数控钻孔加工

1、项目一项目一 孔加工孔加工模块六模块六 数控铣床编程与孔加工技术数控铣床编程与孔加工技术模块六模块六 数控铣床编程与孔加工技术数控铣床编程与孔加工技术一一 、 教材分析教材分析二二 、 学情分析学情分析三三 、 教学模式分析教学模式分析四四 、 教学设计分析教学设计分析五五 、 板书设计板书设计六六 、 课堂评价课堂评价七七 、 课程资源开发课程资源开发说课内容说课内容模块六模块六 数控铣床编程与孔加工技术数控铣床编程与孔加工技术教材分析教材分析1 、 教材的地位及作用教材的地位及作用二二 、教学目标分析、教学目标分析三三 、 教学重难点教学重难点模块六模块六 数控铣床编程与孔加工技术数控铣床

2、编程与孔加工技术学情分析学情分析一、学生知识经验分析一、学生知识经验分析二、学生学习态度分析二、学生学习态度分析模块六模块六 数控铣床编程与孔加工技术数控铣床编程与孔加工技术教学模式分析教学模式分析一、任务型教学模式一、任务型教学模式二、教法分析二、教法分析三、学法分析三、学法分析模块六模块六 数控铣床编程与孔加工技术数控铣床编程与孔加工技术教学设计分析教学设计分析一、创设情境一、创设情境 激情导入激情导入二、发现问题二、发现问题 探求新知探求新知三、分析思考三、分析思考 加深理解加深理解四、强化训练四、强化训练 巩固双基巩固双基五、小结归纳五、小结归纳 拓展深化拓展深化六、布置作业六、布置作

3、业 提高升华提高升华项目一项目一 孔加工孔加工 任务描述：端盖零件任务描述：端盖零件如图如图5-15-1所示，底平面、所示，底平面、两侧面和两侧面和40H840H8型腔型腔已在前面工序加工完已在前面工序加工完成。本工序加工端盖成。本工序加工端盖的的4 4个沉头螺钉孔和个沉头螺钉孔和2 2个销孔，试编写其加个销孔，试编写其加工程序。零件材料为工程序。零件材料为HT150HT150，加工数量为，加工数量为50005000个个/ /年。年。 图图6-1 6-1 端盖零件图端盖零件图6.1 6.1 任务任务1 1 端盖零件上沉头螺钉孔和销孔的加工端盖零件上沉头螺钉孔和销孔的加工 一、创设情境一、创设情

4、境 激情导入激情导入 6.2 知识链接知识链接 6.2.1 6.2.1 孔加工工艺知识孔加工工艺知识 1.1.孔的加工方法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、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孔，锪孔、铰孔、镗孔及铣孔等。常用孔的加工方法如表表5-15-1所示。所示。 二、发现问题二、发现问题 探求新知探求新知 表表6-1 6-1 孔的加工方法与步骤的选择孔的加工方法与步骤的选择序号序号加工方案加工方案精度等级精度

5、等级表面粗糙度表面粗糙度RaRa适用范围适用范围1 1钻钻11111313505012.512.5加工未淬火钢及铸铁加工未淬火钢及铸铁的实心毛坯，也可用的实心毛坯，也可用于加工有色金属（但于加工有色金属（但粗糙度较差），孔径粗糙度较差），孔径15mm15mm20mm20mm2 2钻钻铰铰9 93.23.21.61.63 3钻钻粗铰（扩）粗铰（扩）精铰精铰7 78 81.61.60.80.84 4钻钻扩扩11116.36.33.23.2同上，但孔径同上，但孔径15mm15mm20mm20mm5 5钻钻扩扩铰铰8 89 91.61.60.80.86 6钻钻扩扩粗铰粗铰精铰精铰7 70.80.80.

6、40.47 7粗镗粗镗( (扩孔扩孔) )111113136.36.33.23.2除淬火钢外各种材料，除淬火钢外各种材料，毛坯有铸出孔或锻出毛坯有铸出孔或锻出孔孔8 8粗镗粗镗( (扩孔扩孔) ) 半精镗半精镗( (精扩精扩) )8 89 93.23.21.61.6粗镗粗镗( (扩扩) ) 半精镗半精镗( (精精扩扩) ) 精镗精镗6 67 71.61.60.80.8模块六模块六 数控铣床编程与孔加工技术数控铣床编程与孔加工技术 2.2.孔加工刀具孔加工刀具 图图6-2 6-2 常用钻头常用钻头模块六模块六 数控铣床编程与孔加工技术数控铣床编程与孔加工技术 图图6-3 6-3 扩孔钻扩孔钻模块

