项目九固定循环指令及其应用.docx

1、项目九固定循环指令及其应用项目九 固定循环指令及其应用 任务描述：1、掌握数控铣削固定循环的基本概念2、掌握各种孔加工固定循环指令的应用。3、巩固多刀具加工的编程方法以及刀具补偿功能。4、掌握孔系加工技巧、螺纹加工技巧及孔加工刀具的选择。任务分析： 1、掌握数控铣削固定循环的基本概念，及各种孔加工固定循环、螺纹加工、刀具补偿功能的应用。2、 掌握数控铣削固定循环的基本概念，及各种孔加工固定循环、螺纹加工、刀具补偿功能的应用。一、 钻孔加工11钻孔基础知识1固定循环的概念操作1：快速定心操作2：快速接近工件操作3：孔加工操作4：孔底动作操作5：刀具快速退回 图9-12返回点平面的选择 G98返回

2、起始点（B），为缺省方式，；G99返回参考平面（R）。3钻孔循环指令 G81 【指令格式】G81 X_Y_Z_F_R_K_；【说明】 X_Y_为孔的位置，可以放在G81指令后面，也可以 放在G81指令的前面； Z 为孔底位置； F 为进给速度(mm/min)； R 为参考平面位置高度； K_重复次数，仅在需要重复时才指定，K的数据不能 保存，没有指定K时，可认为K=1。 4取消循环指令 G80 取消循环有两种方法：方法一：采用G80指令G80指令被执行以后，固定循环（G73、G74、G76、G81G89）被该指令取消，R点和Z点的参数以及除F外的所有孔加工参数均被取消。方法二：01组的G代码也

3、会起到取消固定循环的作用，例如G01/G02/G03等。5、钻孔循环指令G82 【指令格式】 G82 X_Y_Z_F_R_P_； 说明： P 为在孔底位置的暂停时间，单位为ms（毫秒）。 该指令一般用于扩孔和沉孔的加工。 该指令同样有G98和G99两种方式。其它参数和G81指令相同。6、深孔钻孔循环指令G83 【指令格式】 G83 X_Z_F_R_Q_； 说明： Q 为每次进给深度，始终用正值且增量值指令设置。 该指令同样有G98和G99两种方式。其它参数和G81指令相同。 7、高速深孔钻循环指令 G73【指令格式】 G73 X_Y_ Z_ F_ R_ Q_；说明：该指令同样有G98和G99两

4、种方式。其它参数和G81指令相同。注意事项：1）初始平面的选择初始平面是调用固定循环前程序中最后一个Z轴坐标的绝对值，通常选择该位置作为安全平面，但也不能随意选择，当G98指令有效时，它能确保退刀平面高于所有障碍物（夹具和零件）的突出部分、未加工区域以及附件等。2）R平面的选择R平面的位置指的是固定循环中刀具进给运动的起点。如果程序中编写G99，R平面不仅是切削进给的起点，也是切削刀具在循环完成前的退刀点。通常在Z0平面上方15处。3）Z向深度的计算在循环程序段中以Z地址来表示深度，Z值表示切削深度的终点，Z值要考虑钻头的118o120o的刀尖。二、 内孔螺纹加工1、右旋攻螺纹循环指令G84

5、指令格式： G84 X_Y_Z_F_R_；说明： X_Y_为孔的位置，可以放在G81指令后面，也可以放在G81指令的前面； Z 为攻丝Z向终点坐标； F 为进给速度(mm/min)； R 为参考平面位置高度；2、左旋攻螺纹循环指令G74 指令格式： G74 X_Y_Z_F_R_；说明： 该指令即使攻丝前为正转，当执行攻丝时会自动转为反转。 该指令同样有G98和G99两种方式。 指令的其它参数和G84指令相同。3、刚性攻丝方式： 1）弹性攻丝： 2）刚性攻丝： 3）刚性攻丝指令： 三 、 镗孔加工11镗孔加工知识1镗孔循环指令G86 与G81的区别是：G86在到达孔底位置后，主轴停止转动，并快速

