《數(shù)控銑床加工中心加工工藝與編程（第二版）》 課件 模塊3、4　固定循環(huán)編程與孔加工、中級綜合練習(xí)

模塊三固定循環(huán)編程與孔加工任務(wù)一鉆孔、锪孔、鉸孔加工任務(wù)二鏜孔與攻螺紋加工164任務(wù)一鉆孔、锪孔、鉸孔加工165知識點◎數(shù)控加工固定循環(huán)的基本概念。◎孔加工固定循環(huán)的基本指令格式。◎鉆孔、锪孔、鉸孔循環(huán)的指令格式?！蚩准庸ぢ肪€的確定方法。技能點◎孔加工方法的選擇。◎孔加工刀具的選擇。◎孔加工固定循環(huán)程序的編制。◎孔的測量與孔加工精度及誤差分析。166一、任務(wù)描述試在數(shù)控銑床上完成如圖所示工件定位銷孔、螺栓孔和方孔預(yù)鉆孔的加工（工件材料為45鋼，其余輪廓加工均已完成，工時定額3h）。167鉆孔、锪孔、鉸孔加工任務(wù)圖二、任務(wù)分析該任務(wù)主要涉及鉆孔、锪孔和鉸孔加工，因此在編程過程中，需掌握孔加工固定循環(huán)編程方法以及孔加工工藝等理論知識。在編寫孔加工固定循環(huán)指令時，要注意避免刀具以G00方式進刀與退刀過程中與夾具或工件發(fā)生干涉。孔加工過程中，某些因素會導(dǎo)致孔加工精度降低。因此，在加工前應(yīng)了解引起孔加工精度降低的常見因素，并在加工過程中加以避免，以達到事半功倍的效果。168三、知識鏈接1．?dāng)?shù)控銑床/加工中心的固定循環(huán)在數(shù)控銑床/加工中心上進行孔加工時，通常采用系統(tǒng)配備的固定循環(huán)功能進行編程。通過使用固定循環(huán)指令，可以在一個程序段內(nèi)完成孔加工的全部動作（孔加工進給、孔底暫停、退刀等），從而大大減少編程的工作量。FANUC0i系統(tǒng)數(shù)控銑床/加工中心的固定循環(huán)指令見下表。169170孔加工固定循環(huán)指令（1）孔加工固定循環(huán)1）孔加工固定循環(huán)動作?？准庸す潭ㄑh(huán)動作如圖所示，通常有以下六個動作。①動作1：（圖中AB段）XY（G17）平面快速定位。②動作2：（BR段）Z向快速進給到R點。③動作3：（RZ段）Z軸切削進給，進行孔加工。④動作4：（Z點）孔底部的動作。⑤動作5：（ZR段）Z軸退刀。⑥動作6：（RB段）Z軸快速回到起始位置。171孔加工固定循環(huán)動作2）孔加工固定循環(huán)編程格式?？准庸す潭ㄑh(huán)的通用編程格式如下：G73～G89X

Y

Z

R

Q

P

F

K

；參數(shù)說明如下：X

Y

：指定孔在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，以ms作為時間單位；F

：孔加工切削進給時的進給速度；K

：指定孔加工固定循環(huán)的次數(shù)，該參數(shù)僅在增量編程中使用。1723）孔加工固定循環(huán)平面①初始平面。初始平面如圖所示，它是為安全下刀而規(guī)定的一個平面。初始平面可以設(shè)定在任意一個安全高度上。當(dāng)使用同一把刀具加工多個孔時，刀具在初始平面內(nèi)的任意移動將不會與夾具、工件凸臺等發(fā)生干涉。173孔加工固定循環(huán)平面②R點平面。R點平面又稱為R參考平面。這個平面是刀具下刀時由快速進給（簡稱快進）轉(zhuǎn)為切削進給（簡稱工進）的高度平面，距工件表面的距離主要考慮工件表面的尺寸變化，一般情況下取2～5mm，如上圖所示。③孔底平面。加工不通孔時，孔底平面就是孔底的Z軸高度平面。而加工通孔時，除要考慮孔底平面的位置外，還要考慮刀具超越量，以保證所有孔深都加工到尺寸要求。174（2）G98和G99指令方式1）G98指令方式。G98指令為系統(tǒng)默認返回方式，表示返回初始平面，如圖所示。當(dāng)采用固定循環(huán)進行孔系加工時，通常不必返回到初始平面。當(dāng)全部孔加工完成后或孔之間存在凸臺或夾具等干涉時，則需返回初始平面。2）G99指令方式。G99指令表示返回R點平面，如圖所示。在沒有凸臺等干涉情況下，加工孔系時，為了節(jié)省加工時間，刀具一般返回到R點平面。175G98和G99指令方式（3）G90和G91指令方式固定循環(huán)中R值和Z值數(shù)據(jù)的指定與G90和G91指令方式選擇有關(guān)，而Q值與G90和G91指令方式無關(guān)。1）G90指令方式。G90指令方式中，X、Y、Z和R值的取值均指工件坐標系中絕對坐標值，如圖所示。此時，R值一般為正值，而Z值一般為負值。2）G91指令方式。G91指令方式中，R值是指從初始平面到R點平面的增量值，而Z值是指從R點平面到孔底平面的增量值，如圖所示。此時，R值和Z值（G87例外）均為負值。176177G90和G91指令方式2．固定循環(huán)指令Ⅰ（1）鉆孔循環(huán)指令G81與锪孔循環(huán)指令G821）指令格式：G81X