7、六模块六 数控铣床编程与孔加工技术数控铣床编程与孔加工技术图图6-4 6-4 机用铰刀机用铰刀模块六模块六 数控铣床编程与孔加工技术数控铣床编程与孔加工技术 3.3.孔加工切削用量孔加工切削用量 孔加工切削用量见表孔加工切削用量见表6-26-2。 表表6-2 6-2 孔加工切削用量孔加工切削用量模块六模块六 数控铣床编程与孔加工技术数控铣床编程与孔加工技术 4.4.加工余量加工余量孔加工余量见表孔加工余量见表6-36-3。 表表6-3 6-3 孔加工余量孔加工余量模块六模块六 数控铣床编程与孔加工技术数控铣床编程与孔加工技术 5.5.孔加工路线安排孔加工路线安排（1 1）孔加工进给路线）孔加工

8、进给路线定位要迅速（定位要迅速（a a图）图） 定位要准确（定位要准确（b b图）图） 图图6-5 6-5 孔加工进给路线孔加工进给路线模块六模块六 数控铣床编程与孔加工技术数控铣床编程与孔加工技术 （2 2）孔加工导入量与超越量）孔加工导入量与超越量 孔加工导入量（图孔加工导入量（图5-65-6中中ZZ）是指在孔加工过程中，刀具自快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。导入量通常取上表面间的距离。导入量通常取2 25mm5mm。超越量如图。超越量如图1-1-中的中的ZZ所示，当钻通孔时，超越所示，当钻通孔时，超越量通常取量通常取Z

9、 ZP P（1 13 3）mmmm，Z ZP P为为钻尖高度（通常取钻尖高度（通常取0.30.3倍钻头直倍钻头直径）；铰通孔时，超越量通常取径）；铰通孔时，超越量通常取3 35 mm5 mm；镗通孔时，超越量通；镗通孔时，超越量通常取常取1 13 mm3 mm。 图图6-66-6孔加工导入量与超越量孔加工导入量与超越量 模块六模块六 数控铣床编程与孔加工技术数控铣床编程与孔加工技术 6.2.2 6.2.2 钻孔、锪孔及铰孔固定循环指令钻孔、锪孔及铰孔固定循环指令 含义：含义：数控加工中，某些加工动作循环已经典型化。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定位、快

10、速引进、工例如，钻孔、镗孔的动作是孔位平面定位、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，可用包含先编好程序，存储在内存中，可用包含G G代码的一个程序段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调用，从而简化编程工作。这种包含了典型动作循环的G G代代码称为循环指令码称为循环指令 。模块六模块六 数控铣床编程与孔加工技术数控铣床编程与孔加工技术 X X、Y Y轴快速定位到孔中心位置轴快速定位到孔中心位置Z Z轴快速运行到靠近孔上方的安全高度平面轴快速运行到靠近孔上方的安全高度

11、平面R R点点( (参考点参考点) )孔加工（工作进给）孔加工（工作进给）在孔底做需要的动作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。快速返回到初始点位置。模块六模块六 数控铣床编程与孔加工技术数控铣床编程与孔加工技术 图图6-7 6-7 固定循环动作固定循环动作 图图6-86-8固定循环平面固定循环平面模块六模块六 数控铣床编程与孔加工技术数控铣床编程与孔加工技术 （2 2）固定循环的平面）固定循环的平面a a初始平面初始平面 初始平面是为安全下刀而规定的一个初始平面是为安全下刀而规定的一个平面，如图平面，如图5-75-7所示。所

12、示。b bR R点平面点平面 R R点平面又叫点平面又叫R R参考平面。这个平面是刀参考平面。这个平面是刀具下刀时，自快进转为工进的高度平面。具下刀时，自快进转为工进的高度平面。c c孔底平面孔底平面 加工不通孔时，孔底平面就是孔底的加工不通孔时，孔底平面就是孔底的Z Z轴高度。而加工通孔时，除要考虑孔底平面的位置外，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（图还要考虑刀具的超越量（图6-86-8），以保证所有孔深），以保证所有孔深都加工到尺寸。都加工到尺寸。模块六模块六 数控铣床编程与孔加工技术数控铣床编程与孔加工技术 固定循环编程格式固定循环编程格式 孔加工循环

