数控孔加工课件.ppt

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1、.,1,项目5 孔加工,模块一 数控铣床编程与加工技术,.,2,项目5 孔加工,任务描述：端盖零件如图5-1所示，底平面、两侧面和40H8型腔已在前面工序加工完成。本工序加工端盖的4个沉头螺钉孔和2个销孔，试编写其加工程序。零件材料为HT150，加工数量为5000个/年。,图5-1 端盖零件图,5.1 任务1 端盖零件上沉头螺钉孔和销孔的加工,模块一 数控铣床编程与加工技术,.,3,5.2 知识链接,5.2.1 孔加工工艺知识,1.孔的加工方法在数控铣床上加工孔的方法很多，根据孔的尺寸精度、位置精度及表面粗糙度等要求，一般有点孔，钻孔、扩孔，锪孔、铰孔、镗孔及铣孔等。常用孔的加工方法如表5-1

2、所示。,模块一 数控铣床编程与加工技术,.,4,表5-1 孔的加工方法与步骤的选择,模块一 数控铣床编程与加工技术,.,5,2.孔加工刀具,图5-2 常用钻头,模块一 数控铣床编程与加工技术,.,6,图5-3 扩孔钻,模块一 数控铣床编程与加工技术,.,7,图5-4 机用铰刀,模块一 数控铣床编程与加工技术,.,8,3.孔加工切削用量 孔加工切削用量见表5-2。,表5-2 孔加工切削用量,模块一 数控铣床编程与加工技术,.,9,4.加工余量孔加工余量见表5-3。,表5-3 孔加工余量,模块一 数控铣床编程与加工技术,.,10,5.孔加工路线安排（1）孔加工进给路线定位要迅速（a图） 定位要准确

3、（b图）,图5-5 孔加工进给路线,模块一 数控铣床编程与加工技术,.,11,（2）孔加工导入量与超越量 孔加工导入量（图5-6中Z）是指在孔加工过程中，刀具自快进转为工进时，刀尖点位置与孔上表面间的距离。导入量通常取25mm。超越量如图1-中的Z所示，当钻通孔时，超越量通常取ZP（13）mm，ZP为钻尖高度（通常取0.3倍钻头直径）；铰通孔时，超越量通常取35 mm；镗通孔时，超越量通常取13 mm。,图5-6孔加工导入量与超越量,模块一 数控铣床编程与加工技术,.,12,5.2.2 钻孔、锪孔及铰孔固定循环指令,含义：数控加工中，某些加工动作循环已经典型化。例如，钻孔、镗孔的动作是孔位平面

4、定位、快速引进、工作进给、快速退回等，这样一系列典型的加工动作已经预先编好程序，存储在内存中，可用包含G代码的一个程序段调用，从而简化编程工作。这种包含了典型动作循环的G代码称为循环指令 。,模块一 数控铣床编程与加工技术,.,13,1.孔加工固定循环 （1）固定循环动作组成,X、Y轴快速定位到孔中心位置Z轴快速运行到靠近孔上方的安全高度平面R点(参考点)孔加工（工作进给）在孔底做需要的动作退回到安全平面高度或初始平面高度快速返回到初始点位置。,模块一 数控铣床编程与加工技术,.,14,图5-7 固定循环动作 图5-8固定循环平面,模块一 数控铣床编程与加工技术,.,15,（2）固定循环的平面

5、a初始平面 初始平面是为安全下刀而规定的一个平面，如图5-7所示。bR点平面 R点平面又叫R参考平面。这个平面是刀具下刀时，自快进转为工进的高度平面。c孔底平面 加工不通孔时，孔底平面就是孔底的Z轴高度。而加工通孔时，除要考虑孔底平面的位置外，还要考虑刀具的超越量（图5-8），以保证所有孔深都加工到尺寸。,模块一 数控铣床编程与加工技术,.,16, 固定循环编程格式 孔加工循环的通用编程格式如下：G73G89 X Y Z R Q P F K ；X Y ：孔在XY平面内的位置；Z ：孔底平面的位置；R ：R点平面所在位置； Q ：G73和G83深孔加工指令中刀具每次加工深度或G76和G87精镗孔

