第四章 孔加工.docx

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第四章孔加工

第四章孔加工

同锥面和圆弧加工一样，孔加工也是车削加工中最经常见的加工之一。

工件中往往有各种各样的孔，使用数控车削加工，进行钻、铰、镗、扩等可以加工出不同精度的工件，加工简单，加工精度比普通车床的精度高。

图4-1所示是其中较典型的零件。

图4-1孔类典型零件

本章主要从通孔、盲孔、深孔、锥孔、薄壁孔几部分来分别介绍孔加工的特点，工艺的确定，指令的应用，程序的编制，加工质量的分析等内容。

深孔加工中使用的加工循环指令如G74指令等是本章需要重点掌握的内容。

第一章加工工艺的确定

[知识点]1.孔加工刀具

2.孔加工方法确定

[技能点]1.能正确编制孔加工的加工工艺

2.能根据要求合理选择加工刀具

一、孔加工刀具

孔加工刀具按其用途可分为两大类：

一类是钻头，它主要用于在实心材料上钻孔（有时也用于扩孔）。

根据钻头构造及用途不同，又可分为麻花钻、扁钻、中心钻及深孔钻等；

另一类是对已有孔进行再加工的刀具，如扩孔钻、铰刀及镗刀等。

（一）麻花钻

麻花钻是一种形状复杂的孔加工刀具，它的应用较为广泛。

常用来钻精度较低和表面较粗糙的孔。

用高速钢钻头加工的孔精度可达IT11～IT13，表面粗糙度可达Ra6.3～25；用硬质合金钻头加工时则分别可达IT10～IT11和Ra3.2～12.5。

（二）中心钻

中心钻用于加工中心孔。

有三种形式：

中心钻、无护锥60°复合中心钻及带护锥60°复合中心钻。

中心钻在结构上与麻花钻类似。

为节约刀具材料，复合中心钻常制成双端的。

钻沟一般制成直的。

复合中心钻工作部分由钻孔部分和锪孔部组成。

钻孔部与麻花钻同样，有倒锥度及钻尖几何参数。

锪孔部制成60°锥度，保护锥制成120°锥度。

复合中心钻工作部分的外圆须经斜向铲磨，才能保证锪孔部和锪孔部与钻孔部的过渡部分具有后角。

（三）深孔钻

一般深径比（孔深与孔径比）为5～10的孔即为深孔。

加工深径比较大的深孔可用深孔钻。

深孔钻的结构有多种形式，常用的主要有外排屑深孔钻、内排屑深孔钻、喷吸钻等等。

（四）扩孔钻

扩孔钻用于已有孔的扩大，一般加工精度可达IT10～IT11，表面粗糙度可达Ra3.2～12.5，通常作为孔的半精加工刀具。

扩孔钻的类型主要有两种，即整体锥柄扩孔钻和套式扩孔钻。

（五）锪钻

锪钻用于加工各种埋头螺钉沉头座、锥孔、凸台面等。

（六）镗刀

镗刀用来扩孔及用于孔的的粗、精加工。

镗刀能修正钻孔、扩孔等上一工序所造成的孔轴线歪曲、偏斜等缺陷，故特别适用于要求孔距很准的孔系加工。

镗刀可加工不同直径的孔，镗孔可在车床、铣床、钻床、镗床上进行。

根据结构特点及使用方式，镗刀可分为单刃镗刀、多刃镗刀和浮动镗刀等。

见图4-2这里只简单介绍几种单刃镗刀。

为了保证镗孔时的加工质量，镗刀应满足下列要求：

1．镗刀和镗刀杆要有足够的刚度；

2．镗刀在镗刀杆上既夹持牢固，又装卸方便，便于调整；