13、的通用编程格式如下：孔加工循环的通用编程格式如下：G73G73G89 XG89 X Y Y Z Z R R Q Q P P F F K K ；X X Y Y ：孔在：孔在XYXY平面内的位置；平面内的位置；Z Z ：孔底平面的位置；：孔底平面的位置；R R ：R R点平面所在位置；点平面所在位置； Q Q ：G73G73和和G83G83深孔加工指令中刀具每次加工深度或深孔加工指令中刀具每次加工深度或G76G76和和G87G87精镗孔指令中主轴准停后刀具沿准停反方向的让刀量；精镗孔指令中主轴准停后刀具沿准停反方向的让刀量；P P ：指定刀具在孔底的暂停时间，数字不加小数点，：指定刀具在孔底的暂停

14、时间，数字不加小数点，msms。模块六模块六 数控铣床编程与孔加工技术数控铣床编程与孔加工技术 F F ：孔加工切削进给时的进给速度；：孔加工切削进给时的进给速度；K K ：指定孔加工循环的次数，该参数仅在增量编程：指定孔加工循环的次数，该参数仅在增量编程中使用。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：令格式： G98G98与与G99G99方式（图方式（图6-96-9）a aG98G98方式方式 G98G98为系统默认返回方式，表示返回

15、初为系统默认返回方式，表示返回初始平面。始平面。 b bG99G99方式方式 G99G99表示返回表示返回R R点平面。点平面。 模块六模块六 数控铣床编程与孔加工技术数控铣床编程与孔加工技术 图图6-9 G986-9 G98与与G99G99方式方式 图图6-10 G906-10 G90与与G91G91方式方式模块六模块六 数控铣床编程与孔加工技术数控铣床编程与孔加工技术 G90 G90与与G91G91方式方式 如图如图5-105-10所示，固定循环中所示，固定循环中R R值与值与Z Z值数据的指定与值数据的指定与G90G90与与G91G91的方式选择有关（的方式选择有关（Q Q值与值与G90

16、G90与与G91G91方式无关）。方式无关）。a aG90G90方式方式 G90G90方式中，方式中，X X、Y Y、Z Z和和R R的取值均指工件的取值均指工件坐标系中绝对坐标值。坐标系中绝对坐标值。b bG91G91方式方式 G91G91方式中，方式中，R R值是指值是指R R点平面相对初始平点平面相对初始平面的面的Z Z坐标值，而坐标值，而Z Z值是指孔底平面相对值是指孔底平面相对R R点平面的点平面的Z Z坐坐标值。标值。X X、Y Y数据值也是相对前一个孔的数据值也是相对前一个孔的X X、Y Y方向的增方向的增量距离。量距离。 模块六模块六 数控铣床编程与孔加工技术数控铣床编程与孔加

17、工技术 一般钻孔循环指令一般钻孔循环指令G81G81 格式：格式：G98G98（G99G99）G81X_Y_Z_R_F_G81X_Y_Z_R_F_ 刀具以进给速度向下运动钻孔，到达孔底刀具以进给速度向下运动钻孔，到达孔底位置后，快速退回（无孔底动作），用于一般定位置后，快速退回（无孔底动作），用于一般定点钻。点钻。带停顿的钻孔循环指令带停顿的钻孔循环指令G82G82 格式：格式：G98G98（G99G99）G82X_Y_Z_R_P_ F_G82X_Y_Z_R_P_ F_ 与与G81G81指令唯一的区别是有孔底暂停动作，指令唯一的区别是有孔底暂停动作，暂停时间由暂停时间由P P指定。执行该指令使

18、孔的表面更光指定。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。滑，孔底平整。常用于做沉头台阶孔。模块六模块六 数控铣床编程与孔加工技术数控铣床编程与孔加工技术 3.3.高速深孔钻循环高速深孔钻循环G73G73与深孔钻循环与深孔钻循环G83 G83 高速深孔钻循环高速深孔钻循环G73G73格式格式 G73 XG73 X Y Y Z Z R R Q Q F F ； _ _该固定循环用于该固定循环用于Z Z轴的间歇进给，有利于断屑，适用于深孔轴的间歇进给，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。加工，减少退刀量，可以进行高效率的加工。 Q Q值为每次的进给深度值为

19、每次的进给深度(Q)(Q)，指令中用，指令中用Q Q为增量值。为增量值。 退刀退刀用快速，每次的退刀量用快速，每次的退刀量d d，d d由系统参数设置。由系统参数设置。例：例：G98 G73 X10 Y20 Z-60 R5 Q10 F50 G98 G73 X10 Y20 Z-60 R5 Q10 F50 深孔加工循环指令深孔加工循环指令G83G83 与与G73G73不同之处在每次进刀后都返回安全平面高度处，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。这样更有利于钻深孔时的排屑。模块六模块六 数控铣床编程与孔加工技术数控铣床编程与孔加工技术 图图6-11 G736-11

