，且執行完指令以后對指令沒有記憶，再次執行時必須重新輸入指令，該操作方式一般不用于批量工件的加工。4．手動JOG

手動工作方式，主要用于工件及夾具相對于機床各坐標的找正、工件加工零點的粗測量以及開機時回參考點。

?5．手輪操作

手輪也即是手搖脈沖發生器。手輪每搖一格發出一個脈沖指揮機床移動相應的坐標。6．ATC和APC面板操作

加工中心的操作在很大程度上與數控銑床相似，只是在刀具交換和托板交換中與數控銑床不同。加工中心的換刀和交換托板的方法，一種是通過加工程序或用鍵盤方式輸入指令實現的，這是通常使用的方法。另一種是依靠ATC面板和APC面板手動分步操作實現的。由于加工中心機械手的換刀動作和托板交換動作比較復雜，手動操作時前后順序必須完全正確，并保證每—步動作到位，因此在手動操作交換托板和換刀時必須非常小心．避免出現事故。于動分步換刀和手動托板交換一般只在機床出現故障需要維修時才使用。一、加工中心操作要點?二、加工中心的操作步驟及內容1.開機及原點復位1）開機①首先合上機床總電源開關；②開穩壓器、氣源等輔助設備電源開關；③開加工中心控制柜總電源；④將緊急停止按鈕右旋彈出，開操作面板電源，直到機床準備不足報警消失，則開機完成。2）機床回原點

開機后首先應回機床原點，將模式選擇開關選到回原點上，再選擇快速移動倍率開關到合適倍率上，選擇各軸依次回原點。3）注意事項①在開機之前要先檢查機床狀況有無異常，潤滑油是否足夠等，如一切正常，方可開機；②回原點前要確保各軸在運動時不與工作臺上的夾具或工件發生干涉；④回原點時一定要注意各軸運動的先后順序?2.工件安裝根據不同的工件要選用不同的夾具，選用夾具的原則：1）定位可靠；2）夾緊力要足夠。

安裝夾具前，一定要先將工作臺和夾具清理干凈。夾具裝在工作臺上，要先將夾具通過量表找正找平后，再用螺釘或壓板將夾具壓緊在工作臺上。安裝工件時，也要通過量表找正找平工件。3.刀具裝入刀庫1）刀具選用

加工中心的刀具選用與數控銑床基本類似，在此不再贅述。2）刀具裝入刀庫的方法及操作a.直接往刀庫中手動裝入刀具b.通過機械手或主軸裝入刀具二、加工中心的操作步驟及內容?4、對刀與刀具補償刀具長度補償設置二、加工中心的操作步驟及內容?1）機內設置（1）將所有刀具放入刀庫，利用Z向設定器確定每把刀具到工件坐標系Z向零點的距離，如圖所示的A、B、C，并記錄下來；（2）選擇其中一把最長（或最短）即與工件距離最小（或最大）的刀具作為基準刀，如圖5.29中的T03（或T01），將其對刀值C（或A）作為工件坐標系的Z值，此時H03=0；（3）確定其它刀具相對基準刀的長度補償值，即H01=±│C-A│，H02=±│C-B│，正負號由程序中的G43或G44來確定；（4）將獲得的刀具長度補償值對應刀具和刀具號輸入到機床中。2）機外設置（1）利用刀具預調儀精確測量每把在刀柄上裝夾好的刀具的軸向和徑向尺寸；（2）在機床上用其中最長或最短的一把刀具進行Z向對刀，設定工件坐標系；（3）確定每把刀具的長度補償值，輸入機床。3）刀具半徑補償設置進入刀具補償值的設定頁面，移動光標至輸入值的位置，根據編程指定的刀具，鍵入刀具半徑補償值，按INPUT鍵完成刀具半徑補償值的設定。二、加工中心的操作步驟及內容?5.程序輸入與調試程序的調試可利用機床的程序預演功能或以抬刀運行程序方式進行，依次對每個子程序進行單獨調試在程序正式運行之前，要先檢查加工前的準備工作是否完全就緒。確認無誤后，選擇自動加工模式，按下數控啟動鍵運行程序，對工件進行自動加工。將加工好的零件從機床上卸下，根據零件不同尺寸精度、粗糙度、位置度的要求選用不同的檢測工具進行檢測。零件加工完成后，清理現場，再按與開機相反的順序依次關閉電源。二、加工中心的操作步驟及內容?三、加工中心的零件加工實例零件加工實例?FANUC系統孔加工編程

