數(shù)控銑項目二

數(shù)控銑床編程與加工技術項目2孔加工

數(shù)控銑床編程與加工技術項目2孔加工

任務描述：端蓋零件如圖2-1所示，底平面、兩側(cè)面和φ40H8型腔已在前面工序加工完成。本工序加工端蓋的4個沉頭螺釘孔和2個銷孔，試編寫其加工程序。零件材料為HT150，加工數(shù)量為5000個/年。

圖2-1端蓋零件圖2.1任務1端蓋零件上沉頭螺釘孔和銷孔的加工

數(shù)控銑床編程與加工技術2.2知識鏈接

2.2.1孔加工工藝知識

1.孔的加工方法在數(shù)控銑床上加工孔的方法很多，根據(jù)孔的尺寸精度、位置精度及表面粗糙度等要求，一般有鉆孔、擴孔，锪孔、鉸孔、鏜孔及銑孔等。常用孔的加工方法如表2-1所示。

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表2-1孔的加工方法與步驟的選擇序號加工方案精度等級表面粗糙度Ra適用范圍1鉆11～1350～12.5加工未淬火鋼及鑄鐵的實心毛坯，也可用于加工有色金屬（但粗糙度較差），孔徑＜15mm～20mm2鉆—鉸93.2～1.63鉆—粗鉸（擴）—精鉸7～81.6～0.84鉆—擴116.3～3.2同上，但孔徑＞15mm～20mm5鉆—擴—鉸8～91.6～0.86鉆—擴—粗鉸—精鉸70.8～0.47粗鏜(擴孔)11～136.3～3.2除淬火鋼外各種材料，毛坯有鑄出孔或鍛出孔8粗鏜(擴孔)—半精鏜(精擴)8～93.2～1.6粗鏜(擴)—半精鏜(精擴)—精鏜6～71.6～0.8

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2.孔加工刀具

圖2-2常用鉆頭

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圖2-3擴孔鉆

數(shù)控銑床編程與加工技術圖2-4機用鉸刀

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3.孔加工切削用量孔加工切削用量見表2-2。

表2-2孔加工切削用量

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4.加工余量孔加工余量見表2-3。

表2-3孔加工余量

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2.孔加工路線安排（1）孔加工進給路線①定位要迅速（a圖）②定位要準確（b圖）

圖2-5孔加工進給路線

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（2）孔加工導入量與超越量孔加工導入量（圖2-6中ΔZ）是指在孔加工過程中，刀具自快進轉(zhuǎn)為工進時，刀尖點位置與孔上表面間的距離。導入量通常取2～5mm。超越量如圖1-中的ΔZ＇所示，當鉆通孔時，超越量通常取ZP＋（1～3）mm，ZP為鉆尖高度（通常取0.3倍鉆頭直徑）；鉸通孔時，超越量通常取3～5mm；鏜通孔時，超越量通常取1～3mm。

圖2-6孔加工導入量與超越量

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2.2.2鉆孔、锪孔及鉸孔固定循環(huán)指令

含義：數(shù)控加工中，某些加工動作循環(huán)已經(jīng)典型化。例如，鉆孔、鏜孔的動作是孔位平面定位、快速引進、工作進給、快速退回等，這樣一系列典型的加工動作已經(jīng)預先編好程序，存儲在內(nèi)存中，可用包含G代碼的一個程序段調(diào)用，從而簡化編程工作。這種包含了典型動作循環(huán)的G代碼稱為循環(huán)指令。

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1.孔加工固定循環(huán)

（1）固定循環(huán)動作組成①X、Y軸快速定位到孔中心位置②Z軸快速運行到靠近孔上方的安全高度平面R點(參考點)③孔加工（工作進給）④在孔底做需要的動作⑤退回到安全平面高度或初始平面高度⑥快速返回到初始點位置。

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圖2-7固定循環(huán)動作圖2-8固定循環(huán)平面