20、G73与与G83G83指令动作图指令动作图模块六模块六 数控铣床编程与孔加工技术数控铣床编程与孔加工技术任务描述：端盖零件任务描述：端盖零件如图如图5-15-1所示，底平面、所示，底平面、两侧面和两侧面和40H840H8型腔型腔已在前面工序加工完已在前面工序加工完成。本工序加工端盖成。本工序加工端盖的的4 4个沉头螺钉孔和个沉头螺钉孔和2 2个销孔，试编写其加个销孔，试编写其加工程序。零件材料为工程序。零件材料为HT150HT150，加工数量为，加工数量为50005000个个/ /年。年。 图图6-1 6-1 端盖零件图端盖零件图任务任务1 1 端盖零件上沉头螺钉孔和销孔的加工编程端盖零件上沉

21、头螺钉孔和销孔的加工编程 三、分析思考三、分析思考 加深理解加深理解 6.3 6.3 任务决策和执行任务决策和执行 1.1.工艺过程工艺过程 点孔点孔 所有孔首先都要点孔，以保证钻孔时，所有孔首先都要点孔，以保证钻孔时，不会产生斜歪现象。不会产生斜歪现象。 钻孔钻孔 用用99钻头钻出钻头钻出4 499孔和孔和2 210H710H7孔孔的底孔。的底孔。 扩孔扩孔 用用9.89.8钻头扩钻头扩2 210H710H7孔。孔。 锪孔锪孔 用用1515锪钻锪出锪钻锪出4 41515沉孔。沉孔。 铰孔铰孔 用用10H710H7加工出加工出2 210H710H7孔。孔。 模块六模块六 数控铣床编程与孔加工技

22、术数控铣床编程与孔加工技术 2.2.刀具与工艺参数刀具与工艺参数见表见表6-46-4、表、表6-56-5。 表表5-4 5-4 数控加工刀具卡数控加工刀具卡 单单 位位数控加工刀具卡数控加工刀具卡片片产品名称产品名称零件图号零件图号零件名称零件名称程序编号程序编号序号序号刀具刀具号号刀具名称刀具名称刀刀 具具补偿值补偿值刀补号刀补号直径直径长度长度半径半径长度长度半径半径长度长度1 1T01T01中心钻中心钻3mm3mm2 2T02T02麻花钻麻花钻9mm9mm3 3T03T03麻花钻麻花钻9.8mm9.8mm4 4T04T04锪钻锪钻15mm15mm5 5T05T05铰刀铰刀10mm10mm

23、模块六模块六 数控铣床编程与孔加工技术数控铣床编程与孔加工技术 表表6-5 6-5 数控加工工序卡数控加工工序卡 单单 位位数控加工工序卡片数控加工工序卡片产品名称产品名称零件名称零件名称材材 料料零件图号零件图号工序号工序号程序编号程序编号夹具名称夹具名称夹具编号夹具编号设备名称设备名称编制编制审核审核工步号工步号工步内容工步内容刀具号刀具号刀具规格刀具规格主轴转速主轴转速r/minr/min进给速度进给速度mm/minmm/min背吃刀量背吃刀量mmmm1 1钻所有孔的中心孔钻所有孔的中心孔T01T013mm3mm中心钻中心钻2000200080802 24 499孔和孔和2 210H71

24、0H7孔的底孔的底孔孔T02T029mm9mm麻花钻麻花钻6006001001003 3扩扩2 210H710H7孔孔T03T039.8mm9.8mm麻花钻麻花钻8008001001004 4锪锪4 41515沉孔沉孔T04T0415mm15mm锪钻锪钻5005001001005 5铰铰2 210H710H7孔孔T05T0510mm10mm铰刀铰刀2002005050模块六模块六 数控铣床编程与孔加工技术数控铣床编程与孔加工技术 3.3.装夹方案装夹方案 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。由于底面和由于底面和40H840H8内腔