6、指令中主轴准停后刀具沿准停反方向的让刀量；P ：指定刀具在孔底的暂停时间，数字不加小数点，ms。,模块一 数控铣床编程与加工技术,.,17,F ：孔加工切削进给时的进给速度；K ：指定孔加工循环的次数，该参数仅在增量编程中使用。在实际编程时，并不是每一种孔加工循环的编程都要用到以上格式的所有代码。如下例的钻孔固定循环指令格式： G98与G99方式（图5-9）aG98方式 G98为系统默认返回方式，表示返回初始平面。 bG99方式 G99表示返回R点平面。,模块一 数控铣床编程与加工技术,.,18,图5-9 G98与G99方式 图5-10 G90与G91方式,模块一 数控铣床编程与加工技术,.,

7、19, G90与G91方式 如图5-10所示，固定循环中R值与Z值数据的指定与G90与G91的方式选择有关（Q值与G90与G91方式无关）。aG90方式 G90方式中，X、Y、Z和R的取值均指工件坐标系中绝对坐标值。bG91方式 G91方式中，R值是指R点平面相对初始平面的Z坐标值，而Z值是指孔底平面相对R点平面的Z坐标值。X、Y数据值也是相对前一个孔的X、Y方向的增量距离。,模块一 数控铣床编程与加工技术,.,20,2.钻（扩）孔循环G81与锪孔循环G82,一般钻孔循环指令G81 格式：G98（G99）G81X_Y_Z_R_F_ 刀具以进给速度向下运动钻孔，到达孔底位置后，快速退回（无孔底动

8、作），用于一般定点钻。带停顿的钻孔循环指令G82 格式：G98（G99）G82X_Y_Z_R_P_ F_ 与G81指令唯一的区别是有孔底暂停动作，暂停时间由P指定。执行该指令使孔的表面更光滑，孔底平整。常用于做沉头台阶孔。,模块一 数控铣床编程与加工技术,.,21,3.高速深孔钻循环G73与深孔钻循环G83 高速深孔钻循环G73格式 G73 X Y Z R Q F ； _该固定循环用于Z轴的间歇进给，有利于断屑，适用于深孔加工，减少退刀量，可以进行高效率的加工。 Q值为每次的进给深度(Q)，指令中用Q为增量值。 退刀用快速，每次的退刀量d，d由系统参数设置。例：G98 G73 X10 Y20

9、Z-60 R5 Q10 F50 深孔加工循环指令G83 与G73不同之处在每次进刀后都返回安全平面高度处，这样更有利于钻深孔时的排屑。,模块一 数控铣床编程与加工技术,.,22,图5-11 G73与G83指令动作图,模块一 数控铣床编程与加工技术,.,23,任务描述：端盖零件如图5-1所示，底平面、两侧面和40H8型腔已在前面工序加工完成。本工序加工端盖的4个沉头螺钉孔和2个销孔，试编写其加工程序。零件材料为HT150，加工数量为5000个/年。,图5-1 端盖零件图,任务1 端盖零件上沉头螺钉孔和销孔的加工编程,模块一 数控铣床编程与加工技术,.,24,5.3 任务决策和执行,1.工艺过程

10、点孔 所有孔首先都要点孔，以保证钻孔时，不会产生斜歪现象。 钻孔 用9钻头钻出49孔和210H7孔的底孔。 扩孔 用9.8钻头扩210H7孔。 锪孔 用15锪钻锪出415沉孔。 铰孔 用10H7加工出210H7孔。,模块一 数控铣床编程与加工技术,.,25,2.刀具与工艺参数见表5-4、表5-5。,表5-4 数控加工刀具卡,模块一 数控铣床编程与加工技术,.,26,表5-5 数控加工工序卡,模块一 数控铣床编程与加工技术,.,27,3.装夹方案 由于该零件为中大批量生产，可利用专用夹具进行装夹。由于底面和40H8内腔已在前面工序加工完毕，本工序可以40H8内腔和底面为定位面，侧面加防转销限制六

