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UGNX8.5培训,SIEMENS(西门子),FANUC(发那科)操作编程培训 

 

加工中心的程序编制

  加工中心(Machining Center)简称MC,是由机械设备与数控系统组成的适用于加工复杂零件的高效率自动化机床。加工程序的编制,是决定加工质量的重要因素。在本模块的教学内容中,我们将研究影响加工中心应用效果的编程特点、工艺及工装、机床功能等因素。
  加工中心所配置的数控系统各有不同,各种数控系统程序编制的内容和格式也不尽相同,但是程序编制方法和使用过程是基本相同的。以下所述内容,均以配置FANUC-0i数控系统的XH714加工中心为例展开讨论。

5.1 加工中心程序编制的基础  

加工中心是高效、高精度仲博官方国际,工件在一次装夹中便可完成多道工序的加工,同时还备有刀具库,并且有自动换刀功能。加工中心所具有的这些丰富的功能,决定了加工中心程序编制的复杂性。

5.1.1 加工中心的主要功能

  加工中心能实现三轴或三轴以上的联动控制,以保证刀具进行复杂表面的加工。加工中心除具有直线插补和圆弧插补功能外,还具有各种加工固定循环、刀具半径自动补偿、刀具长度自动补偿、加工过程图形显示、人机对话、故障自动诊断、离线编程等功能。
   
加工中心是从数控铣床发展而来的。与数控铣床的最大区别在于加工中心具有自动交换加工刀具的能力,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,实现多种加工功能。
  加工中心从外观上可分为立式、卧式和复合加工中心等。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、壳体类工件,也可用于模具加工。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,适用于箱体类工件加工。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。

5.1.2 加工中心的工艺及工艺装备

  加工中心是一种工艺范围较广的数控加工机床,能进行铣削、镗削、钻削和螺纹加工等多项工作。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5.1~5.4

5.1 铣削加工 

5.2 钻削加工

5.3 螺纹加工 

5.4 镗削加工

1、工艺性分析
  一般主要考虑以下几个方面:
1)选择加工内容
  加工中心最适合加工形状复杂、工序较多、要求较高的零件,这类零件常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。
2)检查零件图样

5.5 零件加工的基准统一

  零件图样应表达正确,标注齐全。同时要特别注意,图样上应尽量采用统一的设计基准,从而简化编程,保证零件的精度要求。

  例如图5.5中所示零件图样。在图5.5a中,AB两面均已在前面工序中加工完毕,在加工中心上只进行所有孔的加工。以AB两面定位时,由于高度方向没有统一的设计基准,ф48H7孔和上方两个ф25H7孔与B面的尺寸是间接保证的,欲保证32.5±0.152.5±0.04尺寸,须在上道工序中对105±0.1尺寸公差进行压缩。若改为图5.5b所示标注尺寸,各孔位置尺寸都以A面为基准,基准统一,且工艺基准与设计基准重合,各尺寸都容易保证。
3)分析零件的技术要求
  根据零件在产品中的功能,分析各项几何精度和技术要求是否合理;考虑在加工中心上加工,能否保证其精度和技术要求;选择哪一种加工中心最为合理。
4)审查零件的结构工艺性
  分析零件的结构刚度是否足够,各加工部位的结构工艺性是否合理等。
2
、工艺过程设计
  工艺设计时,主要考虑精度和效率两个方面,一般遵循先面后孔、先基准后其它、先粗后精的原则。加工中心在一次装夹中,尽可能完成所有能够加工表面的加工。对位置精度要求较高的孔系加工,要特别注意安排孔的加工顺序,安排不当,就有可能将传动副的反向间隙带入,直接影响位置精度。例如,安排图5.6a所示零件的孔系加工顺序时,若按图5.6b的路线加工,由于5. 6孔与1.2.3.4孔在Y向的定位方向相反,Y向反向间隙会使误差增加,从而影响5.6孔与其它孔的位置精度。按图5.6c所示路线,可避免反向间隙的引入。

 

a)零件图样

b)加工路线1

c)加工路线2

5.6 镗孔加工路线

 

  加工过程中,为了减少换刀次数,可采用刀具集中工序,即用同一把刀具把零件上相应的部位都加工完,再换第二把刀具继续加工。但是,对于精度要求很高的孔系,若零件是通过工作台回转确定相应的加工部位时,因存在重复定位误差,不能采取这种方法。
3
、零件的装夹

5.7 编程原点与定位基准

1)定位基准的选择
  在加工中心加工时,零件的定位仍应遵循六点定位原则。同时,还应特别注意以下几点:
1
)进行多工位加工时,定位基准的选择应考虑能完成尽可能多的加工内容,即便于各个表面都能被加工的定位方式。例如,对于箱体零件,尽可能采用一面两销的组合定位方式。
2
)当零件的定位基准与设计基准难以重合时,应认真分析装配图样,明确该零件设计基准的设计功能,通过尺寸链的计算,严格规定定位基准与设计基准间的尺寸位置精度要求,确保加工精度。
3
)编程原点与零件定位基准可以不重合,但两者之间必须要有确定的几何关系。编程原点的选择主要考虑便于编程和测量。例如,图5.7中的零件在加工中心上加工Φ80H7孔和4-Φ25H7孔,其中4-ф25H7都以ф80H7孔为基准,编程原点应选择在ф80H7孔的中心线上。当零件定位基准为AB两面时,定位基准与编程原点不重合,但同样能保证加工精度。

