孔的加工.docx

1、孔的加工项目四 孔的加工4.1 学习目标通过本项目的学习，掌握指令G81、G83、G73、G76的格式与用法，理解G83与G73的区别，以及G76的用法与使用中要注意的问题；能运用相关知识加工中心孔、一般浅孔、深孔以及镗孔。4.2 项目内容 1项目零件图图4.1 项目零件图2编程要求：1） 材料：45#钢2） 毛坯件的尺寸为505030mm；3） 编写程序要求如下：以几何中心为编程原点，工件上表面已加工，只要求进行孔的加工。4.3 知识点1理解孔加工固定循环；2G81、G80指令的理解；3G83、G73指令的应用与区别；4项目零件的工艺分析与程序编制；5常用镗孔指令的理解运用；6刚性攻丝指令G

2、84、G74的理解运用。4.4 学习内容4.4.1钻、扩孔加工1、孔加工固定循环在数控铣床与加工中心上进行孔加工时，通常采用系统配备的固定循环功能进行编程。固定循环主要是指加工孔的固定循环和铣削型腔的固定循环。在前面学习的加工指令中，一般每一个G指令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效率，系统对一些典型加工中的几个固定、连续的动作规定了一个G指令来指定，并用固定循环指令来选择。FANUC 0i-MC系统常用的固定循环指令能完成的工作有：镗孔、钻孔和攻螺纹等。这些循环通常包括下列六个基本动作：1）在XY平面定位；2）快速移动到R平面；3）孔加工；4）孔底动作；5）

3、返回到R平面；6）返回到起始点。上述情况见图4-2。图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。图4-3为常用固定循环指令的工作动作。图4.2 固定循环的基本动作图4.3 常用固定循环指令的工作动作 固定循环的编程格式G90G91 G98G99 G73G89 X_ Y_ Z_ R_ Q_ P_ F_ K_；式中 G90/G91数据方式。G90为绝对方式，G91为增量方式。G98/G99返回点位置。G98指令返回初始平面，G99指令返回R平面。G73G89孔加工方式。如表4-1所示。G73G89是模态指令，因此，多孔加工时该指令只需指定一次，以后的程序

4、段只给孔的位置即可。X、Y指定孔在XOY平面的坐标位置（增量坐标值或绝对坐标值）。Z指定孔底坐标值。在增量方式时为R平面到孔底的距离；在绝对值方式时，是孔底的Z坐标值。R在增量方式时，为起始点到R平面的距离；在绝对方式时，为R平面的绝对坐标值。Q在G73、G83中用来指定每次进给的深度；在G76、G87中指定刀具的退刀量。它始终是一个增量值。P孔底暂停时间。最小单位为1ms。F切削进给的速度。在图4.2中，循环操作3的速度由F指定，而循环动作5的速度则由选定的循环方式确定。K规定重复加工次数（16）。如果不指定K，则只进行一次循环。K=0时，孔加工数据存入，机床不动作。在增量方式（G91）时，

5、如果有孔距相同的若干相同孔，采用重复次数来编程是很方便的，在编程时要采用G91、G99方式。例如，当指令为G91 G81 X50.0 Z-20.0 R-10.0 K6 F200时，其运动轨迹如图4.4所示。如果是在绝对值方式中，则不能钻出6个孔，仅仅在第一个孔处往复钻6次，结果是1个孔。图4.4 重复次数的使用注：固定循环中的参数（Z、R、Q、P、F）是模态的。所以当变更固定循环时，可用的参数可以继续使用，不需重设。但中间如果隔有G80或01组G指令，则参数均被取消。表4-1 孔加工固定循环G代码孔加工行程（-Z）孔底动作返回行程（+Z）用 途G73断续进给快速进给高速深孔往复排屑钻G74切削