25、已在前面工序加工完毕，本工序可以内腔已在前面工序加工完毕，本工序可以40H840H8内腔和底面为定位面，侧面加防转销限制六个自由度，内腔和底面为定位面，侧面加防转销限制六个自由度，用压板夹紧。用压板夹紧。4.4.程序编制程序编制 在在40H740H7内孔中心建立工件坐标系，内孔中心建立工件坐标系，Z Z轴原点设在端盖底轴原点设在端盖底面上。面上。 设初始平面高度设初始平面高度, ,距端盖顶面距端盖顶面50mm50mm处，即处，即Z Z为为80mm;80mm;参考平参考平面（面（R R平面平面）设在沉孔上表面设在沉孔上表面5mm5mm处，即处，即Z Z为为20mm.20mm.模块六模块六 数控铣

26、床编程与孔加工技术数控铣床编程与孔加工技术 参考程序：参考程序：O0001O0001；N10 G17 G21 G40 G54 G80 G90 G94 N10 G17 G21 G40 G54 G80 G90 G94 ； 程序初始化程序初始化N20 G00 Z80.0 M07N20 G00 Z80.0 M07； 刀具定位到安全平面，启动主轴刀具定位到安全平面，启动主轴N30 M03 S2000N30 M03 S2000；N40 G98 N40 G98 G81G81 X28.28 Y28.28 R20.0 Z12.0 F100 X28.28 Y28.28 R20.0 Z12.0 F100；钻出六个孔

27、的中心孔；钻出六个孔的中心孔N50 X0 Y40.0N50 X0 Y40.0；N60 X-28.28 Y28.28N60 X-28.28 Y28.28；N70 Y-28.28N70 Y-28.28；N80 X0 Y-40.0N80 X0 Y-40.0；N90 X28.28 Y-28.28N90 X28.28 Y-28.28；N100 G00 Z180.0 M09N100 G00 Z180.0 M09； 刀具抬到手工换刀高度刀具抬到手工换刀高度N110 M05N110 M05； N120 M00N120 M00； 程序暂停，手工换程序暂停，手工换T2T2刀，换转速刀，换转速N130 M03 S6

28、00N130 M03 S600；N140 G00 Z80.0 M07N140 G00 Z80.0 M07； 刀具定位到安全平面刀具定位到安全平面N150 G98 G81 X28.28 Y28.28 R20.0 Z-5.0 F100N150 G98 G81 X28.28 Y28.28 R20.0 Z-5.0 F100；钻出六个；钻出六个9mm9mm孔孔模块六模块六 数控铣床编程与孔加工技术数控铣床编程与孔加工技术 N160 X0 Y40.0N160 X0 Y40.0；N170 X-28.28 Y28.28N170 X-28.28 Y28.28；N180 Y-28.28N180 Y-28.28；N

29、190 X0 Y-40.0N190 X0 Y-40.0；N200 X28.28 Y-28.28N200 X28.28 Y-28.28；N210 G00 Z180.0 M09N210 G00 Z180.0 M09； 刀具抬到手工换刀高度刀具抬到手工换刀高度N220 M05N220 M05；N230 M00N230 M00； 程序暂停，手工换程序暂停，手工换T3T3刀，换转速刀，换转速N240 M03 S800N240 M03 S800；N250 G00 Z80.0 M07N250 G00 Z80.0 M07； 刀具定位到安全平面刀具定位到安全平面N260 G98 N260 G98 G81G81

30、X0 Y40.0 R20.0 Z-5.0 F100 X0 Y40.0 R20.0 Z-5.0 F100； 扩扩2 210H7mm10H7mm孔至孔至9.8mm9.8mmN270 Y-40.0N270 Y-40.0；N280 G00 Z180 M09N280 G00 Z180 M09； 刀具抬到手工换刀高度刀具抬到手工换刀高度N290 M05N290 M05；N300 M00N300 M00； 程序暂停，手工换程序暂停，手工换T4T4刀，换转速刀，换转速N310 M03 S500N310 M03 S500；模块六模块六 数控铣床编程与孔加工技术数控铣床编程与孔加工技术 N320 G00 Z80.

31、0 M07N320 G00 Z80.0 M07； 刀具定位到安全平面刀具定位到安全平面N330 G98 N330 G98 G82G82 X28.28 Y28.28 R20.0 Z10.0 P2000 F100 X28.28 Y28.28 R20.0 Z10.0 P2000 F100；锪出四个；锪出四个15mm15mm沉头孔沉头孔N340 X-28.28N340 X-28.28；N350 Y-28.28N350 Y-28.28；N360 X28.28N360 X28.28；N370 G00 Z180 M09N370 G00 Z180 M09； 刀具抬到手工换刀高度刀具抬到手工换刀高度N380 M05