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（2）固定循環(huán)的平面a．初始平面初始平面是為安全下刀而規(guī)定的一個平面，如圖2-7所示。b．R點平面R點平面又叫R參考平面。這個平面是刀具下刀時，自快進轉(zhuǎn)為工進的高度平面。c．孔底平面加工不通孔時，孔底平面就是孔底的Z軸高度。而加工通孔時，除要考慮孔底平面的位置外，還要考慮刀具的超越量（圖2-8），以保證所有孔深都加工到尺寸。

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③固定循環(huán)編程格式孔加工循環(huán)的通用編程格式如下：G73～G89X

Y

Z

R

Q

P

F

K

；X

Y

：孔在XY平面內(nèi)的位置；Z

：孔底平面的位置；R

：R點平面所在位置；Q

：G73和G83深孔加工指令中刀具每次加工深度或G76和G87精鏜孔指令中主軸準停后刀具沿準停反方向的讓刀量；P

：指定刀具在孔底的暫停時間，數(shù)字不加小數(shù)點，ms。

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F

：孔加工切削進給時的進給速度；K

：指定孔加工循環(huán)的次數(shù)，該參數(shù)僅在增量編程中使用。在實際編程時，并不是每一種孔加工循環(huán)的編程都要用到以上格式的所有代碼。如下例的鉆孔固定循環(huán)指令格式：④G98與G99方式（圖2-9）a．G98方式G98為系統(tǒng)默認返回方式，表示返回初始平面。b．G99方式G99表示返回R點平面。

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圖2-9G98與G99方式圖2-10G90與G91方式

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⑤G90與G91方式如圖2-10所示，固定循環(huán)中R值與Z值數(shù)據(jù)的指定與G90與G91的方式選擇有關（Q值與G90與G91方式無關）。a．G90方式G90方式中，X、Y、Z和R的取值均指工件坐標系中絕對坐標值。b．G91方式G91方式中，R值是指R點平面相對初始平面的Z坐標值，而Z值是指孔底平面相對R點平面的Z坐標值。X、Y數(shù)據(jù)值也是相對前一個孔的X、Y方向的增量距離。

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2.鉆（擴）孔循環(huán)G81與锪孔循環(huán)G82

一般鉆孔循環(huán)指令G81

格式：G98（G99）G81X_Y_Z_R_F_

刀具以進給速度向下運動鉆孔，到達孔底位置后，快速退回（無孔底動作），用于一般定點鉆。帶停頓的鉆孔循環(huán)指令G82

格式：G98（G99）G82X_Y_Z_R_P_F_

與G81指令唯一的區(qū)別是有孔底暫停動作，暫停時間由P指定。執(zhí)行該指令使孔的表面更光滑，孔底平整。常用于做沉頭臺階孔。

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3.高速深孔鉆循環(huán)G73與深孔鉆循環(huán)G83①高速深孔鉆循環(huán)G73格式G73X

Y

Z

R

Q

F

；

_該固定循環(huán)用于Z軸的間歇進給，有利于斷屑，適用于深孔加工，減少退刀量，可以進行高效率的加工。

Q值為每次的進給深度(Q)，指令中用Q為增量值。退刀用快速，每次的退刀量d，d由系統(tǒng)參數(shù)設置。例：G98G73X10Y20Z-60R5Q10F50

②深孔加工循環(huán)指令G83

與G73不同之處在每次進刀后都返回安全平面高度處，這樣更有利于鉆深孔時的排屑。

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圖2-11G73與G83指令動作圖

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2.3任務決策和執(zhí)行

1.工藝過程①鉆中心孔所有孔都首先打中心孔，以保證鉆孔時，不會產(chǎn)生斜歪現(xiàn)象。②鉆孔用φ9鉆頭鉆出4×φ9孔和2×φ10H7孔的底孔。③擴孔用φ9.8鉆頭擴2×φ10H7孔。④锪孔用φ15锪鉆锪出4×φ15沉孔。⑤鉸孔用φ10H7加工出2×φ10H7孔。