Y

Z

R

F

；

G82X

Y

Z

R

P

F

；2）指令動作。G81指令常用于普通鉆孔，其加工動作如圖所示。178G81與G82指令編程實例（2）高速深孔鉆循環(huán)指令G73與深孔鉆循環(huán)指令G831）指令格式：G73X

Y

Z

R

Q

F

；

G83X

Y

Z

R

Q

F

；2）指令動作。如圖所示，G73指令通過刀具Z軸方向的間歇進給實現(xiàn)斷屑動作。179G73與G83指令動作（3）鉸孔循環(huán)指令G851）指令格式：G85X

Y

Z

R

F

；2）指令動作。如圖所示，執(zhí)行G85指令時，刀具以切削進給方式加工到孔底，然后以切削進給方式返回到R點平面。該指令常用于鉸孔和擴孔加工，也可用于粗鏜孔加工。180G85指令動作3．?dāng)?shù)控加工方法的選擇（1）確定加工方法的原則確定加工方法的原則是保證加工表面的加工精度和表面粗糙度要求。由于獲得同一級精度及表面粗糙度的加工方法有多種，因而在實際選擇時，要根據(jù)零件的形狀、尺寸、批量、毛坯材料及毛坯熱處理等情況合理選用。此外，還應(yīng)考慮生產(chǎn)率和經(jīng)濟性的要求以及工廠的生產(chǎn)設(shè)備等實際情況。常用加工方法的經(jīng)濟加工精度及表面粗糙度可查閱相關(guān)工藝手冊。181（2）孔加工方法的選擇在數(shù)控銑床及加工中心上，常用孔加工的方法有鉆孔、擴孔、鉸孔、粗鏜或精鏜孔及攻螺紋等。通常情況下，在數(shù)控銑床及加工中心上能較方便地加工出IT7～IT9級精度的孔，對于這些孔的推薦加工方法見下表。182孔的推薦加工方法對上表說明如下：1）在加工直徑小于30mm且沒有預(yù)鉆孔的毛坯孔時，為了保證鉆孔加工的定位精度，可選擇在鉆孔前先將孔口端面銑平或采用鉆中心孔的加工方法。2）對于表中的擴孔及粗鏜加工，也可采用立銑刀銑孔的加工方法。3）在加工螺紋孔時，先加工出螺紋底孔。對于規(guī)格在M6以下的螺紋孔，通常不在加工中心上加工；對于規(guī)格為M6～M20的螺紋孔，通常采用攻螺紋的加工方法；對于規(guī)格在M20以上的螺紋孔，可采用螺紋鏜刀鏜削加工。1834．孔加工路線及鉸孔余量的確定（1）孔加工導(dǎo)入量孔加工導(dǎo)入量（ΔZ）如圖所示。它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之間的距離。孔加工導(dǎo)入量的具體值由工件表面的尺寸變化量確定，一般情況下取2～10mm。當(dāng)孔上表面為已加工表面時，導(dǎo)入量取較小值（2～5mm）。（2）孔加工超越量加工不通孔時，超越量（ΔZ′）如圖所示。184孔加工導(dǎo)入量與超越量（3）相互位置精度高的孔系加工路線的選擇對于相互位置精度要求較高的孔系加工，特別要注意孔的加工順序的安排，避免將坐標軸的反向間隙帶入而影響位置精度。185孔系加工路線5．鉆頭與鉸刀（1）鉆頭加工中心常用的鉆頭如圖所示，有中心鉆、標準麻花鉆、擴孔鉆和锪鉆等。麻花鉆由工作部分和柄部組成。工作部分包括切削部分和導(dǎo)向部分，而柄部有莫氏錐柄和圓柱柄兩種。刀具材料常采用高速鋼和硬質(zhì)合金。186加工中心常用的鉆頭a）中心鉆b）標準麻花鉆c）擴孔鉆d）锪鉆1）中心鉆。中心鉆主要用于孔的定位，由于切削部分的直徑較小，所以用中心鉆鉆孔時應(yīng)選取較高的轉(zhuǎn)速。2）標準麻花鉆。標準麻花鉆的切削部分由兩個主切削刃、兩個副切削刃、一個橫刃和兩條螺旋槽組成。在加工中心上鉆孔，因無夾具鉆模導(dǎo)向，受兩切削刃上切削力不對稱的影響，容易引起鉆孔偏斜，故要求標準麻花鉆的兩切削刃有較高的刃磨精度（兩刃長度一致，頂角對稱于標準麻花鉆軸線），或先用中心鉆確定中心，再用標準麻花鉆鉆孔。1873）擴孔鉆。標準擴孔鉆一般有3～4條主切削刃，切削部分的材料為高速鋼或硬質(zhì)合金，結(jié)構(gòu)形式有直柄式、錐柄式和套式等。在小批量生產(chǎn)時，常用麻花鉆改制或直接用標準麻花鉆代替。4）锪鉆。锪鉆主要用于加工錐形沉孔或平底沉孔。锪孔加工的主要問題是所锪端面或錐面產(chǎn)生振痕。因此，在锪孔過程中要特別注意刀具參數(shù)和切削用量的正確選用。188（2）鉸刀數(shù)控銑床及加工中心采用的鉸刀有通用標準鉸刀、機夾硬質(zhì)合金刀片單刃鉸刀和浮動鉸刀等。