2)夹具的选用
  在加工中心上,夹具的任务不仅是装夹零件,而且要以定位基准为参考基准,确定零件的加工原点。因此,定位基准要准确可靠。
3)零件的夹紧
  在考虑夹紧方案时,应保证夹紧可靠,并尽量减少夹紧变形。
 4
、刀具的选择
  加工中心对刀具的基本要求是:
  1)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;
  2)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;
  3)配备完善的工具系统:满足多刀连续加工的要求。
   加工中心所使用刀具的刀头部分与数控铣床所使用的刀具基本相同,请参见本教程中关于数控铣削刀具的选用。加工中心所使用刀具的刀柄部分与一般数控铣床用刀柄部分不同,加工中心用刀柄带有夹持槽供机械手夹持。

5.1.3 加工中心编程的特点

  由于加工中心的加工特点,在编写加工程序前,首先要注意换刀程序的应用。
  不同的加工中心,其换刀过程是不完全一样的,通常选刀和换刀可分开进行。换刀完毕启动主轴后,方可进行下面程序段的加工内容。选刀动作可与机床的加工重合起来,即利用切削时间进行选刀。多数加工中心都规定了固定的换刀点位置,各运动部件只有移动到这个位置,才能开始换刀动作。
  XH714加工中心装备有盘形刀库,通过主轴与刀库的相互运动,实现换刀。换刀过程用一个子程序描述,习惯上取程序号为O9000。换刀子程序如下:
O9000
N10 G90                //
选择绝对方式
N20 G53 Z-124.8        //
主轴Z向移动到换刀点位置(即与刀库在Z方向上相应)
N30 M06                //
刀库旋转至其上空刀位对准主轴,主轴准停
N40 M28                //
刀库前移,使空刀位上刀夹夹住主轴上刀柄
N50 M11                //
主轴放松刀柄
N60 G53 Z-9.3          //
主轴Z向向上,回设定的安全位置(主轴与刀柄分离)
N70 M32                //
刀库旋转,选择将要换上的刀具
N80 G53 Z-124.8        //
主轴Z向向下至换刀点位置(刀柄插入主轴孔)
N90 M10               //
主轴夹紧刀柄
N100 M29              //
刀库向后退回
N110 M99              //
换刀子程序结束,返回主程序。
  需要注意的是,为了使换刀子程序不被随意更改,以保证换刀安全,设备管理人员可将该程序隐含。当加工程序中需要换刀时,调用O9000号子程序即可。调用程序段可如下编写:
N
T M98 P9000
  其中:N后为程序顺序号;T后为刀具号,一般取2位;M98为调用换刀子程序;P9000为换刀子程序号。

  加工中心的编程方法与数控铣床的编程方法基本相同,加工坐标系的设置方法也一样。因而,下面将主要介绍加工中心的加工固定循环功能、B类宏程序应用、对刀方法等内容。

5.2 FANUC系统固定循环功能

  在前面介绍的常用加工指令中,每一个G指令一般都对应机床的一个动作,它需要用一个程序段来实现。为了进一步提高编程工作效率, FANUC-Oi系统设计有固定循环功能,它规定对于一些典型孔加工中的固定、连续的动作,用一个G指令表达,即用固定循环指令来选择孔加工方式。
  常用的固定循环指令能完成的工作有:钻孔、攻螺纹和镗孔等。这些循环通常包括下列六个基本操作动作:

5.8 固定循环的基本动作

1、在XY平面定位
2
、快速移动到R平面
3
、孔的切削加工
4
、孔底动作
5
、返回到R平面
6
、返回到起始点。
  图5.8中实线表示切削进给,虚线表示快速运动。R平面为在孔口时,快速运动与进给运动的转换位置。
  常用的固定循环有高速深孔钻循环、 螺纹切削循环、 精镗循环等。
  编程格式 G90 /G91 G98/G99 G73G89 X Y Z R Q P F K
  式中: G90 /G91--绝对坐标编程或增量坐标编程;
  G98--返回起始点;
  G99--返回R平面。
  G73G89--孔加工方式,如钻孔加工、高速深孔钻加工、镗孔加工等;
  XY--孔的位置坐标;
  Z--孔底坐标;
  R--安全面(R面)的坐标。增量方式时,为起始点到R面的增量距离;在绝对方式时,为R面的绝对坐标;
  Q--每次切削深度;
  P--孔底的暂停时间;
  F--切削进给速度;
  K--规定重复加工次数。
  固定循环由G 8001G代码撤消。

5.2.1高速深孔钻循环指令 G73

  G73用于深孔钻削,在钻孔时采取间断进给,有利于断屑和排屑,适合深孔加工。图5.9所示为高速深孔钻加工的工作过程。其中Q为增量值,指定每次切削深度。d为排屑退刀量,由系统参数设定。

a) G73(G98)

b) G73(G99)

5.9 高速深孔钻循环

 

5.10 应用举例


  例,对图5.10所示的5-ф8 mm深为50mm的孔进行加工。显然,这属于深孔加工。利用G73进行深孔钻加工的程序为:

 

 

 

 

 

O40
N10 G56 G90 G1 Z60 F2000             //
选择2号加工坐标系,到Z向起始点
N20 M03 S600                         //
主轴启动
N30 G98 G73 X0 Y0 Z-50 R30 Q5 F50    //
选择高速深孔钻方式加工1号孔
N40 G73 X40 Y0 Z-50 R30 Q5 F50       //
选择高速深孔钻方式加工2号孔
N50 G73 X0 Y40 Z-50 R30 Q5 F50       //
选择高速深孔钻方式加工3号孔
N60 G73 X-40 Y0 Z-50 R30 Q5 F50      //
选择高速深孔钻方式加工4号孔
N70 G73 X0 Y-40 Z-50 R30 Q5 F50      //
选择高速深孔钻方式加工5号孔
N80 G01 Z60 F2000                    //
返回Z向起始点
N90 M05                              //
主轴停
N100 M30                             //
程序结束并返回起点
  加工坐标系设置:G56 X= - 400Y = -150Z = - 50
  上述程序中,选择高速深孔钻加工方式进行孔加工,并以G98确定每一孔加工完后,回到R平面。设定孔口表面的Z向坐标为0R平面的坐标为30,每次切深量Q5,系统设定退刀排屑量d2

