孔加工及固定循環(huán)

1、63 孔加工及固定循環(huán)631 孔加工概述孔加工是最常見的零件結(jié)構(gòu)加工之一，孔加工工藝內(nèi)容廣泛，包括鉆削、擴(kuò)孔、鉸孔、锪孔、攻絲、鏜孔等孔加工工藝方法。在CNC銑床和加工中心上加工孔時(shí)，孔的形狀和直徑由刀具選擇來控制，孔的位置和加工深度則由程序來控制。圓柱孔在整個機(jī)器零件中起著支承、定位和保持裝配精度的重要作用。因此，對圓柱孔有一定的技術(shù)要求?？准庸さ闹饕夹g(shù)要求有： 尺寸精度：配合孔的尺寸精度要求控制在IT6IT8，精度要求較低的孔一般控制在IT11。 形狀精度：孔的形狀精度，主要是指圓度、圓柱度及孔軸心線的直線度，一般應(yīng)控制在孔徑公差以內(nèi)。對于精度要求較高的孔，其形狀精度應(yīng)控制在孔徑公差的1

2、213。 位置精度：一般有各孔距間誤差，各孔的軸心線對端面的垂直度允差和平行度允差等。 表面粗糙度：孔的表面粗糙度要求一般在Ra12.50.4 m之間。加工一個精度要求不高的孔很簡單，往往只需一把刀具一次切削即可完成；對精度要求高的孔則需要幾把刀具多次加工才能完成；加工一系列不同位置的孔需要計(jì)劃周密、組織良好的定位加工方法。對給定的孔或孔系加工，選擇適當(dāng)?shù)墓に嚪椒@得非常重要。632 孔加工固定循環(huán)格式1孔加工固定循環(huán)的概念鉆孔、鉸孔、攻絲以及鏜削加工時(shí)，孔加工路線包括X、Y方向的點(diǎn)到點(diǎn)的點(diǎn)定位路線，Z軸向的切削運(yùn)動。所有孔加工運(yùn)動過程類似，其過程至少包括：在安全高度刀具X、Y向快速點(diǎn)定位于孔

3、加工位置；Z軸方向快速接近工件運(yùn)動到切削的起點(diǎn)；以切削進(jìn)給率進(jìn)給運(yùn)動到指定深度；刀具完成所有Z方向運(yùn)動離開工件返回到安全的高度位置。一些孔的加工或有更多的動作細(xì)節(jié)。孔加工運(yùn)動可用G00、G01編程指令表達(dá)，但為避免每次孔加工編程時(shí)，編寫G00、G01運(yùn)動信息的重復(fù)，數(shù)控系統(tǒng)軟件工程師把類似的孔加工步驟、順序動作編寫成預(yù)存儲的微型程序，固化存儲于計(jì)算機(jī)的內(nèi)存里，該存儲的微型程序就稱為固定循環(huán)。機(jī)床應(yīng)用人員在編程時(shí)，可用系統(tǒng)規(guī)定的固定循環(huán)指令調(diào)用孔加工的全部動作。固定循環(huán)指令的使用方便孔加工編程，并減少程序段數(shù)。圖6-3-1 孔加工的六個運(yùn)動及 G90或G91時(shí)的坐標(biāo)計(jì)算方法2孔加工固定循環(huán)通用格

4、式孔加工固定循環(huán)通用格式：【G90/G91】【G98/G99】【G73G89】XYZRQPFK；其中 ：X，Y孔加工定位位置：RR點(diǎn)平面所在位置；Z孔底平面的位置；Q當(dāng)有間隙進(jìn)給時(shí)，刀具每次加工深度；在精鏜或反鏜孔循環(huán)中為退刀量；P指定刀具在孔底的暫停時(shí)間，數(shù)字不加小數(shù)點(diǎn)，以ms作為時(shí)間單位；F孔加工切削進(jìn)給時(shí)的進(jìn)給速度；K指定孔加工循環(huán)的次數(shù)?？准庸ぱh(huán)的通用格式表達(dá)了孔加工所有可能的運(yùn)動，如圖6-3-1(a)，這些動作應(yīng)由孔加工循環(huán)格式中相應(yīng)的指令字描述。孔加工動作與孔加工固定循環(huán)通用格式中的指令字一一對應(yīng)，見表6-3-1：表6-3-1孔加工動作及固定循環(huán)格式中的指令字(1) G17平面快