6、进给主轴正转切削进给攻左旋螺纹G76切削进给主轴准停刀具移位快速进给精镗G80取消指令G81切削进给快速进给钻孔G82切削进给暂停快速进给钻孔G83断续进给快速进给深孔排屑钻G84切削进给主轴反转切削进给攻右旋螺纹G85切削进给切削进给镗削G86切削进给主轴停转切削进给镗削G87切削进给刀具移位主轴启动快速进给背镗G88切削进给暂停、主轴停转手动操作后快速返回镗削G89切削进给暂停切削进给镗削 G80撤销固定循环使用G80指令后，固定循环被取消；孔加工数据全部清除，R点和Z点也被取消。从G80的下一程序段开始执行一般G指令。用法：G80可自成一行，也可与G28一起使用，如：G80 G28 G9

7、1 X0 Y0 Z0。注意：G80、G01G03等代码均可以取消固定循环。 G81定点钻孔循环（中心钻）格式：；G81钻孔动作循环，用作正常钻孔。切削进给执行到底孔，然后刀具从孔底快速移动退回。包括X、Y坐标定位，快进，工进和快速返回等动作。当G81指令和M代码在同一程序段中指定时，在第一定位动作的同时执行M代码。然后系统处理下一个动作。当指定重复次数K时，只对第一个孔执行M代码，对第二或以后的孔不执行M代码。在固定循环方式中，刀具偏置被忽略。G81指令动作循环见图4.3中a图和图4.5。注意：如果Z的移动量为零，该指令不执行。图4.5 G81钻孔循环例1：如图4.6所示，编辑孔的加工程序。O

8、0001；N10 G40 G80 G17 G90 G49 G69；N20 G43 G00 Z100. H01；N30 M03 S400；N40 G54 X28. Y0.；N50 Z10.；N60 G99 G81 Z-5. R5. F100；N70 X14.；N80 X-14.；N90 X-28.；N100 G80；N110G00 Z100；N120 X0 Y0；N130 M05；N140 M30；图4.6 深孔钻孔指令G83、G73在数控加工中常遇到孔的加工，如定位销孔、螺纹底孔、挖槽加工预钻孔等。采用立式加工中心和数控铣床进行孔加工是最普通的加工方法。但深孔加工，则较为困难，在深孔加工中除合

9、理选择切削用量外，还需解决三个主要问题：排屑、冷却钻头和使加工周期最小化。大多数的数控系统都提供了深孔加工指令。 FANUC系统提供了G73和G83两个指令：G73为高速深孔往复排屑钻指令，G83为深孔往复排屑钻指令。 G83排屑钻孔循环格式：； 其中 X、Y 孔在XY平面上的位置坐标Z钻孔深度。R循环起点。F切削进给率。Q为每次切削进给的切削深度；必须用增量值指定，且为正值，负值被忽略。G83指令动作循环见图4.3中c图。注意：如果Z、Q的移动量为零，该指令不执行。例2：如图4.7所示，编辑孔的加工程序。O0001；N10 G40 G80 G17 G90 G49 G69；N20 G43 G0

10、0 Z100. H01；N30 M03 S400；N40 G54 X28. Y0.；N50 Z10.；N60 G99 G83 Z-20. R10. Q5.F100；N70 X14.；N80 X-14.；N90 X-28.；N100 G80；N110G00 Z100；N120 X0 Y0；N130 M05；N140 M30；图4.7 G73高速排屑钻孔循环格式：；其中 X、Y 孔在XY平面上的位置坐标Z钻孔深度。R循环起点。F切削进给率。Q每次切削进给的切削深度(q)。 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4.8所示为高速深孔钻加工的工作过程。其中Q为增量

11、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)图4.8 高速深孔钻循环深孔加工动作是通过Z轴方向的间断进给，即采用啄钻的方式，实现断屑与排屑的。虽然G73和G83指令均能实现深孔加工，而且指令格式也相同，但二者在Z向的进给动作是有区别的，图4.9中的a图和b图分别是G83和G73指令的动作过程。 （a） G83指令动作过程（b）G73指令动作过程图4.9 深孔钻循环从图a和图b可以看出，执行G73指令时，每次进给后令刀具退回一个d值（由系统参数设定）；而G83指令则每次进给后均退回至R点，即从孔内完全退出，然后再钻入孔中。深孔加工与退刀相结