11、个自由度，用压板夹紧。4.程序编制 在40H7内孔中心建立工件坐标系，Z轴原点设在端盖底面上。 设初始平面高度,距端盖顶面50mm处，即Z为80mm;参考平面（R平面）设在沉孔上表面5mm处，即Z为20mm.,模块一 数控铣床编程与加工技术,.,28,参考程序：O0001；N10 G17 G21 G40 G54 G80 G90 G94 ； 程序初始化N20 G00 Z80.0 M07； 刀具定位到安全平面，启动主轴N30 M03 S2000；N40 G98 G81 X28.28 Y28.28 R20.0 Z12.0 F100；钻出六个孔的中心孔N50 X0 Y40.0；N60 X-28.28

12、Y28.28；N70 Y-28.28；N80 X0 Y-40.0；N90 X28.28 Y-28.28；N100 G00 Z180.0 M09； 刀具抬到手工换刀高度N110 M05； N120 M00； 程序暂停，手工换T2刀，换转速N130 M03 S600；N140 G00 Z80.0 M07； 刀具定位到安全平面N150 G98 G81 X28.28 Y28.28 R20.0 Z-5.0 F100；钻出六个9mm孔,模块一 数控铣床编程与加工技术,.,29,N160 X0 Y40.0；N170 X-28.28 Y28.28；N180 Y-28.28；N190 X0 Y-40.0；N20

13、0 X28.28 Y-28.28；N210 G00 Z180.0 M09； 刀具抬到手工换刀高度N220 M05；N230 M00； 程序暂停，手工换T3刀，换转速N240 M03 S800；N250 G00 Z80.0 M07； 刀具定位到安全平面N260 G98 G81 X0 Y40.0 R20.0 Z-5.0 F100； 扩210H7mm孔至9.8mmN270 Y-40.0；N280 G00 Z180 M09； 刀具抬到手工换刀高度N290 M05；N300 M00； 程序暂停，手工换T4刀，换转速N310 M03 S500；,模块一 数控铣床编程与加工技术,.,30,N320 G00

14、Z80.0 M07； 刀具定位到安全平面N330 G98 G82 X28.28 Y28.28 R20.0 Z10.0 P2000 F100；锪出四个15mm沉头孔N340 X-28.28；N350 Y-28.28；N360 X28.28；N370 G00 Z180 M09； 刀具抬到手工换刀高度N380 M05；N390 M00； 程序暂停，手工换T5刀，换转速N400 M03 S200；N410 G00 Z80.0 M07； 刀具定位到安全平面N420 G98 G85 X0 Y40.0 R20.0 Z-5.0 F50； 铰210H7mm孔N430 Y-40.0；N440 M05； 程序结束N

15、450 M09 G00 Z200；N460 M30；,模块一 数控铣床编程与加工技术,.,31,5.4 巩固练习,利用数控加工仿真软件，完成如图所示零件上定位销孔、螺栓孔的加工，并完成工序卡片的填写。零件材料为45钢。,模块一 数控铣床编程与加工技术,.,32,任务描述：支撑座零件如图5-12所示，上下表面、外轮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，试编写其加工程序。零件材料为HT150。,图5-12 支撑座零件图,5.1 任务2 支撑座零件上的孔加工,模块一 数控铣床编程与加工技术,.,33,5.2 知识链接,5.2.1 攻螺纹和镗孔的加工工艺,1.攻螺纹的加工工艺（1）普通

16、螺纹简介 普通螺纹分粗牙普通螺纹和细牙普通螺纹，牙型角为60。粗牙普通螺纹螺距是标准螺距，其代号用字母“M”及公称直径表示，如M16、M12等。细牙普通螺纹代号用字母“M”及公称直径螺距表示，如M241.5、M272等。,模块一 数控铣床编程与加工技术,.,34,（2）攻螺纹底孔(预孔)直径的确定 攻螺纹前所钻的预孔直径应稍大于丝锥的小径，否则，攻螺纹时孔中的金属材料会挤压丝锥，轻则箍死，重则折断。 底孔直径大小，可根据螺纹的螺距查阅手册或按下面经验公式确定。 加工钢件等塑性材料时，D底dP；铸铁等脆性材料时，D底d1.05P式中： D底底孔直径，mm； d丝锥螺纹公称直径，mm； P螺距，m