5.2.2螺纹加工循环指令(攻螺纹加工)

1G84(右旋螺纹加工循环指令)

G84指令用于切削右旋螺纹孔。向下切削时主轴正转,孔底动作是变正转为反转,再退出。F表示导程,在G84切削螺纹期间速率修正无效,移动将不会中途停顿,直到循环结束。G84右旋螺纹加工循环工作过程见图5.11

a) G84(G98)

b )G84(G99)

5.11 螺纹加工循环

 

2G74(左旋螺纹加工循环指令)

G74指令用于切削左旋螺纹孔。主轴反转进刀,正转退刀,正好与G84指令中的主轴转向相反,其它运动均与G84指令相同。

5.2.3精镗循环指令 G76

  G76指令用于精镗孔加工。镗削至孔底时,主轴停止在定向位置上,即准停,再使刀尖偏移离开加工表面,然后再退刀。这样可以高精度、高效率地完成孔加工而不损伤工件已加工表面。
  程序格式中,Q表示刀尖的偏移量,一般为正数,移动方向由机床参数设定。

G76精镗循环的加工过程包括以下几个步骤:
1
、 在XY平面内快速定位;
2
、 快速运动到R平面;
3
、 向下按指定的进给速度精镗孔;
4
、 孔底主轴准停;
5
、 镗刀偏移;
6
、 从孔内快速退刀。

5.12所示为G76精镗循环的工作过程示意图。

a) G76(G98)

b) G76(G99)

5.12 精镗循环的加工

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.2.4应用举例

5.13 零件图样

5.14 刀具图

  使用刀具长度补偿功能和固定循环功能加工如图5.13所示零件上的12个孔。
1
、分析零件图样,进行工艺处理
  该零件孔加工中,有通孔、盲孔,需钻、扩和镗加工,故选择钻头T01、扩孔刀T02和镗刀T03,加工坐标系Z向原点在零件上表面处。由于有三种孔径尺寸的加工,按照先小孔后大孔加工的原则,确定加工路线为:从编程原点开始,先加工6φ6的孔,再加工4φ10的孔,最后加工2φ40的孔。T01T02的主轴转数S=600r/min,进给速度F=120mm/minT03主轴转数S=300r/min,进给速度F=50mm/min。选刀方法参见www.walter.com

2、加工调整
   T01T02T03的刀具补偿号分别为H01H02H03。对刀时,以T01刀为基准,按图5.13中的方法确定零件上表面为Z向零点,则H01中刀具长度补偿值设置为零,该点在G53坐标系中的位置为Z-35。对T02,因其刀具长度与T01相比为140-150=-10mm,即缩短了10mm,所以将H02的补偿值设为-10。对T03同样计算,H03的补偿值设置为-50,如图5.14所示。换刀时,采用O9000子程序实现换刀。
   
根据零件的装夹尺寸,设置加工原点G54X=-600Y=-80Z=-35

3、数学处理
   在多孔加工时,为了简化程序,采用固定循环指令。这时的数学处理主要是按固定循环指令格式的要求,确定孔位坐标、快进尺寸和工作进给尺寸值等。固定循环中的开始平面为Z=5R点平面定为零件孔口表面+Z3mm处。

4、编写零件加工程序
N10 G54 G90 G00 X0 Y0 Z30            //
进入加工坐标系
N20 T01 M98 P9000            
       //换用T01号刀具
N30 G43 G00 Z5 H01
                  //T01号刀具长度补偿
N40 S600 M03                         //
主轴起动
N50 G99 G81 X40 Y-35 Z-63 R-27 F120   //
加工#1孔(回R平面)
N60 Y-75                              //
加工#2孔(回R平面)
N70 G98 Y-115                         //
加工#3孔(回起始平面)
N80 G99 X300                         //
加工#4孔(回R平面)
N90 Y-75                              //
加工#5孔(回R平面)
N100 G98 Y-35                         //
加工#6孔(回起始平面)
N110 G49 Z20
                       //Z向抬刀,撤消刀补
N120 G00 X500 Y0
                    //回换刀点,
N130 T02 M98 P9000
                  //换用T02号刀
N140 G43 Z5 H02                      //T02
刀具长度补偿
N150 S600 M03                        //
主轴起动
N160 G99 G81 X70 Y-55 Z-50 R-27 F120  //
加工#7孔(回R平面)
N170 G98 Y-95                         //
加工#8孔(回起始平面)
N180 G99 X270                        //
加工#9孔(回R平面)
N190 G98 Y-55                         //
加工#10孔(回起始平面)
N200 G49 Z20                         //Z
向抬刀,撤消刀补
N210 G00 X500 Y0                     //
回换刀点
T220 M98 P9000
                     //换用T03号刀具
N230 G43 Z5 H03                      //T03
号刀具长度补偿
N240 S300 M03                        //
主轴起动
N250 G76 G99 X170 Y-35 Z-65 R3 F50   //
加工#11孔(回R平面)
N260 G98 Y-115                        //
加工#12孔(回起始平面)
N270 G49 Z30                        //
撤消刀补
N280 M30                            //
程序停

参数设置:
H01=0
H02=-10H03=-50
G54
X=-600Y=-80Z=-35

5.3 SIEMENS系统固定循环功能

5.3.1主要参数

SIEMENS系统固定循环中使用的主要参数见表5.1

参数赋值方式:若钻底停留时间为2秒,则R105=2

 

5.1 主要参数

参数

含义

R101

起始平面

R102

安全间隙

R103

参考平面

R104

最后钻深(绝对值)