例：使用刀具長度補償功能和固定循環功能加工如圖所示零件上的12個孔。?1.分析零件圖樣，進行工藝處理該零件孔加工中，有通孔、盲孔，需鉆、擴和鏜加工，故選擇鉆頭T01、擴孔刀T02和鏜刀T03，加工坐標系Z向原點在零件上表面處。由于有三種孔徑尺寸的加工，按照先小孔后大孔加工的原則，確定加工路線為：從編程原點開始，先加工6個φ6的孔，再加工4個φ10的孔，最后加工2個φ40的孔。T01、T02的主軸轉數S=600r/min，進給速度F=120mm/min；

T03主軸轉數S=300r/min，進給速度F=50mm/min。2.加工調整T01、T02和T03的刀具補償號分別為H01、H02和H03。對刀時，以T01刀為基準，按圖1中的方法確定零件上表面為Z向零點，則H01中刀具長度補償值設置為零，該點在G53坐標系中的位置為Z-35。對T02，因其刀具長度與T01相比為140-150=-10mm，即縮短了10mm，所以將H02的補償值設為-10。對T03同樣計算，H03的補償值設置為-50，如圖2所示。換刀時，采用O9000子程序實現換刀。根據零件的裝夾尺寸，設置加工原點G54：X=-600，Y=-80，Z=-35。3.數學處理

在多孔加工時，為了簡化程序，采用固定循環指令。這時的數學處理主要是按固定循環指令格式的要求，確定孔位坐標、快進尺寸和工作進給尺寸值等。固定循環中的開始平面為Z=5，R點平面定為零件孔口表面+Z向3mm處。FANUC系統孔加工編程

?N10G54G90G00X0Y0Z30//進入加工坐標系

N20T01M98P9000//換用T01號刀具

N30G43G00Z5H01//T01號刀具長度補償

N40S600M03//主軸起動

N50G99G81X40Y-35Z-63R-27F120//加工#1孔（回R平面）

N60Y-75//加工#2孔（回R平面）

N70G98Y-115//加工#3孔（回起始平面）

N80G99X300//加工#4孔（回R平面）

N90Y-75//加工#5孔（回R平面）

N100G98Y-35//加工#6孔（回起始平面）

N110G49Z20//Z向抬刀，撤消刀補

N120G00X500Y0//回換刀點，

N130T02M98P9000//換用T02號刀

N140G43Z5H02//T02刀具長度補償

N150S600M03//主軸起動

N160G99G81X70Y-55Z-50R-27F120//加工#7孔（回R平面）

N170G98Y-95//加工#8孔（回起始平面）

N180G99X270//加工#9孔（回R平面）

N190G98Y-55//加工#10孔（回起始平面）

N200G49Z20//Z向抬刀，撤消刀補

N210G00X500Y0//回換刀點

T220M98P9000//換用T03號刀具

N230G43Z5H03//T03號刀具長度補償

N240S300M03//主軸起動

N250G76G99X170Y-35Z-65R3F50//加工#11孔（回R平面）

N260G98Y-115//加工#12孔（回起始平面）

N270G49Z30//撤消刀補

N280M30//程序停參數設置：H01=0，H02=-10，H03=-50；G54：X=-600，Y=-80，Z=-35。FANUC系統孔加工編程

?SIEMENS系統加工中心編程實例如圖所示，輪板零件的加工，毛坯用壓板固定在機床工作臺面上，材料為鋁合金，要求加工外輪廓和內孔，加工深度5mm(粗加工)。?工藝分析及加工路線的確定：(1)上機床前應將工件上、下表面加工平整。(2)零件的外輪廓用的平銑刀加工，孔先用中心鉆打窩定中心，后用鉆頭鉆孔。所選刀具尺寸及刀號如表所示。SIEMENS系統加工中心編程實例刀號刀具名稱規格（mm）用途T1立銑刀銑外輪廓T2中心鉆打窩定中心T3鉆頭鉆孔?％0176N10G55LFN20T01D01M06LFN30G90S1000M03LFN40G00Z50LFN50G41T1D1G00X0Y27．5Z2LFN60G01Z-5F100lFN70G03X14.18Y34.06I0J20LFN80G02X22.09Y29.84I3.19J-2.89LFSIEMENS系統加工中心編程實例?N200G00Z100LFN210M05LFN220G40G01X0Y0LFN230T02M06LFN240G90G94G56M6T2S1200M03LFN250G00X20Y0Z50LFN260Z2LFN270G01Z-2F80LFN280G00Z2LFSIEMENS系統加工中心編程實例?N300G01Z-21FN310G00Z2LFN320X-20Y0LFN330G01Z-2LFN340G00Z21FN360G01X-2LFN370G00Z2LFN390G01Z-2LFN400G00Z100LFN410X0Y0LFN420M05LFN430T03M06LFN440G90G94G57M6T3S1000M03LFN450G00X20Y0Z50LFN460Z2LFN470G01Z-5F80LFN480G00Z2LFN500G01Z-51FN510G00Z2LFN530G01Z-5LFN540G00Z2LFN550X-20Y0LFN560G01Z-5LFN570G00Z21FN590G01X-5LFSIEMENS系統加工中心編程實例?N600G00Z2LFN620G01Z-5LFN630G00Z100LFN640X0Y0LFN650M05LFN660M02LFSIEMENS系統加工中心編程實例?