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2.刀具與工藝參數(shù)見表2-4、表2-5。

表2-4數(shù)控加工刀具卡

單位數(shù)控加工刀具卡片產(chǎn)品名稱零件圖號零件名稱程序編號序號刀具號刀具名稱刀具補償值刀補號直徑長度半徑長度半徑長度1T01中心鉆φ3mm2T02麻花鉆φ9mm3T03麻花鉆φ9.8mm4T04锪鉆φ15mm5T05鉸刀φ10mm

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表2-5數(shù)控加工工序卡

單位數(shù)控加工工序卡片產(chǎn)品名稱零件名稱材料零件圖號工序號程序編號夾具名稱夾具編號設備名稱編制審核工步號工步內(nèi)容刀具號刀具規(guī)格主軸轉(zhuǎn)速r/min進給速度mm/min背吃刀量mm1鉆所有孔的中心孔T01φ3mm中心鉆20008024×φ9孔和2×φ10H7孔的底孔T02φ9mm麻花鉆6001003擴2×φ10H7孔T03φ9.8mm麻花鉆8001004锪4×φ15沉孔T04φ15mm锪鉆5001005鉸2×φ10H7孔T05φ10mm鉸刀20050

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3.裝夾方案由于該零件為中大批量生產(chǎn)，可利用專用夾具進行裝夾。由于底面和φ40H8內(nèi)腔已在前面工序加工完畢，本工序可以φ40H8內(nèi)腔和底面為定位面，側(cè)面加防轉(zhuǎn)銷限制六個自由度，用壓板夾緊。4.程序編制在φ40H7內(nèi)孔中心建立工件坐標系，Z軸原點設在端蓋底面上。

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參考程序：O0001；N10G17G21G40G54G80G90G94；程序初始化N20G00Z80.0M07；刀具定位到安全平面，啟動主軸N30M03S2000；N40G98G81X28.28Y28.28R20.0Z12.0F100；鉆出六個孔的中心孔N50X0Y40.0；N60X-28.28Y28.28；N70Y-28.28；N80X0Y-40.0；N90X28.28Y-28.28；N100G00Z180.0M09；刀具抬到手工換刀高度N110M05；N120M00；程序暫停，手工換T2刀，換轉(zhuǎn)速N130M03S600；N140G00Z80.0M07；刀具定位到安全平面N150G98G81X28.28Y28.28R20.0Z-5.0F100；鉆出六個φ9mm孔

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N160X0Y40.0；N170X-28.28Y28.28；N180Y-28.28；N190X0Y-40.0；N200X28.28Y-28.28；N210G00Z180.0M09；刀具抬到手工換刀高度N220M05；N230M00；程序暫停，手工換T3刀，換轉(zhuǎn)速N240M03S800；N250G00Z80.0M07；刀具定位到安全平面N260G98G81X0Y40.0R20.0Z-5.0F100；擴2×φ10H7mm孔至φ9.8mmN270Y-40.0；N280G00Z180M09；刀具抬到手工換刀高度N290M05；N300M00；程序暫停，手工換T4刀，換轉(zhuǎn)速N310M03S500；

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N320G00Z80.0M07；刀具定位到安全平面N330G98G82X28.28Y28.28R20.0Z10.0P2000F100；锪出四個φ15mm沉頭孔N340X-28.28；N350Y-28.28；N360X28.28；N370G00Z180M09；刀具抬到手工換刀高度N380M05；N390M00；程序暫停，手工換T5刀，換轉(zhuǎn)速N400M03S200；N410G00Z80.0M07；刀具定位到安全平面N420G98G85X0Y40.0R20.0Z-5.0F50；鉸2×φ10H7mm孔N430Y-40.0；N440M05；程序結(jié)束N450M09G00Z200；N460M30；

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2.4鞏固練習2.5意見反饋、歸納總結(jié)

利用數(shù)控加工仿真軟件，完成如圖所示零件上定位銷孔、螺栓孔的加工，并完成工序卡片的填寫。零件材料為45鋼。

數(shù)控銑床編程與加工技術任務描述：支撐座零件如圖2-12所示，上下表面、外輪廓已在前面工序加工完成。本工序完成零件上所有孔的加工，試編寫其加工程序。零件材料為HT150。