鉸孔的加工精度可達IT6～IT9級，表面粗糙度可達Ra0.8～1.6μm。189標準機用鉸刀任務(wù)二鏜孔與攻螺紋加工190知識點◎鏜孔與攻螺紋加工固定循環(huán)編程的方法。◎鏜孔與攻螺紋的加工工藝。◎鏜孔與螺紋孔加工用刀具。◎鏜孔與攻螺紋加工的測量及誤差分析方法。技能點◎控制鏜孔尺寸。◎編制零件鏜孔的加工程序。191一、任務(wù)描述試在數(shù)控銑床上完成圖所示工件中孔的加工（工件材料為45鋼，外輪廓加工均已完成，工時定額3h）。192鏜孔與攻螺紋任務(wù)圖二、任務(wù)分析完成該任務(wù)時，主要使用鏜孔指令和攻螺紋指令進行編程，這些指令與前一任務(wù)的指令格式有類似之處，不同之處在于鏜孔和攻螺紋的加工工藝及測量方法不同。在鏜孔加工過程中，保證孔徑尺寸是通過對鏜刀頭的調(diào)整來實現(xiàn)的，特別是粗鏜刀刀頭的尺寸調(diào)整，完全靠手感來保證。在實習(xí)中一定要加強該方面基本功的訓(xùn)練，以鏜出合格的孔徑尺寸。193三、知識鏈接1．鏜孔加工的關(guān)鍵技術(shù)鏜孔加工的關(guān)鍵技術(shù)是解決鏜刀桿的剛度問題和排屑問題。（1）剛度問題的解決方案1）選擇截面積大的鏜刀桿。鏜刀桿的截面積通常為內(nèi)孔截面積的1/4。為了增加鏜刀桿的剛度，應(yīng)根據(jù)所加工孔的直徑和預(yù)鉆孔的直徑，盡可能選擇截面積大的鏜刀桿。通常情況下，孔徑為φ30～φ120mm時，鏜刀桿直徑一般為孔徑的7/10～8/10；孔徑小于φ30mm時，鏜刀桿直徑取孔徑的8/10～9/10。1942）鏜刀桿的伸出長度盡可能短。鏜刀桿伸得太長，會降低鏜刀桿剛度，容易引起振動。為了增加鏜刀桿的剛度，選擇鏜刀桿長度時，只需選擇鏜刀桿伸出長度略大于孔深即可。3）選擇合適的切削角度。為了減小切削過程中受徑向力作用而產(chǎn)生的振動，鏜刀的主偏角一般應(yīng)選得較大。鏜鑄鐵孔或精鏜時，一般取κr=90°；粗鏜鋼件孔時，取κr=60°～75°，以提高刀具的使用壽命。195（2）排屑問題的解決方案排屑問題主要通過控制切屑流出方向來解決。精鏜孔時，要求切屑流向待加工表面（即前排屑），此時選擇正刃傾角的鏜刀。加工不通孔時，通常向鏜刀桿方向排屑，此時選擇負刃傾角的鏜刀。1962．攻螺紋的加工工藝（1）普通螺紋簡介普通螺紋是我國應(yīng)用最為廣泛的一種三角形螺紋，牙型角為60°。普通螺紋分粗牙普通螺紋和細牙普通螺紋。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。普通螺紋有左旋螺紋和右旋螺紋之分，左旋螺紋應(yīng)在螺紋標記的末尾處加注“LH”字樣，如M20×1.5LH等，未注明的是右旋螺紋。197（2）底孔直徑的確定攻螺紋時，絲錐在切削金屬的同時還伴隨較強的擠壓作用。因此，金屬材料產(chǎn)生塑性變形形成凸起擠向牙尖，使攻出的螺紋的小徑小于底孔直徑。攻螺紋前的底孔直徑應(yīng)稍大于螺紋小徑，否則攻螺紋時因擠壓作用使螺紋牙頂與絲錐牙底之間沒有足夠的容屑空間，從而將絲錐箍住，甚至折斷絲錐。這種現(xiàn)象在攻塑性較大的材料時將更為嚴重。但底孔直徑也不宜過大，否則會使螺紋牙型高度不夠而降低強度。198（3）不通孔螺紋底孔深度的確定攻不通孔螺紋時，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，如圖所示。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——螺紋大徑，mm。199不通孔螺紋底孔深度（4）螺紋軸向起點和終點尺寸的確定在數(shù)控機床上攻螺紋時，沿螺距方向的Z向進給應(yīng)與機床主軸的旋轉(zhuǎn)保持嚴格的速比關(guān)系。但在實際攻螺紋開始時伺服系統(tǒng)有一個加速的過程，攻螺紋結(jié)束前也相應(yīng)有一個減速的過程，在這兩段時間內(nèi)，螺距得不到有效保證。為了避免出現(xiàn)這種情況，在安排工藝時要盡可能考慮合理的導(dǎo)入量δ1和導(dǎo)出量δ2（即“超越量”），如圖所示。200攻螺紋軸向起點與終點3．固定循環(huán)指令Ⅱ（1）粗鏜孔循環(huán)指令G86、G88和G891）指令格式：G86X

