第5章FANUC系统数控铣床及加工中心编程

常见铣削加工类型目录§ 5.1 数控铣床及加工中心编程基础§ 5.2 FANUC系统加工中心编程原理§ 5.3 工艺知识§ 5.1数控铣床及加工中心编程基础§ 5.1数控铣床及加工中心编程基础1 数控铣床及加工中心概述2 数控铣床及加工中心坐标系统3 加工中心刀具基础1 数控铣床及加工中心概述l加工中心（Machining center）是集铣削、钻削、铰削、镗削及螺纹切削等工艺于一体，通常称镗铣类加工中心。

就机床操作、程序编制及工艺适应性而言，数控铣床和加工中心并没有本质的区别。

l加工中心相应配置了刀具库、换刀机械手、第四轴及回转工作台等部件，使加工中心在加工效率及工艺适应性等方面比数控铣床显得更为优越。

l加工中心的工艺适应性：l加工中心的分类：l加工中心的主要组成部件RETURN 6.1加工中心的工艺适应性：（1）加工周期性重复投产的零件。

（2）高效、高精度零件加工。

（3）具有合适批量的工件。

（4）加工中心适合与加工多工位或工序可集中的零件加工。

（5）四轴、五轴联动加工中心的应用及CAD/CAM技术的成熟使加工中心特别适合于复杂形状零件的加工。

（6）装夹困难或完全由找正来定位保证加工精度的零件则不适合在加工中心上进行生产。

加工中心的分类：l按机床形态及主轴布局形式分：1）立式加工中心2）卧式加工中心3）龙门式加工中心4）复合加工中心、五轴联动加工中心l按加工中心的换刀形式分：1）带刀库、机械手的加工中心；2）无机械手的加工中心；3）转塔刀库；（1）立式加工中心立式加工中心是指主轴为垂直状态的加工中心，其结构形式多为固定立柱，工作台为长方形，适合加工盘、套、板类零件。

立式加工中心装卡方便，便于操作，易于观察加工情况，调试程序容易，应用广泛。

但受立柱高度及换刀装置的限制，不能加工太高的零件，在加工型腔或下凹的型面时，切屑不易排出，严重时会损坏刀具，破坏已加工表面，影响加工的顺利进行。

VTC-20B立式加工中心立式加工中心加工模具（2）卧式加工中心卧式加工中心指主轴为水平状态的加工中心。

卧式加工中心通常都带有自动分度的回转工作台，它一般具有3～5个运动坐标，常见的是三个直线运动坐标加一个回转运动坐标，工件在一次装卡后，完成除安装面和顶面以外的其余四个表面的加工，它最适合加上箱体类零件。

与立式加工中心相比较，卧式加工中心加工时排屑容易，对加工有利，但结构复杂，价格较高。

六工位卧式加工中心（3）龙门式加工中心龙门式加工中心的形状与数控龙门铣床相似，龙门式加工中心主轴多为垂直设置，除自动换刀装置以外，还带有可更换的主轴头附件，数控装置的功能也较齐全，能够一机多用，尤其适用于加工大型工件和形状复杂的工件。

龙门式加工中心（4）五轴联动加工中心五轴加工中心具有立式加工中心和卧式加工中心的功能。

五轴加工中心，工件一次安装后能完成除安装面以外的其余五个面的加工。

常见的五轴加工中心有两种形式：一种是主轴可以旋转900，对工件进行立式和卧式加工；另一种是主轴不改变方向，而由工作台带着工件旋转900，完成对工件五个表面的加工。

五轴联动立式加工中心带刀库、机械手的加工中心转塔刀库式钻削加工中心加工中心的主要组成部件1）床身2）导轨3）主轴部件4）刀库5）换刀机械手6）伺服电机7）控制器8）数控电气控制箱床身：整个机床的基础支承件，一般用来放置导轨、主轴箱等重要部件。