圖2-12支撐座零件圖2.1任務2支撐座零件上的孔加工

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2.2知識鏈接

2.2.1攻螺紋和鏜孔的加工工藝

1.攻螺紋的加工工藝（1）普通螺紋簡介普通螺紋分粗牙普通螺紋和細牙普通螺紋，牙型角為60°。粗牙普通螺紋螺距是標準螺距，其代號用字母“M”及公稱直徑表示，如M16、M12等。細牙普通螺紋代號用字母“M”及公稱直徑螺距表示，如M24×1.5、M27×2等。

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（2）攻螺紋底孔直徑的確定底孔直徑大小，可根據(jù)螺紋的螺距查閱手冊或按下面經(jīng)驗公式確定。加工鋼件等塑性材料時，D底≈d－P；鑄鐵等脆性材料時，D底≈d－1.05P式中：D底──底孔直徑，mm；

d──螺紋公稱直徑，mm；

P──螺距，mm。

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（3）盲孔螺紋底孔深度的確定攻盲孔螺紋時，由于絲錐切削部分有錐角，端部不能切出完整的牙型，所以鉆孔深度要大于螺紋的有效深度(圖2-13)。一般取

H鉆＝h有效＋0.7d式中：H鉆──底孔深度，mm；

h有效──螺紋有效深度，mm；

d──螺紋公稱直徑，mm；

圖2-13螺紋底孔深度

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（4）螺紋軸向起點和終點尺寸

在數(shù)控機床上攻螺紋時，在安排其工藝時要盡可能考慮圖2-14所示合理的導入距離δ1和導出距離δ2。一般δ1取2～3P，對大螺距和高精度的螺紋則取較大值；δ2一般取1～2P。此外，在加工通孔螺紋時，導出量還要考慮絲錐前端切削錐角部位的長度。

圖2-14攻螺紋軸向起點與終點

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2.鏜孔的加工工藝（1）鏜孔刀具

圖2-15鏜刀

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2.鏜孔的加工工藝（1）鏜孔刀具

圖2-16粗鏜刀

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圖2-17微調(diào)鏜刀

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2.2.2攻螺紋與鏜孔固定循環(huán)指令1.剛性攻右旋螺紋G84與攻左旋螺紋G74

（1）指令格式

G84X

Y

Z

R

P

F

；

G74X

Y

Z

R

P

F

；

F是指螺紋的導程，單線螺紋則為螺紋的螺距。（2）指令動作如圖2-18所示，G84循環(huán)為右旋螺紋攻螺紋循環(huán)，用于加工右旋螺紋。執(zhí)行該循環(huán)時，主軸正轉(zhuǎn)，在G17平面快速定位后快速移動到R點，執(zhí)行攻螺紋到達孔底后，主軸反轉(zhuǎn)退回到R點，主軸恢復正轉(zhuǎn)，完成攻螺紋動作。

G74動作與G84基本類似，只是G74用于加工左旋螺紋。執(zhí)行該循環(huán)時，主軸反轉(zhuǎn)，在G17平面快速定位后快速移動到R點，執(zhí)行攻螺紋到達孔底后，主軸正轉(zhuǎn)退回到R點，主軸恢復反轉(zhuǎn)，完成攻螺紋動作。

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2.2.2攻螺紋與鏜孔固定循環(huán)指令1.剛性攻右旋螺紋G84與攻左旋螺紋G74

圖2-18G74、G84指令動作

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2.鏜孔循環(huán)指令（G85、G86）G85：鏜孔循環(huán)

G99G85X_Y_Z_R_F_

該指令動作過程與G81指令相同，只是G85進刀和退刀都為工進速度，且回退時主軸不停轉(zhuǎn)。G86：鏜孔循環(huán)