6、退出。指令格式: G86 X_Y_Z_F_R_；说明: X_Y_为孔的位置，可以放在G81指令后面，也可以放在G81指令的前面； Z 为攻丝Z向终点坐标； F 为进给速度(mm/min)； R 为参考平面位置高度； 该指令同样有G98和G99两种方式。 2、精镗循环指令G76 与G86的区别是：G76在孔底有三个动作：进给暂停、主轴准停（定向停止）、刀具沿刀尖的反方向偏移Q值，然后快速退出。这样保证刀具不划伤孔的表面。指令格式： G76 X_Y_ Z_ F_ R_ P_Q_；指令说明:* X_Y_为孔的位置，可以放在G81指令后面，也可以放在G81指令的前面；* Z 为攻丝Z向终点坐标；* F

7、 为进给速度(mm/min)；* R 为参考平面位置高度；* Q_为刀具在孔底的偏移值。* P_用于孔底动作有暂停的固定循环中指定暂停时间，单位为秒。* 该指令同样有G98和G99两种方式。3、背镗循环指令G87 指令格式: G87 X_Y_ Z_ F_ R_ P_Q_；说明：* X_Y_为孔的位置，可以放在G81指令后面，也可以放在G81指令的前面；* Z_为攻丝Z向终点坐标；* F_为进给速度(mm/min)；* R_为参考平面位置高度；* Q_为刀具在孔底的偏移值。* P_用于孔底动作有暂停的固定循环中指定暂停时间，单位为秒。该指令只有G98方式。任务1 简单孔的加工任务描述：完成图9-

8、2所示零件孔的加工。图9-2 孔加工任务分析：如图9-2所示，需加工412孔，只有孔中心距要求，在加工中心上，通过精确对刀和采用合理加工工艺可保证要求。任务实施：1、工艺分析：1）毛坯说明：毛坯材料45#钢，在本钻孔工序之前，毛坯所有外表面已经加工完毕。2）工序说明：加工方案：钻中心导向孔钻孔铰孔工步1：钻中心导向孔注意导向孔深度为3mm。工步2：钻孔由于为通孔，钻削深度要留刀具导出量，导出量要大于钻头刀尖长度，一般为5mm左右，因此钻孔深度为25mm。工步3：铰孔为孔精加工。要保证铰孔深度超过孔深。3）刀具选择说明该工件材料为45#钢，切削性能较好，采用普通的加工刀具即可刀具选择：4中心钻、

9、11.5钻头、12机用铰刀4）切削用量的选择影响切削用量的因素很多，机床的刚性，工件的材料和硬度，加工精度要求，工件在机床夹具上的稳定性，刀具的材料和耐用度，是否使用切削液等都直接影响到切削用量的大小。在数控程序中，决定切削用量的参数为主轴转速S和进给速度F，其选取与普通机床上加工时的值相似，可通过计算或查金属切削工艺手册得到，也可根据经验数据给定。5）装夹、定位说明因工件形状简单、规则，可直接在机床上的平口虎钳校平并夹紧，同时在毛坯底面的适当位置处放置等高垫铁防止钻削通孔时刀具碰坏垫铁或台钳。2、编程说明：1）编程原点的选择：设定工件坐标原点为工件中心。工件的Z轴坐标原点设为上表面，按要求测

10、量 每把刀具的刀具长度并补偿到刀长参数中（对应刀长号码为H01、H02、H03）。 2）加工轨迹：孔加工轨迹按照ABCD的轨迹完成，由于钻中心孔、钻孔、铰孔三个工步都是典型孔加工方法，加工时刀具的动作形式完全相同，因此采用固定循环指令可以降低编程繁琐程度。 3）数值计算：由于零件简单，各个刀位点的位置可以直接从零件图中读取图9-2 O0009； / 程序号T01 M06(D4)； / 换取1号刀具(D4中心钻)G54G90G00X15.0Y10.0； G43H01Z30.0S1200M03；G99G81Z-3.0R3.0F150M08；X-15.0；Y-10.0；X15.0；G80M05； G