R105

钻底停留时间

R106

螺距

R107

钻削进给量

R108

退刀进给量

 

5.3.2钻削循环

调用格式  LCYC82

功能:刀具以编程的主轴转速和进给速度钻孔,到达最后钻深后,可实现孔底停留,退刀时以快速退刀。循环过程如图5.15所示。

 

 

 

 

 

 

5.15钻削循环过程及参数

 

参数:R101R102R103R104R105

例:用钻削循环 LCYC82加工图5.16所示孔,孔底停留时间2秒,安全间隙4mm。试编制程序。

N10 G0 G17 G90 F100 T2 D2 S500 M3

N20 X24 Y15

N30 R101=110 R102=4 R103=102 R104=75 R105=2

N40 LCYC82

N50 M2

 

 

 

 

 

 

 

 

 


5.16钻削循环应用例

 

5.3.3镗削循环

调用格式  LCYC85

功能:刀具以编程的主轴转速和进给速度镗孔,到达最后镗深后,可实现孔底停留,进刀及退刀时分别以参数指定速度退刀。如图5.17所示。

 

 

 

 

 

5.17镗削循环过程及参数

参数:R101R102R103R104R105R107R108

例:用镗削循环 LCYC85加工图5.18所示孔,无孔底停留时间,安全间隙2mm。试编写程序。

N10 G0 G18 G90 F1000 T2 D2 S500 M3

N20 X50 Y105 Z70

N30 R101=105 R102=2 R103=102 R104=77 R105=0 R107=200 R108=100

N40 LCYC85

N50 M2

 

 

 

 

 

 

 


5.18镗削循环应用例

5.3.4线性孔排列钻削

调用格式  LCYC60

功能:加工线性排列孔如图5.19所示,孔加工循环类型用参数R115指定,如表5.2所示。表中各参数使用如图5.20所示。

 

 

 

 

 

 

 

 


5.19线性孔排列钻削功能

 

 

 

5.2线性孔排列钻削循环中使用参数表

参数

含义

R115

孔加工循环号:如82LCYC82

R116

横坐标参考点

R117

纵坐标参考点

R118

第一个孔到参考点的距离

R119

钻孔的个数

R120

平面中孔排列直线的角度

R121

孔间距

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


5.20参数的使用

例:用钻削循环 LCYC82加工图5.21所示孔,孔底停留时间2秒,安全间隙4mm

 

 

 

 

 

5.21 线性孔排列钻削循环应用

N10 G0 G18 G90 F100 T2 D2 S500 M3

N20 X50 Y110 Z50

N30 R101=105 R102=4 R103=102 R104=22 R105=2

N40 R115=82 R116=30 R117=20  R118=20  R119=0 R120=0 R121=20

N50 LCYC60

N60 M2

 

5.3.5矩形槽、键槽和圆形凹槽的铣削循环

1、循环功能

通过设定相应的参数,利用此循环可以铣削矩形槽、键槽及圆形凹槽,循环加工可分为粗加工和精加工,见图5.22。循环参数见表5.3,表中参数使用情况见图5.23

 

 

 

 

 

 


5.22铣削循环

  调用格式  LCYC75

加工矩形槽时通过参数设置长度、宽度、深度;如果凹槽宽度等同于两倍的圆角半径,则铣削一个键槽;通过参数设定凹槽长度=凹槽宽度=两倍的圆角半径,可以铣削一个直径为凹槽长度或凹槽宽度的圆形凹槽。加工时,一般在槽中心处已预先加工出导向底孔,铣刀从垂直于凹槽深度方向的槽中心处开始进刀。如果没有钻底孔,则该循环要求使用带端面齿得铣刀,从而可以铣削中心孔。在调用程序中应设定主轴的转速和方向,在调用循环之前必须先建立刀具补偿。

 

5.3 循环参数表

                  参数

含义、数值范围

R101

起始平面

R102

安全间隙

R103

参考平面(绝对坐标)

R104

凹槽深度(绝对坐标)

R116

凹槽圆心X坐标

R117

凹槽圆心Y坐标

R118

凹槽长度

R119

凹槽宽度

R120

圆角半径

R121

最大进刀深度

R122

Z向进刀进给量

R123

铣削进给量

R124

平面精加工余量:粗加工(R127=1)时留出的精加工余量。

在精加工时 R127=2),根据参数R124R125选择“仅加工轮廓”或者“同时加工轮廓和深度”

R125

Z向深度精加工余量:粗加工(R127=1)时留出的精加工深度余量。

精加工时(R127=2)利用参数R124R125选择“仅加工轮廓”或“同时加工轮廓和深度”。

R126

铣削方向(G 2G 3

数值范围:2G 2),3G 3

R127

加工方式:

1.  粗加工:按照给定参数加工凹槽至精加工余量。精加工余量应小于刀具直径。

2.  精加工:进行精加工的前提条件是凹槽的粗加工过程已经结束,接下去对精加工余量进行加工。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


5.23参数使用

2、加工过程          

出发点:位置任意,但需保证从该位置出发可以无碰撞地回到平面的凹槽中心点。

1)粗加工R127=1

G 0到起始平面的凹槽中心点,然后再同样以G 0到安全间隙的参考平面处。凹槽的加工分为以下几个步骤:

1)以R122确定的进给量和调用循环之前的主轴转速进刀到下一次加工的凹槽中心点处。

2)按照R123确定的进给量和调用循环之前的主轴转速在轮廓和深度方向进行铣削,直至最后精加工余量。

3)加工方向由R126参数给定的值确定。

4)在凹槽加工结束之后,刀具回到起始平面凹槽中心,循环过程结束。

2)精加工R127=2

1)如果要求分多次进刀,则只有最后一次进刀到达最后深度凹槽中心点(R122)。为了缩短返回的空行程,在此之前的所有进刀均快速返回,并根据凹槽和键槽的大小无需回到凹槽中心点才开始加工。通过参数R124R125选择“仅进行轮廓加工”或者“同时加工轮廓和工件”。