3．要有可靠的断屑和排屑措施。

图4-2各类镗刀

（七）铰刀

铰刀用于中小孔的半精加工和精加工，也常用于磨孔或研孔的预加工。

铰刀的齿数多、导向性好、刚性好、加工余量小、工作平稳一般加工精度可达IT6～IT8，表面粗糙度可达Ra1.6～0.4。

1．铰刀的基本结构

铰刀分为手用铰刀和机用铰刀两类，基本结构由工作部分、颈部、和柄部组成。

2．铰刀几何角度：

铰刀几何角度包括：

主偏角、前角、后角。

二、麻花钻的特点

麻花钻头的形状如图4-3所示，下面介绍其基本特征：

图4-3麻花钻头

（一）麻花钻的组成：

装夹部分、工作部分、切削部分

（二）普通麻花钻的几何角度：

顶角、前角、后角、横刀角度

（三）钻削用量与切削层参数：

该项在数控加工中应结合工件材料和刀具材料参阅相关手册。

三、加工要求

孔加工可以通过钻、镗、铰、车来实现。

在车床中，孔的加工方法与孔的精度要求、孔径、孔的深度有很大的联系。

一般来讲，在精度等级为H12、H13时，一次钻孔就可以实现。

当精度等级在H11，孔径≤10毫米时，采用一次钻孔；当孔径>10~30毫米时，采用钻孔和扩孔方式；孔径>30~80毫米时，采用钻孔、扩钻以及扩孔或者钻孔、扩孔刀或车刀镗孔以及扩孔实现。

在精度等级为H10、H9，孔径≤10毫米时，采用钻孔以及铰孔实现；当孔径>10~30毫米时，采用钻孔和扩孔和铰孔方式；孔径>30~80毫米时，采用钻孔、扩孔以及铰孔、或者用扩孔刀镗孔，扩孔以及铰孔实现。

在精度等级为H8、H7，孔径≤10毫米时，采用钻孔及一次或二次铰孔实现；当孔径>10~30毫米时，采用钻孔和扩孔和一次或二次铰孔；孔径>30~80毫米时，采用钻孔、扩钻（或者用扩孔刀镗孔）、以及一次或二次铰孔实现。

除此之外，孔的加工要求也与孔的位置精度有关。

当孔的位置精度要求较高时，可以用车床上镗孔实现。

在车床上镗孔实现时，安排孔的加工路线就比较重要，安排不当就可能把坐标轴的反向间隙带入到加工中，而直接影响孔的位置精度。

第二节编程

[知识点]各种孔的加工方法

[技能点]各种孔的编程与加工

一、通孔加工

（一）编程实例

如图4-4所示零件，用G01编程加工梯形通孔。

图4-4梯形通孔工件

（二）任务分析

在数控机床上加工孔，无论采用钻孔还是镗孔，都可以采用G01指令来直接实现。

对于较深的孔，最好采用深孔钻削循环指令G74来进行加工。

关于G74的使用我们将在下面讲述。

（三）程序编制

加工程序见表4-1。

表4-1编程

O0001

N01G50x160.0Z100.0；

建立坐标系

N02M04S150T0101；

换刀，主轴反转

N03G00X90.0Z73.0；

刀具快速趋近

N04G01Z40.0F80；

镗Ф90的孔

N05X70.0；

镗内孔端面

N06Z-3.0；

镗Ф70的孔

N07G00X60.0；

让刀

N08Z80.0；

退刀

N09X160.0Z100.0；

N10M05；

主轴停

N11M02；

程序结束

完成加工后的零件实体如图4-5所示:

图4-5通孔实例

二、盲孔加工

（一）编程实例

如图4-6所示的盲孔，使用G01指令编制孔加工程序。

图4-6盲孔加工

（二）任务分析

设—号刀为外圆刀，二号刀为Φ3mm钻头，三号刀为切断刀，四号刀为Φ16mm钻头，六号刀为镗刀。

毛坯为Φ53mm×100mm的棒料。

选取工件轴线与工件右端面的交点O为坐标原点。

（三）程序编制

加工见表4-2。

表4-2编程

O0002

N010G50X150.0Z200.0；

建立工件坐标系

N020M03S800T0101；

N030G000X50.0Z2.0；

N070G01Z-73.0F80；

切削Φ50mm外圆柱

N080G00X52.0Z2.0；

N090X40.0；

N100G01Z-45.0；

切削Φ40mm外圆柱

N110G02X50.0Z-50.0R5.0；

切削半径为5mm的圆角

N120G00X55.0Z1.0；

N130X34.0；

N140G01X42Z-32；

车削倒角

N150G00X150.0Z200.0T0100；

退刀，取消刀补

N170G00X0Z2.0T0202；

N180G01G99Z-4.0F0.12；

钻Φ3mm的孔

N190G00Z2.0；

N200X150.0Z200.0T0200；

N210T0404M08；

换4号刀具，开冷却液

N220G00X0Z2.0；

N230G01W-15.0F1.2；

钻Φ16mm的孔，深15mm

N240G00W5.0；

刀具抬出，排小屑

N250G01W-15.0F0.12；

二钻Φ16mm的孔，深10mm

N260G00W5.0；

N270G01W-15.0F0.12；

三钻Φ16mm的孔，深10mm

N280G00W5.0；

N290G0lW-10.0F0.12；

四钻Φ16mm的孔，深10mm

N300G00W40.0；

N310M09；

N320G00X150.0Z200.0T0400；

退刀，取消刀补

N330X18.0Z2.0T0606M08；

N340G01Z-30.0S1000F10；

镗Φ20mm孔至Φ18mm，深28mm

N350G00Xl6.0；

N360Z2.0；

N370X20.0；

N380G01Z-30.0F10；

镗Φ20mm孔

N390G00Xl8.0；

N390Z2.0；

N400X22.0；

N380G01Z0F0.3；

N390X20.0Z-1.0；

N400G00Z2.0；；

N410X150.0Z200.0T0600；

N420G00X52.0Z-70.0S500T0303；

N430G01G98X-1F20；

切断

N440G00X55.0；

N450X150.0Z200.0；

N460M05；

N470M09；

N480M30；

完成加工后的零件实体如图4-7所示：

图4-7盲孔实例

三、深孔加工

（一）编程实例

加工如图4-8所示的深孔，用深孔钻削循环加工格式，其中：

e=1，k=20，F=0.1。

图4-8深孔钻削循环加工

（二）任务分析

本例的孔为一个较深的孔，如果采用一次钻削将会降低刀具的寿命，降低工件的加工精度。

FANUC0系统为我们提供了深孔钻循环功能。

1．深孔钻循环功能G74格式

G74R（e）；

或者

G74Z（W）Q（k）；

（三）程序编制

加工程序见表4-3。

表4-3编程

O0020

N10G50X200Z100T0202；

N20G99M03S60；

N30G00X0Z1；

N40G74R1；

N50G74Z-80Q20F0.1；

钻孔，深80mm每次钻20mm，进给速度0.1mm/r

N60G00X200Z100；

N70M30；

完成加工后的零件实体如图4-9所示：

（半剖）

图4-9深孔实例

四、锥孔加工

（一）编程实例

加工如图4-10所示内锥孔。

图4-10内锥孔加工

（二）任务分析

该实例我们使用G01编程，该指令在前面已经详细讲述，在此我们不多赘述。

因图4-10的内锥孔加工程序比较简单，我们这里仅仅给出主要程序部分。

（三）程序编制

1．绝对坐标编程:

N070G01X15.0Z-25.0F30

2．相对坐标编程:

N070G01U-15.0W-27.0F30

完成加工后的零件实体如图4-11所示：

（半剖）

图4-11锥孔实例

第三节薄壁零件加工

[知识点]提高薄壁零件加工刚度的方法

[技能点]1.正确编制加工工艺

2.薄壁零件的加工编程

在生产实际中一些薄壁零件应用较广。

由于工件较薄，刚性较差，采用常规的切削加工方法，受轴向切削力和热变形的影响，工件会出现弯曲变形，很难达到技术要求，产品合格率极