G98G86X_Y_Z_R_P

F_

此指令與G81相同，但在孔底時主軸停止，然后快速退回。注意：該指令退刀前沒有讓刀動作，退回時可能劃傷已加工表面，因此只用于粗鏜孔。

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3.精鏜孔循環(huán)G76與反鏜孔循環(huán)G87

（1）指令格式

G76X

Y

Z

R

Q

P

F

；

G87X

Y

Z

R

Q

F

；（2）指令動作如圖2-19所示，執(zhí)行G76循環(huán)時，刀具以切削進給方式加工到孔底，實現(xiàn)主軸準停，刀具向刀尖相反方向移動Q，使刀具脫離工件表面，保證刀具不擦傷工件表面，然后快速退刀至R平面或初始平面，刀具正轉(zhuǎn)。G76指令主要用于精密鏜孔加工。

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圖2-19G76、G87指令動作

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（2）指令動作執(zhí)行G87循環(huán)時，刀具在G17平面內(nèi)快速定位后，主軸準停，刀具向刀尖相反方向偏移Q，然后快速移動到孔底（R點），在這個位置刀具按原偏移量反向移動相同的Q值，主軸正轉(zhuǎn)并以切削進給方式加工到Z平面，主軸再次準停，并沿刀尖相反方向偏移Q，快速提刀至初始平面并按原偏移量返回到G17平面的定位點，主軸開始正轉(zhuǎn)，循環(huán)結(jié)束。

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4.鏜孔循環(huán)指令（G88）G88：鏜孔循環(huán)（手鏜）

G98（G99）G88X_Y_Z_R_P_F_L_

在孔底暫停，主軸停止后，轉(zhuǎn)換為手動狀態(tài)，可用手動將刀具從孔中退出。到返回點平面后，主軸正轉(zhuǎn)，再轉(zhuǎn)入下一個程序段進行自動加工。鏜孔手動回刀，不需主軸準停注意：如果Z的移動量為零，該指令不執(zhí)行。

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2.使用循環(huán)指令注意事項

①各固定循環(huán)指令均為模態(tài)指令。為了簡化程序，若某些參數(shù)相同，則可不必重復。若為了程序看起來更清晰，不易出錯，則每句指令的各項參數(shù)應寫全。②固定循環(huán)中定位方式取決與上次是G00還是G01，因此如果希望快速定位，則在上一行或本語句開頭加G00。③在固定循環(huán)指令前應使用M03或M04指令使主軸回轉(zhuǎn)。④在固定循環(huán)程序段中，X,Y,Z,R

數(shù)據(jù)應至少指令一個才能進行。（待續(xù)）

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2.使用循環(huán)指令注意事項

⑤孔加工在使用控制主軸回轉(zhuǎn)的固定循環(huán)(G74、G84、G76)中，如果連續(xù)加工一些孔間距比較小，或者初始平面到R點平面的距離比較短的孔時，會出現(xiàn)在進入孔的切削動作前時，主軸還沒有達到正常轉(zhuǎn)速的情況，遇到這種情況時，應在各孔的加工動作之間插入G04指令，以獲得時間。⑥取消固定循環(huán)

G80指令能取消固定循環(huán)，同時R點和Z點也被取消。此外，G00、G01、G02、G03等也起取消固定循環(huán)指令的作用。

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2.3任務決策和執(zhí)行

1.工藝過程①鉆中心孔所有孔都首先打中心孔，以保證鉆孔時，不會產(chǎn)生斜歪現(xiàn)象。②鉆孔用φ8.5mm麻花鉆鉆頭4×M10底孔。③鉆孔用φ9.8mm麻花鉆鉆2×φ10H7底孔。④鉆孔用φ18mm麻花鉆鉆φ30H8底孔。⑤擴孔用φ28鉆頭擴φ30H8孔。⑥粗鏜用φ29.8粗鏜刀粗鏜φ30H8孔⑦攻絲攻4×M10螺紋⑧鉸孔用φ10H7加工出2×φ10H7孔⑨粗鏜用φ30精鏜刀精鏜φ30H8孔