5、速定位；給定孔中心定位位置X，Y值(2) Z向快速進(jìn)給到R點(diǎn)；給定開始工進(jìn)的起始位置R值(3) Z軸切削進(jìn)給，進(jìn)行孔加工；給定工進(jìn)的終止位置，孔底Z值給定孔進(jìn)給加工時(shí)信息F，Q值(4) 孔底部的動作；給定刀具在孔底的暫停時(shí)間P值(5) Z軸退刀到R點(diǎn)；給定返回R平面模式G99(6) Z軸快速回到起始位置。給定返回初始平面模式G98并不是每一種孔加工循環(huán)的編程都要用到孔加工循環(huán)的通用格式的所有代碼。 以上格式中，除K代碼外，其他所有代碼都是模態(tài)代碼，只有在循環(huán)取消時(shí)才被清除，因此這些指令一經(jīng)指定，在后面的重復(fù)加工中不必重新指定。取消孔加工循環(huán)采用代碼G80。另外，如在孔加工循環(huán)中出現(xiàn)01組的G代

6、碼，則孔加工方式也會自動取消。3孔加工固定循環(huán)編程格式中的G指令： 孔加工固定循環(huán)【G73G89】FANUC-0系統(tǒng)加工中心配備的固定循環(huán)功能，主要用于孔加工，包括鉆孔、鏜孔、攻螺紋等，調(diào)用固定循環(huán)的G指令有：G73、G74、G76、G81G89，G80用于取消固定循環(huán)狀態(tài)。指令各種不同類型的孔加工動作，見表6-3-2。表6-3-2 孔加工固定循環(huán)及動作一覽表G代碼加工動作 ( -Z方向)孔底動作退刀動作（+Z方向）用途G73間歇進(jìn)給快速進(jìn)給高速深孔加工G74切削進(jìn)給暫停、主軸正轉(zhuǎn)切削進(jìn)給攻左旋螺紋G76切削進(jìn)給主軸準(zhǔn)?？焖龠M(jìn)給精鏜G80取消固定循環(huán)G81切削進(jìn)給快速進(jìn)給鉆孔G82切削進(jìn)給暫停

7、快速進(jìn)給鉆、鏜階梯孔G83間歇進(jìn)給快速進(jìn)給深孔加工G84切削進(jìn)給暫停、主軸反轉(zhuǎn)切削進(jìn)給攻右旋螺紋G85切削進(jìn)給切削進(jìn)給鏜孔G86切削進(jìn)給主軸?？焖龠M(jìn)給鏜孔G87切削進(jìn)給主軸正轉(zhuǎn)快速進(jìn)給反鏜孔G88切削進(jìn)給暫停、主軸停手動鏜孔G89切削進(jìn)給暫停切削進(jìn)給鏜孔 數(shù)據(jù)形式 【G90/G91】固定循環(huán)指令中地址R與地址Z的數(shù)據(jù)指定與G90或G91的方式選擇有關(guān)。圖6-3-1 (b)、 (c)所示為G90或G91時(shí)的坐標(biāo)計(jì)算方法。如圖6-3-1 (b)，選擇G90方式時(shí)，R與Z一律取相對Z向零點(diǎn)的絕對坐標(biāo)值；如圖6-3-1 (c)，選擇G9l方式時(shí)，則R是指自初始面到R面的距離，Z是指自R點(diǎn)所在面到孔底平

8、面的Z向距離。X、Y地址的數(shù)據(jù)指定與G90或G91的方式選擇也有關(guān)。G91模式下的X、Y數(shù)據(jù)值是相對前一個孔的X、Y方向的增量距離。 返回點(diǎn)平面指令【G98/G99】 由G98或G99決定刀具在返回時(shí)到達(dá)的平面，如圖6-3-1 (a)。如用G98時(shí)，則返回到初始平面，返回面高度由初始點(diǎn)的Z值指定。如用G99時(shí)，則返回時(shí)到達(dá)R點(diǎn)平面，返回面高度由R值指定。G98和G99代碼只用于固定循環(huán)，它們的主要作用就是在孔之間運(yùn)動時(shí)繞開障礙物。障礙物包括夾具、零件的突出部分、未加工區(qū)域以及附件等。采用固定循環(huán)進(jìn)行孔系加工時(shí)，一般不用返回到初始平面，只有在全部孔加工完成后，或孔之間存在凸臺或夾具等干涉件時(shí)，才