为了满足加工中心高速度、高精度、高生产率、高可靠性和高自动化程度的要求，与普通机床比较而言，加工中心的床身应有更高的静、动刚度和更好的抗振性。

导轨：支承运动部件并保证其能在外力的作用下准确地沿着规定的方向运动（可分为滚动导轨、塑料导轨、静压导轨和磁力导轨等）刀库：加工中心工序高度集中，在一个程序的执行过程中可能需要调用几把甚至十几把刀具，加工前先把工艺过程中需要的刀具安装在某一机构内，以待加工过程中随时调用，这一安装多把刀具的机构叫做刀库。

盘式刀库链式刀库换刀机械手：当加工中心在加工过程中需要更换刀具时，主轴上升到与机械手相应的高度，同时刀库待调用刀具号的刀具亦转至与机械手相对应的位置，并取出刀具使其轴线处于铅垂位置，机械手在取出主轴刀具的同时摘取待用刀具装至主轴实现刀具的自动更换。

伺服电机：伺服电机又称执行电机，在自动控制系统中，用作执行元件，把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出，带动工作台或其它部件作进给运动或带动主轴作旋转主运动。

控制器：控制器是加工中心的控制及输入输出装置，通过控制面板可以手动控制加工中心的主轴旋转，各轴进给等；同时通过控制面板可以实现外部程序的输入及内部程序的导出，实现人机之间的直接交流。

数控电气控制箱：加工中心的强电控制线路及PLC、变频器等均分区域安装在此控制箱内，是整个加工中心的核心部件。

2 数控铣床及加工中心坐标系统l加工中心的坐标系统跟数控车床一样符合笛卡儿坐标系的右手法则，加工中心的基本坐标系统为X、Y、Z轴，机床三轴或2.5轴联动，如果是更多轴数的加工中心，则相应有绕X、Y、Z等轴作回转运动的旋转坐标轴，如A、B、C回转轴等。

1.机床坐标系、机械原点、回参2.工作坐标系、工作原点3.工件坐标系的建立工件在机床上安装后，测量工作原点与机床原点之间的距离——工作原点偏置，将该偏置预存到数控系统中，建立工件坐标系。

工件坐标系的建立一般用G54~G59设定。

1)机床坐标系v机床坐标系是机床固有的坐标系。

其原点也称为机械原点或机床零点。

X、Y、Z坐标轴的相互关系用右手定则决定。

围绕各轴旋转的圆周进给坐标轴分别用A、B、C 表示。

（上述正方向，是假定工件不动，刀具相对于静止的工件运动的原则）2)加工中心工作坐标系v工作坐标系是编程人员在编程和加工时使用的坐标系，编程时一般是选择工件上的某一点作为程序原点，并以这个原点作为坐标系的原点，建立一个新的坐标系，这个新的坐标系就是工作坐标系。

3 . 加工中心刀具基础1)常见铣削加工类型2) 铣削加工相关计算3) 铣刀型号表示方法4) 铣削刀片型号表示规则5) 常用铣刀概述1)常见铣削加工类型2) 铣削加工相关计算4) 铣削刀片型号表示规则3) 铣刀型号表示方法5) 常用铣刀概述整体式（硬质合金）立铣刀加工钢材加工铝合金加工超硬材料整体式（硬质合金）球铣刀整体式（硬质合金）圆角铣刀机夹式立铣刀机夹式仿形铣刀5．2 FANUC系统加工中心编程原理5．2 FANUC系统加工中心编程原理1 程序结构2 子程序3 准备功能指令4 主轴及辅助功能指令5 进给及刀具功能指令6 编程实例17 固定循环指令综合实例1. 程序结构一. 程序构成：(1)程序号（文件名）；(2)程序体（N 个程序段）；(3)结束符（M02或M30）；二. 程序结构的说明：（1）程序号：FANUC系统的程序号相当于是程序的文件名，它作为程序的标记需要预先设定，一个程序号必须在字母“O”后面紧接最多8个阿拉伯数字。

