第7章 加工中心操作、编程及实训
加工中心(Machining Center)简称MC，是一种功能较全的数控机床。它把铣削、镗削、钻削、螺纹加工等功能集中在一台设备上，使其具有多种工艺手段。加工中心设置有刀库，刀库中存放着不同数量的各种刀具或检具，在加工过程中由程序自动选用和更换，这是它与数控铣床、数控镗床的主要区别。
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。本章所述内容，以配置FANUC 0i -MC数控系统的TH5650立式镗铣加工中心为例展开讨论。
7.1 加工中心基本操作及实训
7.1.1加工中心的自动换刀装置
1. 刀库
在加工中心上使用的刀库主要有两种，即盘式刀库与链式刀库。盘式刀库装刀容量相对较小，一般在 1～24 把刀具，主要适用于小型加工中心；链式刀库装刀容量大，一般在 1～100 把刀具，主要适用于大中型加工中心。
2.刀具的选择方式
按数控系统装置的刀具选择指令，从刀库将所需要的刀具转换到取刀位置，称自动选刀。在刀库中选择刀具通常采用两种方法，即顺序选择刀具与任意选择刀具。
（1）顺序选择刀具
装刀时所用刀具按加工工序设定的刀具号顺序插入刀库对应的刀座号中，使用时按顺序转到取刀位置，用过的刀具放回原来的刀座内。该法驱动控制较简单，工作可靠，但刀具号与刀座号一致，增加了换刀时间。
（2）任意选择刀具
刀具号在刀库中不一定与刀座号一致，由数控系统记忆刀具号与刀座号对应关系，根据数控指令任意选择所需要的刀具，刀库将刀具送到换刀位置。此法主轴上刀具采用就近放刀原则，相对会减少换刀时间。
3.换刀方式
加工中心的换刀方式一般有两种：机械手换刀和主轴换刀。 （1）机械手换刀
由刀库选刀，再由机械手完成换刀动作，这是加工中心普遍采用的形式。机床结构不同，机械手的形式及动作均不一样。
（2）主轴换刀
通过刀库和主轴箱的配合动作来完成换刀，适用于刀库中刀具位置与主轴上刀具位置一致的情况。一般是采用把盘式刀库设置在主轴箱可以运动到的位置，或整个刀库能移动到主轴箱可以到达的位置。换刀时，主轴运动到刀库上的换刀位置，由主轴直接取走或放回刀具。
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多用于采用 40 号以下刀柄的中小型加工中心。
7.1.2加工中心的换刀指令
换刀一般包括选刀指令（T）和换刀动作指令（M06），选刀指令用T表示，其后是所选刀具的刀具号。如选用2号刀，写为“T02”。T指令的格式为T××，表示允许有两位数，即刀具最多允许有99把。
M06是换刀动作指令，数控装置读入M06代码后，送出并执行M05(主轴停转)，M19（主轴准停）等信息，接着换刀机构动作，完成刀具的变换。
不同的加工中心，其换刀程序是不同的，通常选刀和换刀分开进行。换刀完毕启动主轴后，方可执行后面的程序段。选刀可与机床加工重合起来，即利用切削时间进行选刀。多数加工中心都规定了换刀点位置。主轴只有运动到这个位置，机械手或刀库才能执行换刀动作。一般立式加工中心规定的换刀点位置在机床Z轴零点处，卧式加工中心规定在机床Y轴零点处。
编制换刀程序一般有两种方法： 方法一：…
N100 G91 G28 Z0；
N110 T02 M06；
…
N800 G91 G28 Z0； N810 T03 M06； …
即一把刀具加工结束，主轴返回机床原点后准停，然后刀库旋转，将需要更换的刀具停在换刀位置，接着进行换刀，再开始加工。选刀和换刀先后进行，机床有一定的等待时间。
方法二：…
N100 G91 G28 Z0；
N110 T02 M06； N120 T03;
…
N800 G91 G28 Z0； N810 M06； N810 T04；
…
这种方法的找刀时间和机床的切削时间重合，当主轴返回换刀点后立刻换刀，因此整个换刀过程所用的时间比第一种要短一些。在单机作业时，可以不考虑这两种换刀方法的区别，而在柔性生产线上则有实际的作用。
7.1.3加工中心操作面板
应用FANUC 0i－MC系统的TH5650立式镗铣加工中心操作面板，由显示器与MDI面板、
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机床操作面板组成。
1.显示器与MDI面板
显示器与MDI面板是由一个9″CRT显示器和一个MDI键盘构成,如图7-1所示。MDI键盘上各键及软体键功能见第4章4.1相关。
图7-1 显示器与MDI面板
2.机床操作面板
机床操作面板如图7-2所示。机床操作面板上各键名称与功能见表7-1与表7-2。
图7-2 机床操作面板
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表7-1 机床操作面板上各键名称与功能表1
按键 编辑工作方式 手动数据输入方式 在线加工方式 返回参考点方式 手动连续进给方式 增量进给方式 手轮操作方式 单段按钮 在此方式下，手轮生效，可进行X、Y、Z三个坐标的微量进给 在自动方式下，按下此按钮后，程序在执行过程中，每执行完一个程序段即停止，需再按一下循环启动按钮跳读按钮 可选停按钮 时，停止自动操作，再按一下循环启动按钮程序继续执行。 手动绝对值 程序再启动按钮 机械锁住按钮 空运行按钮
名称 自动工作方式 功能 在此方式下，执行加工程序 在此方式下，进行工件程序的编辑 1、当选择了MDI面板上
主轴刀具松开按钮 主轴刀具夹紧按钮 循环启动按钮 循环停止按钮 在手动方式下，按下此按钮，可进行主轴刀具松开。 在手动方式下，按下此按钮，可进行主轴刀具夹紧。 在MDI方式或自动方式下，按一下此按钮自动运行开始。 自动运行时，按此按钮自动运行停止，但主轴不停。再按一下循环启动按钮，自动运行继续。 进给暂停指示灯 PLC报警清除按钮 冷却启动按钮 刀套步进按钮 正方向按钮 负方向按钮 快速选择按钮 钮 自动操作中用M00程序停止时，该按钮指示灯亮。 当显示器上有PLC报警文本时，按住此键的同时按MDI面板上《RESET》键来清除报警文本。 按下此按钮，冷却液喷出，且指示灯亮；再按此按钮，冷却停止，且指示灯灭。 按钮，排屑传送器停，且指示灯灭。 排屑传送器启动按按下此按钮，排屑传送器启动，且指示灯亮；再按此排屑传送器倒屑启按下此按钮，排屑传送器倒屑启动，且指示灯亮；再动按钮 按此按钮，排屑传送器倒屑停，且指示灯灭。 刀套调整按钮 在手动方式下，当D499设置为1时，按一下此按钮，可以调整刀库位置。 在手动方式下，按一下此按钮，刀套转动一个位置。刀套停在正常的位置上时，指示灯亮。 在手动方式下，按住此按钮，使所选择的坐标轴正向运动。 在手动方式下，按住此按钮，使所选择的坐标轴负向运动。 按此键，同时按正方向或负方向，可进行手控动快速运动。运动速度受 制。 主轴正转按钮 在手动方式下，按一下此按钮，主轴以一固定速度正向旋转。当NC启动后，没有使用过主轴转速指令时，主轴转速为D55设定的转速；使用过主轴转速指令时，主轴转速为最近使用过的主轴转速； 主轴反转按钮
在手动方式下，按一下此按钮，主轴以一固定速度反向旋转。主轴转速值同主轴正转。 5