11、91G28Y0Z0M09； T02M06(D11.5)； G54G90G00X15.0Y10.0； G43Z30.0H02S800M03；G99G81Z-25.0R3.0F100M08；X-15.0； Y-10.0； X15.0； G80M05； G91G28Y0Z0M09； T03M06（D12）； G54G90G00X15.0Y10.0； G43H01Z30.0S250M03； G99G81Z-21.0R3.0F80M08； X-15.0； Y-10.0； X15.0； G80M05； G91G28X0Y0Z0M09； M30； 任务2 孔系零件的加工 任务描述：完成图9-3所示零件上孔的

12、加工，材料为45# 钢材，外形尺寸已经加工完毕，要求加工图中各孔及攻螺纹。任务分析：如图9-3所示零件孔的特征属于长方形孔分布模式，除了中心凸台上一个孔外，其余孔都使用相同的刀具加工，对角两个孔需要内孔螺纹需要进行刚性攻丝。图9-3 内孔螺纹任务实施：1、工艺分析：1）毛坯说明本例采用精毛坯，材料为45# 钢材，外形尺寸已经加工完毕2）工序说明 零件图中2-10定位孔由于形位公差要求不高，加工时可直接采用钻孔的方法来完成。其余孔的加工为防止钻头钻孔引偏，在钻孔前应增加钻中心孔（导向孔）工序。3）加工方案：钻所有的中心孔钻2-10定位孔的预钻孔钻2-M8底孔及6.7孔铰2-10 定位孔M8丝攻。

13、3）刀具选择说明。根据分析刀具加工安排如下：4中心钻9.8钻头6.7钻头4.2钻头10铰刀 M8丝攻。4）装夹、定位说明：可直接采用机用虎口钳和平行等高垫铁。根据图纸要求，以30的凸台为基准，完成对刀，工件原点设在孔中心，那么以该点为编程原点。2、数值计算：编程原点的选择：以工件中心为原点编程。 3、加工程序的编写：加工程序的编写主要应考虑切入点、切削终点，并考虑提刀高度，防止刀具与工件发生干涉。任务3 盘类零件上孔的加工任务描述：完成图9-4所示零件上孔的加工。 图9-4盖板零件1、工艺分析：1）毛坯说明： 本例采用精毛坯，材料为HT200，外形尺寸已经加工完毕。2)切削用量的选择3）刀具选

14、择说明根据图纸要求选用中心钻、34.5钻头、40镗刀、40反镗刀、35精镗刀并将刀具装在合适的刀柄上，将所有刀柄按刀具号顺序安装在机床的刀库上。刀具加工顺序为钻中心孔钻4-34.5通孔镗4-40孔深8 mm背镗4-40孔深8 mm精镗4-35孔。4）装夹、定位说明预先在机床上装好平口钳并校平（垂直和水平）,将工件夹持在平口钳上，底面用等高垫铁垫高，注意垫铁应避开孔加工位置，以便于刀具在孔加工到达底面时不碰伤平口虎钳和垫铁。 2、编程说明：1）编程原点的选择：2）加工轨迹：3、加工程序的编制：孔加工切削用量的选择孔加工为给定尺寸加工，切削用量的选择应在机床允许的范围之内选择，查阅手册并结合经验确

15、定。a.孔加工时的主轴转速n(r/min)，根据选定的切削速度Vc(m/min)和加工直径或刀具直径计算。b.孔加工工作进给速度，根据选择的进给量和主轴转速按公式计算进给速度。 c.攻螺纹时进给量的选择决定于螺纹的导程，由于使用了带有浮动功能的攻螺纹夹头，攻螺纹时工作进给速度 (mm/min)可略小于理论计算值，即：刀具卡片表钻中心孔钻4-34.5通孔镗4-40孔深8 mm。表91 数控加工工序卡片 编号：901零件名称固定套零件图号0901工序名称镗孔零件材料HT200材料硬度45钢使用设备加工中心使用夹具平口钳程序文件O单位职教中心工艺员工步编号工步内容刀具编号刀具规格（mm）主轴转速r/