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2.刀具與工藝參數(shù)見表2-6、表2-7。

表2-6數(shù)控加工刀具卡

單位數(shù)控加工刀具卡片產(chǎn)品名稱零件圖號零件名稱程序編號序號刀具號刀具名稱刀具補償值刀補號直徑長度半徑長度半徑長度1T01中心鉆φ5mm2T02麻花鉆φ8.5mm3T03麻花鉆φ9.8mm4T04麻花鉆φ18mm5T05麻花鉆φ28mm6T06粗鏜刀φ29.8mm7T07機用絲錐M108T08鉸刀φ10mm9T09精鏜刀φ30mm

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表2-7數(shù)控加工工序卡

單位數(shù)控加工工序卡片產(chǎn)品名稱零件名稱材料零件圖號工序號程序編號夾具名稱夾具編號設備名稱編制審核工步號工步內(nèi)容刀具號刀具規(guī)格主軸轉(zhuǎn)速/（r/min）進給速度/（mm/min）背吃刀量/mm1鉆中心孔T01φ5mm中心鉆2000802鉆4×M10底孔T02φ8.5mm麻花鉆8001003鉆2×φ10H7底孔T03φ9.8mm麻花鉆7001004鉆φ30H8底孔T04φ18mm麻花鉆500605擴φ30H8底孔T05φ28mm麻花鉆400406粗鏜φ30H8孔T06φ29.8粗鏜刀600607攻4×M10螺紋T07M10808鉸2×φ10H7孔T08φ10H7250609精鏜φ30H8孔T09φ30精鏜刀150050

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（3）裝夾方案工件以定鉗口和墊塊為定位面，動鉗口將工件夾緊。（4）程序編制在φ45h8外形輪廓中心建立工件坐標系，Z軸原點設在工件頂面上。

參考程序O0001；N10G17G21G40G54G80G90G94；程序初始化N20G00Z50.0M07；刀具定位到安全平面，啟動主軸N30M03S2000；N40G99G81X35.0Y35.0R-10.0Z-20.0F80；鉆中心孔，深度以鉆出錐面為好N50X0.0Y40.0；N60X-35.0Y35.0；N70Y-35.0；N80X0.0Y-40.0；

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N90X35.0Y-35.0；N100G00Z180.0M09；刀具抬到手工換刀高度N105X150Y150；移到手工換刀位置N110M05；N120M00；程序暫停，手工換T02刀，換轉(zhuǎn)速N130M03S800；N140G00Z50.0M07；刀具定位到安全平面N150G99G81X35.0Y35.0R-10.0Z-34.0F100；鉆4×M10螺紋孔底孔N160X-35.0；N170Y-35.0；N180X35.0；N190G00Z180.0M09；刀具抬到手工換刀高度N200X150Y150；移到手工換刀位置N210M05；N220M00；程序暫停，手工換T03刀，換轉(zhuǎn)速N230M03S700；N240G00Z50.0M07；刀具定位到安全平面

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N250G98G81X0Y40.0R-10.0Z-35.0F100；鉆2×φ10H7孔底孔N260Y-40.0N270G00Z180M09；刀具抬到手工換刀高度N280X150Y150；移到手工換刀位置N290M05；N300M00；程序暫停，手工換T04刀，換轉(zhuǎn)速N310M03S500；N320G00Z50.0M07；刀具定位到安全平面N330G98G81X0.0Y0.0R5.0Z-37.0F60；鉆φ30H8mm底孔N340G00Z180M09；刀具抬到手工換刀高度N350X150Y150移到手工換刀位置N360M05；N370M00；程序暫停，手工換T05刀，換轉(zhuǎn)速N380M03S400；N390G00Z50.0M07；刀具定位到安全平面N400G98G81X0.0Y0.0R5.0Z-37.0F40；擴φ30H8mm底孔

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N410G00Z180M09；刀具抬到手工換刀高度N420X150Y150移到手工換刀位置N430M05；N435M00；程序暫停，手工換T06刀，換