Y

Z

R

P

F

；

G88X

Y

Z

R

P

F

；

G89X

Y

Z

R

P

F

；2）指令動作。如圖所示，執(zhí)行G86循環(huán)指令時，刀具以切削進給方式加工到孔底，然后主軸停轉(zhuǎn)，刀具快速退到R點平面后，主軸正轉(zhuǎn)。采用這種方式退刀時，刀具在退回過程中容易在工件表面劃出條痕。因此，該指令常用于精度及表面粗糙度要求不高的鏜孔加工。201202粗鏜孔循環(huán)指令動作G89指令動作與前節(jié)介紹的G85指令動作類似，不同的是G89指令在孔底增加了暫停，因此該指令常用于階梯孔的加工。G88循環(huán)指令較為特殊，刀具以切削進給方式加工到孔底，然后刀具在孔底暫停后主軸停轉(zhuǎn)，這時可通過手動方式從孔中安全退出刀具。這種加工方式雖能提高孔的加工精度，但加工效率較低。因此，該指令常在單件加工中采用。203（2）精鏜孔循環(huán)指令G76與反鏜孔循環(huán)指令G871）指令格式：G76X

Y

Z

R

Q

P

F

；

G87X

Y

Z

R

Q

F

；2）指令動作。如圖所示，執(zhí)行G76循環(huán)指令時，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值，使刀具脫離工件表面，保證刀具不劃傷工件表面，然后快速退刀至R點平面或初始平面，主軸正轉(zhuǎn)。G76指令主要用于精鏜孔加工。204205精鏜孔循環(huán)指令動作執(zhí)行G87循環(huán)指令時，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值，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值，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。由于執(zhí)行G87循環(huán)指令時，刀尖無須在孔中經(jīng)工件已加工表面退出，故加工表面質(zhì)量較好，所以該循環(huán)指令常用于精密孔的鏜削加工。注意：G87循環(huán)指令不能用G99指令進行編程。206（3）剛性攻右旋螺紋指令G84與攻左旋螺紋指令G741）指令格式：G84X

Y

Z

R

P

F

；

G74X

Y

Z

R

P

F

；注意：指令中的F是指螺紋的導(dǎo)程，單線螺紋則為螺紋的螺距。2）指令動作。如圖所示，G74指令為左旋螺紋攻螺紋循環(huán)指令，用于加工左旋螺紋。執(zhí)行該循環(huán)指令時，主軸反轉(zhuǎn)，在G17平面快速定位后快速移動到R點，執(zhí)行攻螺紋指令到達孔底后，主軸正轉(zhuǎn)退回到R點，主軸恢復(fù)反轉(zhuǎn)，完成攻螺紋動作。207208G74指令與G84指令動作G84指令動作與G74指令類似，只是G84指令用于加工右旋螺紋。執(zhí)行該循環(huán)指令時，主軸正轉(zhuǎn)，在G17平面快速定位后快速移動到R點，執(zhí)行攻螺紋指令到達孔底后，主軸反轉(zhuǎn)退回到R點，主軸恢復(fù)正轉(zhuǎn)，完成攻螺紋動作。在指定G74指令前，應(yīng)先進行換刀并使主軸反轉(zhuǎn)。另外，在用G74指令或G84指令攻螺紋期間，進給速度倍率、進給量保持均被忽略。2093）剛性攻螺紋指令方式。剛性攻螺紋指令方式有以下三種。①在攻螺紋指令程序段之前指定“M29S