12、合可以破碎钻屑，令其切屑能从钻槽顺利排出，并且不会造成表面的损伤，可避免钻头的过早磨损。 G73指令虽然能保证断屑，但排屑主要是依靠钻屑在钻头螺旋槽中的流动来保证的。因此深孔加工，特别是长径比较大的深孔，为保证顺利打断并排出切屑，应优先采用G83指令。例3：对图4.10所示的5-8 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如下：图4.10O4N10 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

13、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= - 400，Y = -150，Z = - 50。 上述程序中，选择高速深孔钻加工

14、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0，R平面的坐标为30，每次切深量Q为5，系统设定退刀排屑量d为2。 铰（镗）孔循环指令G85格式：；在这里，我们用镗孔指令G85做铰孔用。指令的动作如图4.11所示。在执行G85时，刀具以切削进给方式加工到孔底，然后以切削进给方式返回到R平面。该指令常用于铰孔和扩孔加工，也可用于粗镗孔加工。 图4.11 G85铰孔循环指令动作2、项目零件的程序编制 零件工艺分析1)零件图分析该零件为孔类零件，所加工的孔均为盲孔。包括4个台阶孔、4个螺纹孔，中心有阶梯盲腔结构比较复杂；该零件为对称零件，零件结构合理；尺寸精度要求

15、较高，尤其是的孔表面粗糙度要求较高；所用的材料为45#钢，材料硬度适中，便于加工。2）机床的选择零件加工精度要求较高，需要加工的孔大小不同，则所需的刀具较多。且从经济性和生产效率来考虑，选用三轴联动的数控加工中心（如：VMC800L机床)。3）夹具的选择零件外形为规则的方形，适宜平口钳装夹。4）加工工艺的安排A：工序安排 由于零件已进行过表面加工，再根据需要加工孔的分布情况，此工件能一次装夹完成孔的加工，即孔加工只需一道工序完成。B：工步安排 由零件尺寸要求、表面质量、零件材料、工件变形等因素考虑，在加工此零件时，应先进行14和35台阶孔粗加工，再进行台阶孔加工，然后进行14和35的精加工；最

16、后进行M6螺纹孔加工（遵循先面后孔原则）。具体见表4.3。5）钻孔加工路线对钻孔加工来说，只要求定位精度较高，定位过程尽可能快，而刀具相对于工件的运动路线无关紧要。因此，应按空程最短来安排加工路线。但零件图中孔位精度要求较高的有四个孔，则应注意在安排孔加工顺序时，防止将机床坐标轴的反向间隙带入而影响孔位精度。如图4.12（a）中，在加工孔时，X方向的反向间隙将会影响、两孔的孔的定位精度；如果采用4-12（b）所示的加工路线，可使各孔的定位方向一致，避免引入反向间隙，提高孔的定位精度。图4.12 孔加工路线安排6）刀具选择由于零件材料为45#钢，可加工性能较好，钻孔加工选用高速钢刀具便足够，精镗

17、孔加工选用精镗刀。刀具的选用见表4.2。表4.2 刀具卡片表序号刀号刀具规格名称数量加工部位备注1T013中心钻1钻中心孔2T026麻花钻1加工孔14和4-63T0310麻花钻1加工14的孔4T0413.5麻花钻1加工14的孔5T0510的键槽铣刀1粗加工35的孔6T068的平底钻头1加工8的沉孔7T0714的铰刀1加工14的孔8T0835的微调镗刀1精加工35的孔9T095.1麻花钻1加工4-M6的底孔10T10M6的丝锥14-M6孔攻丝表4.3 数控加工工艺卡片夹具名称夹具编号使用设备车间平口钳VMC800L数控中心工步号工步内容刀具号刀具规格(mm)主轴转速(r/min)进给速度(mm/