例如：O0123；（程序号）其中数字0无实际意义，可以不写。

（2）程序段格式：一个程序段由若干个指令字组成，如下图所示：编程举例O0525；（程序号）N0005 T01M06；（调用1号刀具）N0010 G90G54G00X0Y0S12000M03；（刀具旋转并自动定位于工作原点）N0015 G43Z100.0H01；（调用储存在01位置的刀具长度补偿值）N0020 X45.0；N0025 Z5.0；N0030 G01Z-4.0F40M08；N0035 G41Y10.0D11；（调用储存在11位置的刀具半径补偿值）N0040 G03X35.0Y0R10.0；（圆弧插补切入）N0045 …2 . 子程序1）子程序的应用：v一次装夹加工多个相同零件或一个零件有重复加工部分v粗精加工轮廓2）主程序与子程序的逻辑关系3 ）子程序格式在子程序开头，必须规定子程序号，以作为调用入口地址。

在子程序的结尾用M99，以控制执行完该子程序后返回主程序。

例：O1000；G91 G01 X100 F200；Y10；X-100；Y10；M99；4）调用子程序格式M98 P_ L_P：被调用的子程序号。

L：重复调用次数例：编制程序以加工图所示两个工件，Z 轴开始点为工件上方50mm 处，切深5mm 。

子程序O1000；G91 G01 G41 X20.0 Y10.0；Y20.0；X-10.0；Y10.0；G02 X50.0 Y0 R15.0；G01 Y-10.0；X-10.0；Y-10.0；X-40.0；G40 X-10.0 Y-20.0M99；主程序O0100；T01 M06；G90 G54 G00 X0 Y0 S1200 M03；G43 Z100.0 H01；Z5.0；G01 Z-5.0 F100 M08；D11 M98 P1000（First ）；G00 G90 Z5.0；X80.0；G01 Z-5.0；D11 M98 P1000(Second)；G00 G90 Z5.0 M09；G28 G91 Z0 M05；G28 X0 Y0；M30;3 .准备功能指令—G代码1)尺寸数据输入方式G90/G91G90表示采用绝对值数值编程；G91表示采用相对值数值编程编程举例：N10 G90 G01X10.0 Y30.0；定义坐标为绝对尺寸N20 X75.0 Y-32.0；X、Y为绝对尺寸…N180 G91 G02 X40.0 Y20.0 R15.0；转换为增量尺寸N190 G01 X-12 Y17.0；X、Y仍然是增量尺寸，是相对于前一点的增量。

2) 英制/公制选择G20/G213)快速点定位G00指令格式：G00 X（U）Z(W)；如程序段“G90 G00 X120.0 Y40.0 ；”的刀具运动路径如下图所示：4）直线插补G01指令格式：G01X（U）Z(W)F如下图说明一个程序，以300 mm/min的进给率移动刀具，按路线O—A—B—C—D—E－A－O进给。

G91 G00 X30.0 Y20.0；O—AG01 Y20.0 F300；A—BX40.0 Y10.0；B—CX50.0；C—DY-40.0；D—EX-90.0 Y10.0；E－AG00 X-30.0 Y-20.0；A－O5）平面选择G17～G19XY/ZG19YZ/XG18ZX/YG17垂直坐标轴（在钻削/铣削时的长度补偿轴）平面（横坐标/纵坐标）G功能6）圆弧插补：G02/G03格式：（G17)G02/G03 X_Y_R_F_；(G17)G02/G03 X_Y_I_J_F_；顺、逆时针圆弧插补的判定：视线沿垂直与圆弧所在平面的坐标轴的负方向观察。

7）暂停功能G04G94 G04 P5000；（暂停5S，单位ms ）G95 G04 P5000；（暂停5r）8）刀具补偿功能（1）刀具长度补偿/取消：G43、G44/G49 G43 刀具长度正补偿；G44 刀具长度负补偿；G49 取消刀具长度补偿。