；”。②在包含攻螺紋指令的程序段中指定“M29S

；”。③將系統(tǒng)參數(shù)“NO.5200#0”設(shè)為1。注意：如果在M29和G84/G74之間指定S和軸移動指令，將產(chǎn)生系統(tǒng)報警；而如果在G84/G74中僅指定M29指令，也會產(chǎn)生系統(tǒng)報警。因此，本任務(wù)及以后任務(wù)中采用第三種方式指定剛性攻螺紋方式。210（4）深孔攻螺紋斷屑與排屑循環(huán)1）指令格式：G84X

Y

Z

R

P

Q

F

；

G74X

Y

Z

R

P

Q

F

；2）指令動作。如圖所示，深孔攻螺紋的斷屑與排屑動作與深孔鉆動作類似，不同之處在于刀具在R點平面以下的動作均為切削加工動作。深孔攻螺紋斷屑與排屑動作的選擇是通過修改系統(tǒng)攻螺紋參數(shù)來實現(xiàn)的。211深孔攻螺紋斷屑與排屑循環(huán)動作（5）固定循環(huán)指令編程的注意事項1）為了提高加工效率，在使用固定循環(huán)前，應(yīng)先使主軸旋轉(zhuǎn)。2）由于固定循環(huán)指令是模態(tài)指令，因此在固定循環(huán)指令有效期間，如果X、Y、Z、R地址字中的任意一個被改變，就要進行一次孔加工。3）固定循環(huán)程序段中，如在不需要指令的固定循環(huán)下指定了孔加工數(shù)據(jù)Q、P，它們只作為模態(tài)數(shù)據(jù)進行存儲，而無實際動作產(chǎn)生。4）使用主軸自動啟動的固定循環(huán)指令（G74、G84、G86）時，如果孔的XY平面定位距離較短，或從起點平面到R點平面的距離較短，且需要連續(xù)加工，為了防止在進入孔加工動作時主軸不能達到指定的轉(zhuǎn)速，應(yīng)使用G04暫停指令進行延時。5）在固定循環(huán)方式中，刀具半徑補償功能無效。2124．鏜孔與螺紋孔加工的刀具（1）鏜孔刀具1）粗鏜刀。傾斜型單刃粗鏜刀如圖所示，其結(jié)構(gòu)簡單，用螺釘將鏜刀刀頭裝夾在鏜刀桿上。鏜刀桿頂部和側(cè)部有兩個鎖緊螺釘，分別起調(diào)整尺寸和鎖緊作用。根據(jù)粗鏜刀刀頭在鏜刀桿上的安裝形式，粗鏜刀又分成傾斜型粗鏜刀和直角型粗鏜刀。鏜孔時，所鏜孔徑的大小要靠調(diào)整刀頭的懸伸長度來保證，調(diào)整麻煩，效率低，大多用于單件、小批量生產(chǎn)。213傾斜型單刃粗鏜刀2）精鏜刀。精鏜刀目前較多地選用可調(diào)精鏜刀和精鏜微調(diào)鏜刀。這種鏜刀的徑向尺寸可以在一定范圍內(nèi)進行微調(diào)，調(diào)節(jié)方便且精度高。調(diào)整尺寸時，先松開鎖緊螺釘，然后轉(zhuǎn)動帶刻度盤的調(diào)整螺母，等調(diào)至所需尺寸，再擰緊鎖緊螺釘。214可調(diào)精鏜刀精鏜微調(diào)鏜刀3）雙刃鏜刀。雙刃鏜刀如圖所示，其兩端有一對對稱的切削刃同時參加切削，與單刃鏜刀相比，每轉(zhuǎn)進給量可提高1倍左右，生產(chǎn)率高，同時可以消除切削力對鏜刀桿的影響。215雙刃鏜刀4）鏜刀刀頭。鏜刀刀頭有粗鏜刀刀頭和精鏜刀刀頭之分，如圖所示。粗鏜刀刀頭與普通焊接車刀類似；精鏜刀刀頭上帶刻度盤，每格刻線表示刀頭的調(diào)整距離為0.01mm（半徑值）。216粗鏜刀刀頭精鏜刀刀頭（2）螺紋孔加工刀具1）絲錐。絲錐如圖所示，由工作部分和柄部組成。工作部分包括切削部分和校準部分。切削部分的前角為8°～10°，后角鏟磨成4°～6°。前端磨出切削錐角，切削負荷分布在幾個刀齒上，使切削省力。校準部分的大徑、中徑、小徑均有（0.05～0.12）/100的倒錐，以減小與螺紋孔的摩擦，并減小所攻螺紋的擴張量。217絲錐2）攻螺紋刀柄。剛性攻螺紋中通常使用浮動攻螺紋刀柄，如圖所示。這種攻螺紋刀柄采用棘輪機構(gòu)來帶動絲錐，當(dāng)攻螺紋轉(zhuǎn)矩超過棘輪機構(gòu)的轉(zhuǎn)矩時，絲錐在棘輪機構(gòu)中打滑，從而防止絲錐折斷。