9、回到初始平面。4固定循環(huán)中的Z向高度位置及選用在孔加工運(yùn)動過程中，刀具運(yùn)動涉及Z向坐標(biāo)的三個高度位置：初始平面高度，R平面高度，鉆削深度。孔加工工藝設(shè)計(jì)時(shí)，要對這三個高度位置進(jìn)行適當(dāng)選擇。 初始平面高度初始平面是為安全點(diǎn)定位及安全下刀而規(guī)定的一個平面。安全平面的高度應(yīng)能確保它高于所有的障礙物。當(dāng)使用同一把刀具加工多個孔時(shí)，刀具在初始平面內(nèi)的任意點(diǎn)定位移動應(yīng)能保證刀具不會與夾具、工件凸臺等發(fā)生干涉，特別防止快速運(yùn)動中切削刀具與工件、夾具和機(jī)床的碰撞。 R平面高度R平面為刀具切削進(jìn)給運(yùn)動的起點(diǎn)高度，即從R平面高度開始刀具處于切削狀態(tài)。由R指定Z軸的孔切削起點(diǎn)的坐標(biāo)。對于所有的循環(huán)都應(yīng)該仔細(xì)地選擇R

10、平面的高度，通常選擇在Z0平面上方 (15mm)處?？紤]到批量生產(chǎn)時(shí)，同批工件的安裝變換等原因可能引起Z0面高度變化的因素，如果有必要，對R點(diǎn)高度設(shè)置進(jìn)行調(diào)整。 孔切削深度固定循環(huán)中必須包括切削深度，到達(dá)這一深度時(shí)刀具將停止進(jìn)給。在循環(huán)程序段中以Z地址來表示深度，Z值表示切削深度的終點(diǎn)。編程中，固定循環(huán)中的Z值一定要使用通過精確計(jì)算得出的Z向深度，Z向深度計(jì)算必須考慮的因素有：圖樣標(biāo)注的孔的直徑和深度；絕對或增量編程方法；切削刀具類型和刀尖長度；加工通孔時(shí)的工件材料厚度和加工盲孔時(shí)的全直徑孔深要求；工件上方間隙量和加工通孔時(shí)在工件下方的間隙量等。633 鉆孔加工循環(huán)及應(yīng)用圖6-3-2 G81與

11、G82動作圖1鉆孔循環(huán)G8l與锪孔循環(huán)G82 指令格式： 鉆孔循環(huán)：G81 XYZRF；锪孔循環(huán)： G82 XYZRPF； 孔加工動作圖解及說明：如圖 6-3-2所示為G81、G82加工動作圖解，指令應(yīng)用說明如下：G81指令用于正常的鉆孔，切削進(jìn)給執(zhí)行到孔底，然后刀具從孔底快速移動退回。G82動作類似于G81，只是在孔底增加了進(jìn)給后的暫停動作。因此，在盲孔加工中，可減小孔底表面粗糙度值。該指令常用于引正孔加工、锪孔加工。（a）示例工件圖 （b）中心孔定距重復(fù)加工圖圖6-3-3 固定循環(huán)G81、G82、G73、G83指令應(yīng)用示例圖 指令應(yīng)用示例：加工如圖6-3-3所示工件四個孔，工件坐標(biāo)系如圖設(shè)

12、定。試用固定循環(huán)G81或G82指令編寫孔加工程序。孔加工設(shè)計(jì)如下： 引正孔：4中心孔鉆打引正孔，用G82孔加工循環(huán)T01 鉆孔：用10麻花鉆頭鉆通孔，用G81孔加工循環(huán)T02 鉆孔：用16麻花鉆頭鉆盲孔，用G82孔加工循環(huán)T03孔加工程序編制如下：O6301： (T014中心孔鉆打引正孔)G21 G17 G40 G80 T01；T01 M06 S1200 M03；G90 G54 G00 X-30Y0； G43 Z50.0 H01 M08；G99 G82 R5.0 Z-9.0 P100 F35；X-10；X10；X30；G80 Z50.0 M09；G49 G28 M05；M01；(T0210麻花