16、min-1 进给速度mm/min-1 背吃刀量mm备注1钻中心孔T0112001202钻4-34.5通孔T02120603镗4-40孔深8 mmT03600804背镗4-40孔深8 mmT04500805精镗4-35孔T0580085盖板加工表面主要是平面和孔，需铣削平面、钻孔、扩孔、镗孔、铰孔及攻螺纹等工步才能完成。下面以图9-4所示盖板为例介绍工艺分析。1）零件工艺分析由图可知，该盖板的材料为铸铁，毛坯为铸件。盖板加工内容为平面、孔和螺纹且都集中在A、B面上，其四个侧面已加工，其中最高精度为IT7级。从定位和加工两个方面考虑，以A面为主要定位基准，并在前道工序中先加工好，选择B面及位于面上

17、的全部孔在加工中心上加工。2）选择机床由于B面及位于B面上的全部孔,只需单工位加工即可完成,只有粗铣、精铣、粗镗、半精镗、精镗、钻、扩、锪、铰及攻螺纹等工步，所需刀具较多,加工表面不多。故选择立式加工中心。工件一次装夹后可自动完成铣、钻、镗、铰及攻螺纹等工步的加工。3）工艺设计（1）选择加工方案B面粗糙度Ra为6.3um，采用粗铣-精铣方案即可；60H7孔尺寸精度要求为IT7级，已铸出毛坯孔，粗糙度Ra为0.8um，故采用粗镗一半精镗一精镗方案；12H8孔尺寸精度要求为IT8级，粗糙度Ra为0.8um，为防止钻偏，按钻中心孔一钻孔一扩孔一铰孔方案进行；16mm沉头孔在12mm孔基础上锪至尺寸即

18、可；M16螺纹孔在M6和M20之间，故采用先钻底孔后攻螺纹的加工方法，即按钻中心孔一钻底孔一倒角一攻螺纹方案加工。（2）确定加工顺序按照先粗后精、先面后孔的原则及为了减少换刀次数不划分加工阶段来确定加工顺序。具体加工路线为：粗、精铣B面-粗、半精、精镗60H7孔-钻各光孔和螺纹孔的中心孔-钻、扩、锪、铰12H8-钻M16螺纹底孔、倒角和攻螺纹，具体顺序见表9-1。（3）确定装夹方案和选择夹具该盖板零件形状较简单、尺寸较小，四个侧面较光整，加工面与非加工面之间的位置精度要求不高，故可选通用台钳，以盖板底面A和两个侧面定位，用台钳钳口从侧面夹紧。（4）选择刀具根据加工内容，所需刀具有面铣刀、镗刀、

19、中心钻、麻花钻、铰刀、立铣刀（锪16孔）及丝锥等，其规格根据加工尺寸选择。一般来说，粗铣铣刀直径应选小一些，以减小切削力矩，但也不能太小，以免影响加工效率；精铣铣刀直径应选大一些，以减少接刀痕迹。考虑到两次走刀间的重叠量及减少刀具种类，确定粗、精铣铣刀直径都选为100。其他刀具根据孔径尺寸确定。具体所选刀具见表9-1。（5）确定进给路线B面的粗、精铣削加工进给路线根据铣刀直径确定，因所选铣刀直径为100，故安排沿x方向两次进给（见图9-5）。因为孔的位置精度要求不高，机床的定位精度完全能保证，所以所有孔加工进给路线均按最短路线确定，如图9-6至9-10所示。 图9-5铣削B面进给路线 图9-6镗60H7孔进给路线 钻中心孔进给路线图9-7 图9-8钻、扩、铰12H8孔进给路线 图9-9锪孔进给路线 图9-10钻螺纹低孔、攻螺纹进给路线（6）选择切削用量查表确定切削速度和进给量，然后计算出机床主轴转速和机床进给速度。思考与练习：1、完成图9-11孔加工程序的编制。 图9-11随意孔分布图2、完成图9-12所示盘类零件上的螺纹加工。材料为HT200。