218浮動攻螺紋刀柄謝謝Thanks219模塊四中級綜合練習(xí)220任務(wù)一數(shù)控銑床/加工中心中級工綜合練習(xí)（一）任務(wù)二數(shù)控銑床/加工中心中級工綜合練習(xí)（二）數(shù)控銑床/加工中心中級工綜合練習(xí)（三）任務(wù)三任務(wù)一數(shù)控銑床/加工中心中級工綜合練習(xí)（一）221知識點◎加工中心的換刀程序。◎刀具長度補償編程及參數(shù)設(shè)定方法。◎加工階段的劃分方法。◎工序與工步的劃分方法。技能點◎加工中心手動換刀及設(shè)定刀具長度補償參數(shù)?！虼_定零件的加工工藝?！蚓帉懥慵募庸こ绦颉?22一、任務(wù)描述試在加工中心上完成圖所示工件（適用于數(shù)控銑床/加工中心中級工）的編程與加工，毛坯材料為45鋼，毛坯尺寸為100mm×80mm×25mm（工時定額4h）。223數(shù)控銑床/加工中心中級工綜合練習(xí)（一）任務(wù)圖二、任務(wù)分析在工件的加工過程中需采用多把刀具，因此，建議在加工中心上采用自動換刀方式來完成換刀。此外，為了提高加工速度和加工效率，在工件的加工過程中應(yīng)合理安排好加工順序。采用加工中心自動換刀加工零件時，通常將系統(tǒng)中工件坐標的Z參數(shù)值設(shè)定為0，而將每一把刀對刀所得到的機床坐標系Z坐標輸入刀具長度補償參數(shù)之中。224三、知識鏈接1．加工中心自動換刀系統(tǒng)在零件的加工過程中，有時需要用到幾種不同的刀具來加工同一種零件。這時，如果是單件或較少批量（通常指少于10件）生產(chǎn)，采用手動換刀較為合適；而如果是批量較大的生產(chǎn)，則采用加工中心自動換刀的方式較為合適。（1）換刀動作通常情況下，不同數(shù)控系統(tǒng)的加工中心其換刀程序各不相同，但換刀動作卻基本相同，通常分刀具選擇和刀具交換兩個基本動作。1）刀具選擇。刀具選擇是將刀庫上某個刀位的刀具轉(zhuǎn)到換刀位置，為下次換刀做好準備。2252）換刀前的準備。在執(zhí)行換刀指令前，通常要做好以下幾項換刀準備工作。①主軸回到換刀點。②主軸準停。在進行換刀前，必須實現(xiàn)主軸準停，以使主軸上的兩個凸起對準刀柄上的兩個卡槽。FANUC系統(tǒng)主軸準停通常通過指令M19來實現(xiàn)。③切削液關(guān)閉。換刀前通常需用M09指令關(guān)閉切削液。3）刀具交換。刀具交換是指刀庫中位于換刀位置的刀具與主軸上的刀具進行自動換刀的過程。226（2）加工中心常用換刀程序1）帶機械手的換刀程序。帶機械手的換刀程序格式為：T××M06；該指令格式中，T指令在前，表示選擇刀具；M06指令在后，表示通過機械手執(zhí)行主軸中刀具與刀庫中刀具的交換。2）不帶機械手的換刀程序。當(dāng)加工中心的刀庫為轉(zhuǎn)盤式刀庫且不帶機械手時，其換刀程序為：M06T07；注意，該指令格式中，M06指令在前，T指令在后，且指令中的M06指令和T指令不可以前后調(diào)換位置。如果調(diào)換位置，則在指令執(zhí)行過程中出現(xiàn)程序出錯報警。2273）子程序換刀。FANUC系統(tǒng)中，為了方便編寫換刀程序，防止自動換刀過程中出錯，常自帶換刀子程序，子程序號通常為O8999，其程序內(nèi)容為：采用子程序換刀時，其主程序調(diào)用格式為：T06M98P8999；SIEMENS系統(tǒng)換刀子程序號通常為L6，其內(nèi)容與上述子程序相類似。2282．刀具長度補償在自動換刀加工零件的過程中，刀具在安裝后的長短各不相同。為了實現(xiàn)采用不同長度的刀具在同一工件坐標系中加工的目的，通常在加工中心的編程中采用刀具長度補償指令。（1）刀具長度補償?shù)亩x刀具長度補償是用來補償假定的刀具長度與實際的刀具長度之間差值的指令。系統(tǒng)規(guī)定所有軸都可采用刀具長度補償，但同時規(guī)定刀具長度補償只能加在一個軸上，要對補償軸進行切換，必須先取消前面軸的刀具長度補償。229（2）刀具長度補償指令1）指令格式：G43H