18、min)切削深度(mm)余量(mm)1中心钻钻中心孔T0135001001.52钻14的底孔和4-6的孔T026800603钻14的底孔T03106001004钻14的孔，为铰孔做准备T0413.55001005粗加工35的孔T0510200040020.36加工8的沉孔T068600807铰14的孔T0714300508精加工35的孔T08351000809钻中心孔T01350010010加工4-M6的底孔T095.170050114-M6的孔攻丝T10M6300螺距1.57）切削用量的选择切削用量的选择见表4.3。 项目零件的参考程序以工件上表面几何中心作为编程原点。项目零件参考程序见表4

19、.4。表4.4 钻、扩孔加工参考程序孔加工程序加工程序程序注释O1程序名（钻中心孔程序略）钻14的底孔和4-6的孔G90G94G80G21G17G80G49；程序保护头G91G28Z0；返回到换刀点M06T02；自动换2号刀具；G90G00G43Z50.0H02；刀具移动到工件上方50mm，并调用2号长度补偿号G54G00X-30.0Y17.0；建立加工坐标系并快速移到（-30，17）位置M03S800M08；主轴正转，转速为800r/min ，且冷却液开G99G81X-17.0Y17.0Z-5.0R5.0F60；钻孔（-17.0，17.0）X17.0；钻孔（17.0，17.0）Y-17.0；

20、钻孔（17.0，-17.0）G00X-30.0；为消除反向间隙所移动的距离G99G81X-17.0Z-5.0R5.0F60；钻孔（-17.0，-17.0）G83X0Y0Z-32.0R5.0Q5.0F60；钻孔（0， 0）钻14的底孔G80M05；固定循环取消G91G28Z0M09；返回到换刀点并关冷却液M06T03；自动换3号刀G90G43G00Z50.0H03；M03S600M08；G99G83X0Y0Z-32.0R5.0Q5.0F100；G80M05；钻14的孔，为铰孔做准备G91G28Z0M09；M06T04；G90G43G00Z50.0H04；M03S500M08；G99G83X0Y0

21、Z-32.0R5.0Q5.0F100；G80M05；粗加工35的孔G91G28Z0M09；M06T05；G90G43G00Z50.0H05；M03S2000M08；X0Y0；Z5.0；G01Z-2.0F500；G01X-10.0F400；G02I10.0F300；G01X-12.2F400；G02I12.2F300；G01Z5.0M05；加工8的沉孔G91G28Z0M09；M06T06；G90G43G00Z50.0H06；M03S600M08；G99G81X-17.0Y17.0Z-2.0R5.0F60；X17.0；Y-17.0；G00X-30.0；G99G81X-17.0Z-2.0R5.0F8

22、0；G80M05；铰14的孔G91G28Z0M09；M06T07；G90G43G00Z50.0H07；M03S300M08；G98G85X0Y0Z-35.0R5.0F50；G80M09M05；镗孔与攻丝程序见表4.5M05；主轴停止M30；程序结束4.4.2 镗孔与攻丝加工1、粗镗孔循环指令 G86镗削格式：；该指令与G81类似，但进给到孔底后，主轴停转，返回到R平面（G99方式）或初始点（G98方式）后主轴再重新启动。动作示意图如图4.13所示。图4.13 G86循环 G88镗削格式：；该指令X、Y轴定位后，以快速进给移动到R点。接着由R点进行镗孔加工。镗孔加工完，则暂停后停止主轴，以手动由