17、m。,模块一 数控铣床编程与加工技术,.,35,（3）盲孔螺纹底孔深度的确定 攻盲孔螺纹时，由于丝锥切削部分有锥角，端部不能切出完整的牙型，所以钻孔深度要大于螺纹的有效深度(图5-13)。一般取 H钻h有效0.7d式中：H钻底孔深度，mm； h有效螺纹有效深度，mm； d螺纹公称直径，mm；,图5-13 螺纹底孔深度,模块一 数控铣床编程与加工技术,.,36,（4）螺纹轴向起点和终点尺寸 在数控机床上攻螺纹时，在安排其工艺时要尽可能考虑图5-14所示合理的导入距离1和导出距离2 。 一般1取23P，对大螺距和高精度的螺纹则取较大值；2一般取12P。此外，在加工通孔螺纹时，导出量还要考虑丝锥前端

18、切削锥角部位的长度。,图5-14攻螺纹轴向起点与终点,模块一 数控铣床编程与加工技术,.,37,2. 镗孔的加工工艺（1）镗孔刀具,图5-15 镗刀,模块一 数控铣床编程与加工技术,.,38,2. 镗孔的加工工艺（2）镗孔刀具,图5-16 粗镗刀,模块一 数控铣床编程与加工技术,.,39,图5-17 微调镗刀,模块一 数控铣床编程与加工技术,.,40,5.2.2攻螺纹与镗孔固定循环指令1.刚性攻右旋螺纹G84与攻左旋螺纹G74,（1）指令格式 G84X Y Z R P F ； G74 X Y Z R P F ； F是指螺纹的导程，单线螺纹则为螺纹的螺距。（2）指令动作 如图5-18所示，G84

19、循环为右旋螺纹攻螺纹循环，用于加工右旋螺纹。执行该循环时，主轴正转，在G17平面快速定位后快速移动到R点，执行攻螺纹到达孔底后，主轴反转退回到R点，主轴恢复正转，完成攻螺纹动作。 G74动作与G84基本类似，只是G74用于加工左旋螺纹。执行该循环时，主轴反转，在G17平面快速定位后快速移动到R点，执行攻螺纹到达孔底后，主轴正转退回到R点，主轴恢复反转，完成攻螺纹动作。,模块一 数控铣床编程与加工技术,.,41,刚性攻右旋螺纹G84与攻左旋螺纹G74 固定循环动作,图5-18 G74、G84指令动作,模块一 数控铣床编程与加工技术,.,42,2.镗孔循环指令（G85、G86）,G85：镗孔循环

20、G99 G85X_Y_Z_R_F_； 该指令动作过程与G81指令相同，只是G85进刀和退刀都为工进速度，且回退时主轴不停转。G86：粗镗孔循环 G98 G86X_Y_Z_R_P F_； 此指令与G81相同，但在孔底时主轴停止，然后快速退回。 注意：该指令退刀前没有让刀动作，退回时可能划伤已加工表面，因此只用于粗镗孔。,模块一 数控铣床编程与加工技术,.,43,3.精镗孔循环G76与反镗孔循环G87,（1）指令格式 G76 X Y Z R Q P F ； G87 X Y Z R Q F ；,（2）指令动作 如图5-19所示，执行G76循环时，刀具以切削进给方式加工到孔底，实现主轴准停，刀具向刀尖