加工如圖所示的平面凸輪輪廓，毛坯材料為中碳鋼，尺寸如圖所示。零件圖中23mm深的半圓槽和外輪廓不加工，只討論凸輪內滾子槽輪廓的加工程序。

綜合應用實例?1、工藝分析裝夾：以ф45㎜的孔和K 面定位在，專用夾具裝夾。刀具：用三把ф25㎜的四刃硬質合金錐柄端銑刀，分別用于粗加工(T03)、半精加工(T04)和精加工(T05)。為保證順利下刀到要求的槽深，要先用鉆頭鉆出底孔，然后再用鍵槽銑刀將孔底銑平，因此還要一把ф25㎜的麻花鉆(T01)和一把ф25㎜的鍵槽銑刀(T02)。工步：為達到圖紙要求的表面粗糙度，分粗銑、半精銑、精銑三個工步完成加工。半精銑和精銑單邊余量分別為1～1.5mm和0.1～0.2mm。在安排上，根據毛坯材料和機床性能，粗加工分兩層加工完成，以避免Z向吃刀過深。半精加工和精加工不分層，一刀完成。刀具加工路線選擇順銑，可避免在粗加工時發生扎刀劃傷加工面，而且在精銑時還可以提高表面光潔程度。綜合應用實例?

切削參數：根據毛坯材料、刀具材料和機床特性，選擇如表所示的切削參數。加工要求主軸轉速(r/min)進給速度(mm/min)粗加工400～45020～30半精加工450～50030～40精加工60050綜合應用實例?2、數據計算選擇ф45㎜孔的中心為編程原點，考慮到該零件關于Y對稱，因此只計算+X一側的基點坐標即可。計算時使用計算機繪圖軟件求出。如圖所示。綜合應用實例??數控機床編程及加工機械工程實驗教學中心通過數控機床的加工程序編制，掌握編程的方法及技巧；將在計算機上用OpenSoftCNC軟件模擬顯示加工過程校驗程序，然后在數控機床上對工件進行加工；結合機械加工工藝，實現最優化編程，提高加工質量和生產效率。機械工程實驗教學中心實驗目的數控編程的目的；數控編程的內容；編程步驟。機械工程實驗教學中心數控編程的基本原理所謂編程，就是把零件的圖形尺寸、工藝過程、工藝參數、機床的運動以及刀具位移等內容，按照數控機床的編程格式和能識別的語言記錄在程序單上的全過程。這樣編制的程序還必須按規定把程序單制備成控制介質如程序紙帶、磁帶等，變成數控系統能讀懂的信息，再送入數控機床，數控機床的CNC裝置對程序經過處理之后，向機床各坐標的伺服系統發出指令信息，驅動機床完成相應的運動。機械工程實驗教學中心數控編程的基本原理數控編程的目的①分析零件圖紙，確定加工工藝過程；②計算走刀軌跡，得出刀位數據；③編寫零件加工程序；④制作控制介質；⑤校對程序及首件試加工。機械工程實驗教學中心數控編程的基本原理數控編程的內容機械工程實驗教學中心數控編程的基本原理數控編程的步驟零件圖紙分析零件圖紙制定工藝規程數學處理編寫程序文件制作控制介質程序校驗及試切數控機床OpenSoftCNC軟件包括數控車床模擬仿真和數控銑床模擬仿真系統，由軟件+標準硬件系統構成，不要求專用硬件或運動控制卡，所有數控功能和邏輯控制功能均由軟件完成，操作界面由系統操作和機床控制兩大部分組成。機械工程實驗教學中心OpenSoftCNC軟件介紹機械工程實驗教學中心OpenSoftCNC軟件介紹為例，軟件提供下列指令：以數控車床模擬仿真系統（OpenSoftCNC01T）組別指令功能編程格式模態

1G00快速線性移動G00X(U)_Z(W)_√G01直線插補G01X(U)_Z(W)_√G02順時針圓弧插補G02I_K_X(U)_Z(W)_√G03逆時針圓弧插補G03I_K_X(U)_Z(W)_√G32恒螺距公制螺紋插補G32X(U)_Z(W)_K_