23、Z点向R点退出刀具。由R点向起始点，主轴正转快速进给返回。如图4.14所示。 图4.14 G88镗孔动作 图4.15 G89循环 G89镗削格式：；该指令与G85类似，从ZR为切削进给，但在孔底时有暂停动作。如图4.15所示。2、精镗孔加工G76 所谓精镗孔加工就是指将工件上原有的孔进行扩大或精密化。它的特征是修正下孔的偏心、获得精确的孔的位置，取得高精度的圆度、圆柱度和表面光洁度。所以，镗孔加工作为一种高精度加工法往往被使用在最后的工序上。例如，各种机器的轴承孔以及各种发动机的箱体、箱盖的加工等。 其格式如下：格式：；其中 X Y 孔在XY平面上的位置坐标Z镗孔深度。R循环起点。F切削进给率

24、。 Q 偏移量，表示主轴停止时，主轴先定位角度，刀尖做微量偏移的值。该指令使主轴在孔底准停，主轴沿切入方向的反方向退出（向刀尖反方向移动并退出，） 执行精镗。退刀位置由G98或G99决定。其中准停偏移量Q一般总为正值，偏移方向可以是+X，-X、+Y或-Y，由系统参数选定。见图4.16、4.17。 图4.16 精镗孔循环图 4.17 主轴准停图 例5：对图4.18所示零件镗孔。图4.18程序编制如下：O0001；G17 G40 G80 G90 G49G69;N001 G00 G91 G30 X0 Y0 Z0;T01;M06;G00 G90 G54 X30. Y25. S600;G43 Z10.

25、H01 M13;G98 G76 Z-15. R5.Q100 F60;X50.;G00 G80 Z50.;G91 G28 Y0.;M30;3、攻丝循环指令 G84攻右旋螺纹格式：；G84循环指令为右旋螺纹攻螺纹指令，用于加工右旋螺纹。执行该指令时，主轴正转，在G17平面快速定位后快速移至R点，执行攻螺纹指令到达孔底，然后再主轴反转退回到R点，主轴恢复正转，完成攻螺纹动作。该指令的动作示意图如图4.19所示。在G84指定的攻螺纹循环中，进给率调整无效，即使使用进给暂停，在返回动作结束之前不会停止。图4.19 G84循环 G74攻螺纹（左螺纹）循环格式：；G74循环指令为左旋螺纹攻螺纹指令，用于加工

26、左旋螺纹。执行该指令时，主轴反转，在G17平面快速定位后快速移至R点，执行攻螺纹指令到达孔底，然后再主轴正转退回到R点，主轴恢复反转，完成攻螺纹动作。在用G74攻丝之前应先进行换刀并使主轴反转。在G74攻螺纹期间速度修调无效。该指令的动作示意图如图4.20所示。图4.20 攻螺纹循环4、项目中镗孔与攻螺纹的程序编制项目零件镗孔、攻丝的参考程序见表4-5。表4-5 镗孔、攻丝加工参考程序钻孔程序加工程序程序注释O2程序名镗35的孔G90G94G80G21G17G80G49；程序保护头G91G28Z0；返回到换刀点M06T08；自动换8号刀具G90G00G43Z50.0H08；刀具移动到工件上方5

27、0mm，并调用8号长度补偿号G54G00X0Y0；建立加工坐标系并快速移到（0，0）位置M03S1000M08；主轴正转，转速为800r/min且冷却液开G99G76Z-15.0R5.0Q1000P1000F80；镗孔（0，0）G80M05；固定循环取消G91G28Z0M09；返回到换刀点并关冷却液M06T09；钻4-M6的底孔G90G00G43Z50.0H09；M03S700M08；G99G81X-12.25Y0Z-6.0R5.0F50；X0.Y12.25；X12.25Y0；X0Y-12.25；G80M05；G91G28Z0M09；攻4-M6螺纹M06T10；G90G00G43Z50.0H10；M03S300M08；G99G84X-12.25Y0Z-5.0R5.0F1.5；X0.Y12.25；X12.25Y0；G98X0Y-12.25；G80M09；4.5 思考与练习：1.如下图，编辑程序。注意凹槽的加工，并简要注释。图4.21 1题2.简述G83与G73有什么区别。3.深孔加工要注意哪些问题。4.编程，如图所示