21、相反方向移动Q，使刀具脱离工件表面，保证刀具不擦伤工件表面，然后快速退刀至R平面或初始平面，刀具正转。G76指令主要用于精密镗孔加工。,模块一 数控铣床编程与加工技术,.,44,图5-19 G76、G87指令动作,模块一 数控铣床编程与加工技术,.,45,（2）指令动作 执行G87循环时，刀具在G17平面内快速定位后，主轴准停，刀具向刀尖相反方向偏移Q，然后快速移动到孔底（图中R点），在这个位置刀具按原偏移量反向移动相同的Q值，主轴正转并以切削进给方式加工到Z平面，主轴再次准停，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平面的定位点，主轴开始正转，循环结束。,模块一 数

22、控铣床编程与加工技术,.,46,4.镗孔循环指令（G88）,G88：镗孔循环 （手镗 ） G98（G99）G88X_Y_Z_R_P_F_L_； 在孔底暂停 ，主轴停止后，转换为手动状态，可用手动将刀具从孔中退出。到返回点平面后，主轴正转，再转入下一个程序段进行自动加工。镗孔手动回刀，不需主轴准停；注意：如果Z的移动量为零，该指令不执行。,模块一 数控铣床编程与加工技术,手动,.,47,5.使用循环指令注意事项, 各固定循环指令均为模态指令。为了简化程序，若某些参数相同，则可不必重复。若为了程序看起来更清晰，不易出错，则每句指令的各项参数应写全。 固定循环中定位方式取决与上次是G00还是G01，

23、因此如果希望快速定位，则在上一行或本语句开头加G00。 在固定循环指令前应使用M03或M04指令使主轴回转。 在固定循环程序段中，X, Y, Z, R 数据应至少指令一个才能进行。,模块一 数控铣床编程与加工技术,.,48,5.使用循环指令注意事项, 孔加工在使用控制主轴回转的固定循环(G74、G84、G76)中，如果连续加工一些孔间距比较小，或者初始平面到R点平面的距离比较短的孔时，会出现在进入孔的切削动作前时，主轴还没有达到正常转速的情况，遇到这种情况时，应在各孔的加工动作之间插入G04指令，以获得时间 。 取消固定循环 G80指令能取消固定循环，同时R点和Z点也被取消。此外，G00、G0

24、1、G02、G03等也起取消固定循环指令的作用。,模块一 数控铣床编程与加工技术,.,49,任务描述：支撑座零件如图5-12所示，上下表面、外轮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，试编写其加工程序。零件材料为HT150。,图5-12 支撑座零件图,支撑座零件上的孔加工编程,模块一 数控铣床编程与加工技术,.,50,5.3 任务决策和执行,1.工艺过程点孔 所有孔都首先打定位孔，以保证钻孔时，不会产生斜歪现象。钻孔 用8.5mm麻花钻钻头4M10底孔。钻孔 用9.8mm麻花钻钻210H7底孔。钻孔 用18mm麻花钻钻30 H8底孔。扩孔 用28钻头扩30 H8孔。粗镗 用29.

25、8粗镗刀粗镗30 H8孔攻丝 攻4M10螺纹铰孔 用10H7加工出210H7孔粗镗 用30精镗刀精镗30 H8孔,模块一 数控铣床编程与加工技术,.,51,2.刀具与工艺参数 见表5-6、表5-7。,表5-6 数控加工刀具卡,模块一 数控铣床编程与加工技术,.,52,表5-7 数控加工工序卡,模块一 数控铣床编程与加工技术,.,53,（3）装夹方案 工件以定钳口和垫块为定位面，动钳口将工件夹紧。（4）程序编制 在45h8外形轮廓中心建立工件坐标系，Z轴原点设在工件顶面上。,参考程序O0001；N10 G17 G21 G40 G54 G80 G90 G94 ； 程序初始化N20 G00 Z50.