仅加工轮廓:R1240R125= 0

轮廓和深度:R1240R1250

R124= 0R125= 0

R124= 0R1250

平面加工以参数R123设定的值进行,深度进给则以R122设定的参数值运行。

2)加工方向由参数R126设定的参数值确定。

3)凹槽加工结束以后刀具运行退回到起始平面的凹槽中心点处,循环结束。

3、应用举例

1:凹槽铣削。在图5.24中,用下面的程序,可以加工一个长度为60毫米,宽度为40毫米,圆角,半径8毫米,深度为17.5毫米的凹槽。使用的铣刀不能切削中心,因此要求与加工凹槽中心(LCY82)。凹槽边的精加工的余量为0.75毫米,深度为0.5毫米,Z轴上到参考平面的安全间隙为0.5毫米。凹槽的中心点坐标为X60Y40,最大进刀深度为4毫米,加工分为粗加工和细加工。

 

 

 

 

 

 

 

 

 


5.24凹槽铣削

 

  N10 G0 G17 G90 F200 S300 M3 T4 D1             //确定工艺参数

N20 X60 Y40 Z5                                //回到钻削位置

N30 R101=5 R102=2 R103=9 R104=-17.5 R105=2    //设定钻削循环参数

  N40 LCYC82                                   //调用钻削循环

N50……                                       //更换刀具  

  N60 R116=60 R117=40 R118=60 R119=40 R120=8     //凹槽铣削循环粗加工设定参数

N70 R121=4 R122=120 R123=300 R124=0.75 R125=0.5 //与钻削循环相比较R101-R104参数不变

N80 R126=2 R127=1

  N90 LCYC75                                    //调用粗加工循环

N100……                                      //更换刀具

N110 R127=2                                     //凹槽铣削循环精加工设定参数(其他参数不变)

N120 LCYC75                                    //调用精加工循环                 

N130 M2                                        //程序结束

 

2:圆形槽铣削。在图5.25中,使用此程序可以在YZ平面上加工一个圆形凹槽,中心点坐标为Z50X50,凹槽深20毫米,深度方向进给轴为X轴,没有给出精加工余量,也就是说使用粗加工加工此凹槽。使用的铣刀带端面齿,可以切削中心。

 

N10 G0 G19 G90 S200 M3 T1 D1                       //规定工艺参数

N20 Z60 X40 Y5                                     //回到起始位

N30 R101=4 R102=2 R103=0 R104=-20 R116=50 R117=50  //凹槽铣削循环设定参数

N40 R118=50 R119=50 R120=50 R121=4 R122=100        //凹槽铣削循环设定参数

N50 R123=200 R124=0 R125=0R126=0 R127=1           //凹槽铣削循环设定参数

N60 LCYC75                                        //调用循环

N70 M2                                            //循环结束

 

 

 

 

 

 

 

5.25圆形槽铣削

 

, 3:键槽铣削。在图5.26中,使用此程序加工YZ平面上一个圆上的4个槽,相互间成90°角,起始角为45°。在调用程序中,坐标系已经作了旋转和移动。键槽的尺寸如下:长度为30毫米,宽度为15毫米,深度为23毫米。安全间隙1毫米,铣削方向G2,深度进给最大6毫米。键槽用粗加工(精加工余量为零)加工,铣刀带断面齿,可以加工中心。

 

 

 

 

 

 

 


5.26键槽铣削

N10 G0 G19 G90 T10 D1 S400 M3                      //规定工艺参数

N20 Y20 Z50 X5                                     //回到起始位

N30 R101=5 R102=1 R103=0 R104=-23 R116=35 R117=0   //铣削循环设定参数

N40 R118=30 R119=15 R120=15 R121=6 R122=200        //铣削循环设定参数

N50 R123=300 R124=0 R125=0 R126=2 R127=1           //铣削循环设定参数

N60 G158 Y40 Z45                                   //建立坐标系Z1-Y1,移动到Z45Y40

N70 G259 RPL45                                     //旋转坐标系45°

N80 LCYC75                                        //调用循环,铣削第一个槽

N90 G259 RPL90              //继续旋转Z1-Y1坐标系90度,铣削第二个槽

N100 LCYC75                //调用循环,铣削第二个槽

N110 G259 RPL90             //继续旋转Z1-Y1坐标系90度,铣削第三个槽

N120 LCYC75                //铣削第三个槽

N130 G259 RPL90             //继续旋转Z1-Y1坐标系90度,铣削第四个槽

N140 LCYC75                //铣削第四个槽

N150 G259 RPL45             //恢复到原坐标系,角度为0

N160 G158 Y-40 Z-45          //返回移动部分

N170 Y20 Z50 X5              //回到出发位置

M2                          //程序结束

 

5.4  FANUC系统B类宏程序应用

  如何使加工中心这种高效自动化机床更好地发挥效益,其关键之一,就是开发和提高数控系统的使用性能。B类宏程序的应用,是提高数控系统使用性能的有效途径。B类宏程序与A类宏程序有许多相似之处,因而,下面就在A类宏程序的基础上,介绍B类宏程序的应用。

宏程序的定义由用户编写的专用程序,它类似于子程序,可用规定的指令作为代号,以便调用。宏程序的代号称为宏指令。
   
宏程序的特点:宏程序可使用变量,可用变量执行相应操作;实际变量值可由宏程序指令赋给变量。

5.4.1基本指令

1、宏程序的简单调用格式

宏程序的简单调用是指在主程序中,宏程序可以被单个程序段单次调用。
调用指令格式: G65 P(宏程序号) L(重复次数)(变量分配)