；

（刀具長度加補償）

G44H

；

（刀具長度減補償）

G49；或H00；

（取消刀具長度補償）2）指令說明。H

用于指定存放刀具長度補償值的偏置存儲器號。刀具號與刀具偏置存儲器號可以相同，也可以不同。通常情況下為防止出錯，最好采用相同的刀具號與刀具偏置存儲器號。在地址符H所對應(yīng)的偏置存儲器中存入的刀具長度補償值，其值為實際刀具長度與編程假設(shè)的刀具長度（通常將這一長度設(shè)定為0）的差值。2303）指令執(zhí)行過程。執(zhí)行刀具長度補償指令時，系統(tǒng)首先根據(jù)G43和G44指令將指令要求的Z向移動量與偏置存儲器中的刀具長度補償值做相應(yīng)的“+”（G43）或“-”（G44）運算，計算出刀具的實際移動值，然后命令刀具做相應(yīng)的運動。231（3）刀具長度補償功能的應(yīng)用立式加工中心中，刀具長度補償功能常被用于工件坐標系零點偏置的輔助設(shè)定。即用G54指令設(shè)定工件坐標系時，僅在XY平面內(nèi)進行零點偏置，而Z軸方向不偏置，Z軸方向刀具刀位點與工件坐標系Z0平面之間的差值全部通過刀具長度補償值來解決，如圖所示。232刀具長度補償功能的應(yīng)用3．加工階段的劃分對重要的零件，為了保證加工質(zhì)量和合理使用設(shè)備，零件的加工過程可劃分為四個階段，即粗加工階段、半精加工階段、精加工階段和精密加工（包括光整加工）階段。（1）加工階段的性質(zhì)1）粗加工階段。粗加工的任務(wù)是切除毛坯上大部分多余的金屬，使毛坯在形狀和尺寸上接近零件成品，減小工件的內(nèi)應(yīng)力，為精加工做好準備。因此，粗加工的主要目的是提高生產(chǎn)率。2）半精加工階段。半精加工的任務(wù)是使主要表面達到一定的精度并留有一定的精加工余量，為主要表面的精加工做好準備，并可完成一些次要表面（如攻螺紋、銑鍵槽等）的加工。熱處理工序一般放在半精加工的前后。2333）精加工階段。精加工是從工件上切除較少的余量，所得精度比較高、表面粗糙度值比較小的加工過程。其目標是全面保證工件的尺寸精度和表面粗糙度等加工要求。4）精密加工階段。精密加工主要用于加工精度和表面粗糙度要求很高（IT6級以上，表面粗糙度值Ra0.4μm以下）的零件，其主要目的是進一步提高尺寸精度，減小表面粗糙度值。精密加工對位置精度影響不大。并非所有零件的加工都要經(jīng)過四個加工階段。因此，加工階段的劃分不應(yīng)絕對化，應(yīng)根據(jù)零件的質(zhì)量要求、結(jié)構(gòu)特點、毛坯情況和生產(chǎn)綱領(lǐng)靈活掌握。234（2）劃分加工階段的目的1）保證加工質(zhì)量。工件在粗加工階段切削的余量較多，因此，銑削力和夾緊力較大，切削溫度也較高，零件的內(nèi)應(yīng)力也將重新分布，從而產(chǎn)生變形。如果不進行加工階段的劃分，將無法避免產(chǎn)生誤差。2）合理使用設(shè)備。粗加工可采用功率大、剛度高和精度低的機床加工，切削用量也可取較大值，從而充分發(fā)揮設(shè)備的潛力；精加工的切削力小，對機床破壞小，從而有利于保持設(shè)備的精度。因此，劃分加工階段既可提高生產(chǎn)率，又可延長精密設(shè)備的使用壽命。2353）便于及時發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷。對于毛坯的各種缺陷（如鑄件夾砂和余量不足等），在粗加工后即可發(fā)現(xiàn)，便于及時修補或決定報廢，避免造成浪費。4）便于組織生產(chǎn)。通過劃分加工階段，便于安排一些非切削加工工藝（如熱處理工藝、去應(yīng)力工藝等），從而有效地組織生產(chǎn)。2364．加工順序的安排加工順序（又稱工序）通常包括切削加工工序、熱處理工序和輔助工序。本書主要介紹切削加工工序。