26、0 M07； 刀具定位到安全平面，启动主轴N30 M03 S2000；N40 G99 G81 X35.0Y35.0 R-10.0 Z-20.0 F80；钻中心孔，深度以钻出锥面为好N50 X0.0 Y40.0；N60 X-35.0 Y35.0；N70 Y-35.0；N80 X0.0 Y-40.0；,模块一 数控铣床编程与加工技术,.,54,N90 X35.0 Y-35.0；N100 G00 Z180.0 M09； 刀具抬到手工换刀高度N105 X150. Y150.； 移到手工换刀位置N110 M05； N120 M00； 程序暂停，手工换T02刀，换转速N130 M03 S800；N140

27、G00 Z50.0 M07； 刀具定位到安全平面N150 G99 G81 X35.0 Y35.0 R-10.0 Z-34.0 F100； 钻4M10螺纹孔底孔N160 X-35.0；N170 Y-35.0；N180 X35.0；N190 G00 Z180.0 M09； 刀具抬到手工换刀高度N200 X150 Y150.； 移到手工换刀位置N210 M05；N220 M00； 程序暂停，手工换T03刀，换转速N230 M03 S700；N240 G00 Z50.0 M07； 刀具定位到安全平面,模块一 数控铣床编程与加工技术,.,55,N250 G98 G81 X0 Y40.0 R-10.0 Z

28、-35.0 F100； 钻210H7孔底孔N260 Y-40.0;N270 G00 Z180 M09； 刀具抬到手工换刀高度N280 X150. Y150.； 移到手工换刀位置N290 M05；N300 M00； 程序暂停，手工换T04刀，换转速N310 M03 S500；N320 G00 Z50.0 M07； 刀具定位到安全平面N330 G98 G81 X0.0 Y0.0 R5.0 Z-37.0 F60； 钻30H8mm底孔N340 G00 Z180 M09； 刀具抬到手工换刀高度N350 X150. Y150.; 移到手工换刀位置N360 M05；N370 M00； 程序暂停，手工换T05

29、刀，换转速N380 M03 S400；N390 G00 Z50.0 M07； 刀具定位到安全平面N400 G98 G81 X0.0 Y0.0 R5.0 Z-37.0 F40； 扩30H8mm底孔,模块一 数控铣床编程与加工技术,.,56,N410 G00 Z180. M09； 刀具抬到手工换刀高度N420 X150. Y150.; 移到手工换刀位置N430 M05；N435 M00； 程序暂停，手工换T06刀，换转速N440 M03 S600； N450 G00 Z50.0 M07； 刀具定位到安全平面N460 G98 G86 X0.0 Y0.0 R5.0 Z-37.0 F60； 粗镗30H8

30、mm孔N470 G00 Z180. M09； 刀具抬到手工换刀高度N480 X150. Y150.; 移到手工换刀位置N490 M05；N500 M00； 程序暂停，手工换T07刀，换转速N510 M03 S80；N520 G00 Z50.0 M07； 刀具定位到安全平面N530 G99 G84 X35.0 Y35.0 R-10.0 Z-37.0 F1.5； 攻4M10螺纹孔N540 X-35.0；N550 Y-35.0；N560 X35.0；N570 G00 Z180. M09； 刀具抬到手工换刀高度,模块一 数控铣床编程与加工技术,.,57,N580 X150. Y150.; 移到手工换刀

31、位置N590 M05；N600 M00； 程序暂停，手工换T08刀，换转速N610 M03 S250；N620 G00 Z50.0 M07； 刀具定位到安全平面N630 G98 G85 X0.0 Y40.0 R-10.0 Z-35.0 F60； 铰210H7孔N640 Y-40.0N650 G00 Z180. M09； 刀具抬到手工换刀高度N660 X150. Y150.; 移到手工换刀位置N670 M05；N680 M00； 程序暂停，手工换T09刀，换转速N690 M03 S1500；N700 G00 Z50.0 M07； 刀具定位到安全平面N710 G98 G85 X0.0 Y0.0 R5.0 Z-32.0 F50； 精镗30H8孔N720 G00 Z50.0 M09； 刀具定位到安全平面N670 M05；N660 M30； 程序结束,模块一 数控铣床编程与加工技术,.,58,5.4 巩固练习,利用数控加工仿真软件，完成如图所示零件上定位销孔、螺栓孔的加工，并完成工序卡片的填写。零件上下表面、100、60外轮廓已在前面工序（步）完成，零件材料为45钢。,模块一 数控铣床编程与加工技术,.,59,填写.,