其中:G65――宏程序调用指令
P
(宏程序号)――被调用的宏程序代号;
L
(重复次数)――宏程序重复运行的次数,重复次数为1时,可省略不写;
(变量分配)――为宏程序中使用的变量赋值。
宏程序与子程序相同的一点是,一个宏程序可被另一个宏程序调用,最多可调用4重。

2、宏程序的编写格式

宏程序的编写格式与子程序相同。其格式为:
0
 ~(00018999为宏程序号)  //程序名
N10
 ……                       //指令
.
.
.
N
M99                       //宏程序结束
   
上述宏程序内容中,除通常使用的编程指令外,还可使用变量、算术运算指令及其它控制指令。变量值在宏程序调用指令中赋给。

3、变量
1)变量的分配类型I
    
这类变量中的文字变量与数字序号变量之间有如表5.4确定的关系。

5.4文字变量与数字序号变量之间的关系

A  #1

I  #4

T  #20

B  #2

J  #5

U  #21

C   #3

K  #6

V  #22

D   #7

M  #13

W  #23

E   #8

Q  #17

X  #24

F   #9

R  #18

Y  #25

H  #11

S  #19

Z  #26

上表中,文字变量为除GLNOP以外的英文字母,一般可不按字母顺序排列,但IJK例外;#1~#26为数字序号变量。
例:G65  P1000 A1.0  B2.0 I3.0
   
则上述程序段为宏程序的简单调用格式,其含义为:调用宏程序号为1000的宏程序运行一次,并为宏程序中的变量赋值,其中:#11.0,#22.0,#43.0
2)变量的级别
1
)本级变量#1#33
   
作用于宏程序某一级中的变量称为本级变量,即这一变量在同一程序级中调用时含义相同,若在另一级程序(如子程序)中使用,则意义不同。本级变量主要用于变量间的相互传递,初始状态下未赋值的本级变量即为空白变量。
2
)通用变量#100#144#500#531
  
可在各级宏程序中被共同使用的变量称为通用变量,即这一变量在不同程序级中调用时含义相同。因此,一个宏程序中经计算得到的一个通用变量的数值,可以被另一个宏程序应用。
4
、算术运算指令
   
变量之间进行运算的通常表达形式是:#i =(表达式)
1)变量的定义和替换
  #i =#j
2)加减运算
   
i =#j + #k           //
   
i =#j - #k     //
3)乘除运算
   
i =#j  #k       //
   
i =#j  #k       //
4)函数运算
  #i =SIN [j ]        //正弦函数(单位为度)
   
i =COS [j ]        //余函数(单位为度)
   
i =TANN [j ]          //正切函数(单位为度)

 
  i =ATANN [j ] ╱ #k   //反正切函数(单位为度)
   
i =SQRT [j ]        //平方根
   
i =ABS [j ]        //取绝对值
5)运算的组合
   
以上算术运算和函数运算可以结合在一起使用,运算的先后顺序是:函数运算、乘除运算、加减运算。
6)括号的应用
  表达式中括号的运算将优先进行。连同函数中使用的括号在内,括号在表达式中最多可用5层。

5、控制指令
1)条件转移
   
程格式IF [条件表达式] GOTO n
   
以上程序段含义为:
1
)如果条件表达式的条件得以满足,则转而执行程序中程序号为n的相应操作,程序段号n可以由变量或表达式替代;
2
)如果表达式中条件未满足,则顺序执行下一段程序;
3
)如果程序作无条件转移,则条件部分可以被省略。
4
)表达式可按如下书写:
  #j EQ #k     表示=
  #j NE #k     表示
   
j GT #k     表示>
   
j LT #k     表示<
   
j GE #k     表示
   
j LE #k     表示
2)重复执行
   
程格式:WHILE [条件表达式] DO m m = 1,23
              .
              .
              .

              END m
上述“WHILE…END m”程序含意为:
1
)条件表达式满足时,程序段DO m END m即重复执行;
2
)条件表达式不满足时,程序转到END m后处执行;
3
)如果WHILE [条件表达式]部份被省略,则程序段DO m END m之间的部份将一直重复执行;
注意:1 WHILE DO m END m必须成对使用;
      2
DO语句允许有3层嵌套,即:
DO
 1
DO
 2
DO
 3
END
 3
END
 2
END
 1
3
DO语句范围不允许交叉,即如下语句是错误的:
DO
 1
DO
 2
END
 1
END
 2
   
以上仅介绍了B类宏程序应用的基本问题,有关应用详细说明,请查阅FANUC0i系统说明书。

5.4.2 应用举例

  如图5.27所示的圆环点阵孔群中各孔的加工,我们曾经用A类宏程序解决过这类问题,这里再试用B类宏程序方法来解决问题:

5.27圆环点阵孔群的加工

宏程序中将用到下列变量:
1――第一个孔的起始角度A,在主程序中用对应的文字变量A赋值;
3――孔加工固定循环中R平面值C,在主程序中用对应的文字变量C赋值;
9――孔加工的进给量值F,在主程序中用对应的文字变量F赋值;
11――要加工孔的孔数H,在主程序中用对应的文字变量H赋值;
18――加工孔所处的圆环半径值R,在主程序中用对应的文字变量R赋值;
26――孔深坐标值Z,在主程序中用对应的文字变量Z赋值;
30――基准点,即圆环形中心的X坐标值XO
31――基准点,即圆环形中心的Y坐标值YO
32――当前加工孔的序号i
33――当前加工第i孔的角度;
100――已加工孔的数量;
101――当前加工孔的X坐标值,初值设置为圆环形中心的X坐标值XO
102――当前加工孔的Y坐标值,初值设置为圆环形中心的Y坐标值YO