13、鉆頭鉆通孔)T02 M06 S650 M03；G90 G54 G00 X-10 Y0； G43 Z50.0 H02 M08；G99 G81 R5.0 Z-55.0 F55；X10；G80 Z50.0 M09；G49 G28 M05；M01；(T03用16麻花鉆頭鉆盲孔)T03 M06 S300 M03；G90 G54 G00 X-30 Y0； G43 Z50.0 H03 M08；G99G82 R5 Z-29.0 P100 F40；X30；G80 Z50.0 M09；G49 G28 M05；M30；圖6-3-4 G73與G83動作圖2深孔鉆削循環(huán)C73、G83 指令格式： 高速深孔鉆循環(huán)：G73

14、 XYZRQF；深孔鉆循環(huán)：G83 XYZRQF； 孔加工動作圖解及說明：如圖6-3-4所示為G73、G83加工動作圖解，指令應(yīng)用說明如下： G73指令通過Z軸方向的間歇進(jìn)給可以較容易地實(shí)現(xiàn)斷屑與排屑。指令中的Q值是指每一次的加工深度，為正值。G73中鉆頭退刀距離很小，在510之間。G83指令同樣通過Z軸方向的間歇進(jìn)給來實(shí)現(xiàn)斷屑與排屑的目的，但與G73指令不同的是，刀具間歇進(jìn)給后快速回退到R點(diǎn)，再Z向快速進(jìn)給到上次切削孔底平面上方距離為d的高度處，從該點(diǎn)處，快進(jìn)變成工進(jìn)，工進(jìn)距離為Q+d。d值由機(jī)床系統(tǒng)指定，無須用戶指定。Q值指定每次進(jìn)給的實(shí)際切削深度，Q值越小所需的進(jìn)給次數(shù)就越多，Q值越大則

15、所需的進(jìn)給次數(shù)就越少。 指令應(yīng)用示例：例:加工如圖6-3-3所示的10兩個孔，試用G73或G83指令編制啄式深孔加工程序。加工分析：用10麻花鉆頭鉆削10深50的孔，深徑比達(dá)到51，用普通孔鉆削循環(huán)G81加工難度較大，改用深孔啄式加工模式，通過間歇進(jìn)給來實(shí)現(xiàn)斷屑與排屑，并冷卻，可改善加工條件，G73和G83編制通孔加工程序如下：麻花鉆頭鉆10通孔G73編程 G99 G73 R5.0 Z-55.0 Q5 F80；X10； 麻花鉆頭鉆10通孔G83編程 G99 G83 R5.0 Z-55.0 Q5 F100X10 斷續(xù)切削特點(diǎn)及應(yīng)用： 對于太深而不能使用一次進(jìn)給運(yùn)動加工的孔，通常使用深孔鉆，深孔鉆

16、削的加工方法也可以用于改善標(biāo)準(zhǔn)鉆的工藝技術(shù)。以下是深孔鉆方法在孔加工中的一些可能的應(yīng)用： 深孔的鉆削； 用于較硬材料的短孔加工時(shí)斷屑； 清除堆積在鉆頭螺旋槽內(nèi)的切屑； 鉆頭切削刃的冷卻和潤滑；3固定循環(huán)的重復(fù)L和K地址：在一些CNC控制器中用L或K地址來表示循環(huán)的重復(fù)次數(shù)。用K時(shí)一般以增量方式（G91），以X、Y指令第一個孔位，然后可對等間距的相同孔進(jìn)行重復(fù)鉆削；若用G90時(shí)，則在相同的位置重復(fù)鉆孔，顯然這并沒有什么意義。例：如圖6-3-3（b），要用T014中心孔鉆在一條直線上打引四個引正孔，四個引正孔坐標(biāo)分別為（X-30.0,Y0.0）、（X-10,Y0.0）、（X10,Y0.0）、（X30,Y0.0），孔深都為-9。用G82孔加工循環(huán)加工孔，程序可改進(jìn)為： (T014中心孔鉆打引正孔)G99 G82 X-30 Y0 R5.0 Z-9.0 P100 F35；N30 G91 X20 L3(K3)；G90 G80 Z50.0 M09；由于相鄰孔X值之間的增量為20，在程序段N30中采用增量模式，并利用重復(fù)次數(shù)L或K的功能，便可顯著縮短CNC程序。在多孔加工模式中，采用這種方法是非常有效的。4固定循環(huán)