（1）安排加工順序的原則1）基準面先行原則。用作精基準的表面應(yīng)優(yōu)先加工出來，因為定位基準的表面越精確，裝夾誤差就越小。2）先粗后精原則。各個表面的加工順序按照粗加工→半精加工→精加工→精密加工的順序依次進行，逐步提高表面的加工精度和減小表面粗糙度值。2373）先主后次原則。零件的主要工作表面、裝配基準面應(yīng)先加工，從而能及早發(fā)現(xiàn)毛坯中主要表面可能出現(xiàn)的缺陷。次要表面加工可穿插進行，放在主要加工表面加工到一定程度后、最終精加工前進行。4）先面后孔原則。對箱體、支架類零件，平面輪廓尺寸較大，一般先加工平面，再加工孔和其他尺寸。這樣安排加工順序，一方面用已加工平面定位穩(wěn)定、可靠；另一方面在已加工平面上加工孔比較容易，并能提高孔的加工精度，特別是鉆孔時孔的軸線不易偏斜。238（2）工序的劃分1）工序的定義。工序是工藝過程的基本單元，它是一個（或一組）工人在一個工作地點，對一個（或同時幾個）工件連續(xù)完成的那一部分加工過程。劃分工序的要點是工人、工件及工作地點三不變并連續(xù)加工完成。2）工序劃分的原則。工序劃分的原則有兩個，即工序集中原則和工序分散原則。3）工序劃分的方法①按所用刀具劃分。以同一把刀具完成的那一部分工藝過程為一道工序，這種方法適用于工件的待加工表面較多、機床連續(xù)工作時間較長、加工程序的編制和檢查難度較大等情況。加工中心常用這種方法劃分工序。239②按安裝次數(shù)劃分。以一次安裝完成的那一部分工藝過程為一道工序。這種方法適用于加工內(nèi)容不多的工件，加工完成后就能達到待檢狀態(tài)。③按粗、精加工劃分。即粗加工中完成的那部分工藝過程為一道工序，精加工中完成的那一部分工藝過程為一道工序。④按加工部位劃分。即以加工完成相同形面的那一部分工藝過程為一道工序，對于加工表面多而復(fù)雜的零件，可按其結(jié)構(gòu)特點（如內(nèi)形、外形、曲面和平面等）劃分成多道工序。240（3）工步的劃分1）工步的定義。工步是指在一次裝夾中，加工表面、切削刀具和切削用量都不變的情況下所進行的那部分加工。劃分工步的要點是加工表面、切削刀具和切削用量三不變。同一工步中可能有幾次走刀。2）工步劃分的方法。通常情況下，可分別按粗、精加工分開的加工方法，先面后孔的加工方法和切削刀具來劃分工步。在劃分工步時，要根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點、技術(shù)要求等情況綜合考慮。241任務(wù)二數(shù)控銑床/加工中心中級工綜合練習(xí)（二）242知識點◎數(shù)控加工工藝文件。技能點◎編寫數(shù)控加工工序卡?！蚓帉憯?shù)控加工刀具調(diào)整單。◎編寫數(shù)控加工程序。◎零件加工與測量。243一、任務(wù)描述試在加工中心上完成圖所示工件（適用于數(shù)控銑床/加工中心中級工）的編程與加工，并完成該工件數(shù)控加工工序卡的編制。毛坯材料為45鋼，毛坯尺寸為100mm×120mm×25mm（工時定額4h）。244數(shù)控銑床/加工中心中級工綜合練習(xí)（二）任務(wù)圖二、任務(wù)分析該任務(wù)是一個典型的中級工課題，完成該任務(wù)的目的是進一步提高編程和加工能力。在編程與加工前合理安排加工工藝，將會達到事半功倍的效果。為此，學(xué)生應(yīng)了解數(shù)控加工工藝文件的基礎(chǔ)知識，并學(xué)會編寫數(shù)控加工工序卡、數(shù)控加工刀具卡等工藝文件。245三、知識鏈接1．?dāng)?shù)控加工工藝文件簡介數(shù)控加工工藝文件是數(shù)控加工與工藝內(nèi)容的具體體現(xiàn)。常用的數(shù)控加工工藝文件包括數(shù)控加工編程任務(wù)書、數(shù)控加工工序卡、數(shù)控加工刀