用户宏程序编写如下:
O8000
N8010
 #30=101                   //基准点保存
N8020
31=102                   //基准点保存
N8030
32=1                      //计数值置1
N8040  WHILE [
32 LE ABS[11]] DO1          //进入孔加工循环体
N8050
33=1+360×[321]/11           //计算第i孔的角度
N8060
 #101=#30+#18×COS[33]          //计算第i孔的X坐标值
N8070
 #102=#31+#18×SIN[33]          //计算第i孔的Y坐标值
N8080
 G90 G81 G98 X101 Y102 Z26 R3 F9   //钻削第i
N8090
 #32=#321                 //计数器对孔序号i计数累加
N8100
 #100=#1001                //计算已加工孔数
N8110  END1
                      //孔加工循环体结束
N8120  #101=#30
                    //返回X坐标初值XO
N8130  #102=#31
                    //返回Y坐标初值YO
M99
                           //宏程序结束

在主程序中调用上述宏程序的调用格式为:
G65 P8000 A
C F H R Z
上述程序段中各文字变量后的值均应按零件图样中给定值来赋值。

 

5.5  SIEMENS系统宏程序应用

1、计算参数

    SIEMENS系统宏程序应用的计算参数如下:

R0~R99----可自由使用;

R100~R249----加工循环传递参数(如程序中没有使用加工循环,这部分参数可自由使用);

R250~R299----加工循环内部计算参数(如程序中没有使用加工循环,这部分参数可自由使用)。

2、赋值方式

为程序的地址字赋值时,在地址字之后应使用“=”,NGL除外。

例:G00  X=R2

3、控制指令

    控制指令主要有:

IF 条件 GOTOF 标号

IF 条件 GOTOB 标号

说明:

IF----如果满足条件,跳转到标号处;如果不满足条件,执行下一条指令;

GOTOF----向前跳转;

GOTOB----向后跳转;

标号----目标程序段的标记符,必须要由2~8个字母或数字组成,其中开始两个符号必须是字母或下划线。标记符必须位于程序段首;如果程序段有顺序号字,标记符必须紧跟顺序号字;标记符后面必须为冒号。

条件----计算表达式,通常用比较运算表达式,比较运算符见表5.5

5.5 比较运算符

比较运算符

意义

==

等于

<> 

不等于

> 

大于

< 

小于

>=

大于或等于

<=

小于或等于

 

例:

……

N10 IF R1<10 GOTOF LAB1

……

N100 LAB1: G0 Z80

4、应用举例

用镗孔循环 LCYC85加工图5.28所示矩阵排列孔,无孔底停留时间,安全间隙2mm

N10 G0 G17 G90 F1000 T2 D2 S500 M3

N20 X10 Y10 Z105

N30 R1=0

N40 R101=105 R102=2 R103=102 R104=77 R105=0 R107=200 R108=100

N50 R115=85 R116=30 R117=20  R118=10  R119=5 R120=0 R121=10

N60 MARKE1:LCYC60

N70 R1=R1+1 R117=R117+10

N80 IF R1<5 GOTOB MARKE1

N90 G0 G90 X10 Y10 Z105

N100 M2

 

 

 

 

 

 


5.28 矩阵排列孔加工

 

5.6 加工中心的调整  

  加工中心是一种功能较多的数控加工机床,具有铣削、镗削、钻削、螺纹加工等多种工艺手段。使用多把刀具时,尤其要注意准确地确定各把刀具的基本尺寸,即正确的对刀。对有回转工作台的加工中心,还应特别注意工作台回转中心的调整,以确保加工质量。

5.6.1加工中心的对刀方法

  在本课程关于加工坐标系设定的内容中,已介绍了通过对刀方式设置加工坐标系的方法,这一方法也适用于加工中心。由于加工中心具有多把刀具,并能实现自动换刀,因此需要测量所用各把刀具的基本尺寸,并存入数控系统,以便加工中调用,即进行加工中心的对刀。加工中心通常采用机外对刀仪实现对刀。

5.29 对刀仪的基本结构

5.30钻削刀具

对刀仪的基本结构如图5.29所示。图5.29中,对刀仪平台7上装有刀柄夹持轴2,用于安装被测刀具,如图5.30所示钻削刀具。通过快速移动单键按钮4和微调旋钮56,可调整刀柄夹持轴2在对刀仪平台7上的位置。当光源发射器8发光,将刀具刀刃放大投影到显示屏幕1上时,即可测得刀具在X(径向尺寸)、Z(刀柄基准面到刀尖的长度尺寸)方向的尺寸。
  钻削刀具的对刀操作过程如下:
1.
将被测刀具与刀柄联接安装为一体;
2.
将刀柄插入对刀仪上的刀柄夹持轴2,并紧固;
3.
打开光源发射器8,观察刀刃在显示屏幕1上的投影;
4.
通过快速移动单键按钮4和微调旋钮56,可调整刀刃在显示屏幕1上的投影位置,使刀具的刀尖对准显示屏幕1上的十字线中心,如图
5.31
5.
测得X20,即刀具直径为φ20mm,该尺寸可用作刀具半径补偿;
6.
测得Z180.002,即刀具长度尺寸为180.002 mm,该尺寸可用作刀具长度补偿;
7.
将测得尺寸输入加工中心的刀具补偿页面;
8.
将被测刀具从对刀仪上取下后,即可装上加工中心使用。

5.31  对刀

 

 

 

 

 

 

 

5.6.2加工中心回转工作台的调整

  多数加工中心都配有回转工作台(如图5.32所示),实现在零件一次安装中多个加工面的加工。如何准确测量加工中心回转工作台的回转中心,对被加工零件的质量有着重要的影响。下面以卧式加工中心为例,说明工作台回转中心的测量方法。
  工作台回转中心在工作台上表面的中心点上。如图5.32所示。
  工作台回转中心的测量方法有多种,这里介绍一种较常用的方法,所用的工具有:一根标准芯轴、百分表(千分表)、量块。

1X向回转中心的测量

a)X向位置

b)Y向位置

c)Z向位置

5.32 加工中心回转工作台回转中心的位置

  测量的原理:
  将主轴中心线与工作台回转中心重合,这时主轴中心线所在的位置就是工作台回转中心的位置,则此时X坐标的显示值就是工作台回转中心到X向机床原点的距离X。。工作台回转中心X向的位置,如图5.32a所示。
  测量方法:
1
)如图5.33所示,将标准芯轴装在机床主轴上,在工作台上固定百分表,调整百分表的位置,使指针在标准芯轴最高点处指向零位。
2
)将芯轴沿+Z方向退出Z轴。
3
)将工作台旋转180°,再将芯轴沿-Z方向移回原位。观察百分表指示的偏差然后调整X向机床坐标,反复测量,直到工作台旋转到0°和180°两个方向百分表指针指示的读数完全一样时,这时机床CRT上显示的X向坐标值即为工作台X向回转中心的位置。
  工作台X向回转中心的准确性决定了调头加工工件上孔的X向同轴度精度。

5.33 X向回转中心的测量

5.34 Y向回转中心的测量

5.35  Z向回转中心的测量

2Y向回转中心的测量
  测量原理:找出工作台上表面到Y向机床原点的距离Y0,即为Y向工作台回转中心的位置。工作台回转中心位置如图5.32b所示。
  测量方法:如图5.34,先将主轴沿Y向移到预定位置附近,用手拿着量块轻轻塞入,调整主轴Y向位置,直到量块刚好塞入为止。
Y
向回转中心=CRT显示的Y向坐标(为负值)- 量块高度尺寸 - 标准芯轴半径

工作台Y向回转中心影响工件上加工孔的中心高尺寸精度。

3、Z向回转中心的测量
  测量原理:
  找出工作台回转中心到Z向机床原点的距离Z0即为Z向工作台回转中心的位置。工作台回转中心的位置如图5.32c所示。
  测量方法:如图5.35所示,当工作台分别在0°和180°时,移动工作台以调整Z向坐标,使百分表的读数相同,则:

Z向回转中心=CRT显示的Z向坐标值
  Z向回转中心的准确性,影响机床调头加工工件时两端面之间的距离尺寸精度(在刀具长度测量准确的前提下)。反之,它也可修正刀具长度测量偏差。
  机床回转中心在一次测量得出准确值以后,可以在一段时间内作为基准。但是,随着机床的使用,特别是在机床相关部分出现机械故障时,都有可能使机床回转中心出现变化。例如,机床在加工过程中出现撞车事故、机床丝杠螺母松动时等。因此,机床回转中心必须定期测量,特别是在加工相对精度较高的工件之前应重新测量,以校对机床回转中心,从而保证工件加工的精度。

 

本章提示

加工中心是仲博官方国际中功能较多、结构较复杂的一种机床。只有在掌握数控铣床编程基本方法的基础上,充分了解加工中心的编程特点,才能较好地使用加工中心。因而,本章的篇幅虽然不太长,但内容丰富,也是本书的重点之一。对于机床回转工作台调整、对刀等操作性强的内容,编者提供了动画、录象等资料,以加深理解。加工中心的详情请浏览http://www.tonmac.com.cn,加工中心所使用刀具详情请浏览http://www.walter-ag.com

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

练习与思考题

一、判断题
1. ( )
固定循环功能中的K指重复加工次数,一般在增量方式下使用。
2. ( )
固定循环只能由G80撤消。
3. ( )
加工中心与数控铣床相比具有高精度的特点。
4. ( )
一般规定加工中心的宏编程采用A类宏指令,数控铣床宏编程采用B类宏指令。
5. ( )
立式加工中心与卧式加工中心相比,加工范围较宽。

二、选择题
1.加工中心用刀具与数控铣床用刀具的区别________
A
、刀柄; B、刀具材料; C、刀具角度; D、拉钉。
2
.加工中心编程与数控铣床编程的主要区别________
A
、指令格式; B、换刀程序; C、宏程序; D、指令功能。
3
.下列字符中,_________不适合用于B类宏程序中文字变量。
  A F B G;  C J;  D Q
4.Z
轴方向尺寸相对较小的零件加工,最适合用_______加工。
A
、立式加工中心; B、卧式加工中心; C、卧式数控铣床; D、车削加工中心。
5
G65 P9201 属于______宏程序。
 A A类;  BB类;  CSIMENS;  DFAGOR

三、简答题
1、 加工中心可分为哪几类?其主要特点有哪些?
2
、 请总结加工中心刀具的选用方法。
3
、 加工中心的编程与数控铣床的编程主要有何区别?
4
B类宏程序中,为何英文字母GLNOP一般不作为文字变量名?
5
B类宏程序中,有哪些变量类型,其含义如何?
6
、 编程练习。采用XH714加工中心加工图5. 36—5.39各平面曲线零件,加工内容:各孔,深5mm;外轮廓表面,深5mm。试编写加工程序。

5.36 习题图1

5.37 习题图2

5.38习题图3

5.39 习题图4

7、编程练习。采用XH714加工中心加工图5.40、图5.41所示的各平面型腔零件,加工内容:各型腔,深5mm440╳340 mm外轮廓表面,深5mm。试编写加工程序。

5.40 习题图5

5.41 习题图6

8、 在图5.42示的零件图样中,材料为45#,技术要求见图。试完成以下工作:

1) 分析零件加工要求及工装要求;
2
) 编制工艺卡片;
3
) 编制刀具卡片;
4
) 编制加工程序,并请提供尽可能多的程序方案。

5.42 习题图7

 

 

 

 


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