数控铣加工与编程04数控铣削编程与加工资源

数控铣削编程与加工项目四孔系的加工项目任务如图4.1所示，已知毛坯规格为80mm×80mm×30mm的45钢，毛坯六面已加工，要求编制固定板的零件孔加工程序并完成零件的加工。

图4.1固定板零件图相关知识一、孔加工的工艺1.点孔点孔用于钻孔加工之前，由中心钻来完成。由于麻花钻的横刃具有一定的长度，引钻时不易定心，加工时钻头旋转轴线不稳定，因此利用中心钻在平面上先预钻一个凹坑，便于钻头钻入时定心。由于中心钻的直径较小，加工时主轴转速应不得低于1000r/min。2.钻孔钻孔是用钻头在工件实体材料上加工孔的方法。麻花钻是钻孔最常用的刀具，一般用高速钢制造。钻孔精度一般可达到IT10~11级，表面粗糙度Ra为50~12.5，钻孔直径范围为0.1~100mm，钻孔深度变化范围也很大，广泛应用于孔的粗加工，也可作为不重要孔的最终加工。3.扩孔它的刚性及导向性好。扩孔加工精度一般可达到IT9~10级，表面粗糙度Ra为6.3~3.2。扩孔常用于已铸出、锻出或钻出孔的扩大，可作为要求不高孔的最终加工或铰孔、磨孔前的预加工。常用于直径在10~100mm范围内的孔加工。一般工件的扩孔是用麻花钻，对于精度要求较高或产生批量较大时应用扩孔钻，扩孔加工余量为0.4~0.5mm。、4.铰孔铰孔是利用铰刀从工件孔壁上切除微量金属层，以提高其尺寸精度、降低表面粗糙度值的方法。铰孔精度等级可达到IT7~8级，表面粗糙度Ra为1.6~0.8，适用于孔的半精加工及精加工。铰刀是定尺寸刀具，有6~12个切削刃，刚性和导向性比扩孔钻更好，适合加工中小直径孔。相关知识5.镗孔镗孔是利用镗刀对工件上已有尺寸较大孔的加工，特别适合加工分布在同一或不同表面上的孔距和位置精度要求较高的孔系。镗孔加工精度等级可达到IT7级，表面粗糙度为Ra1.6~0.8，应用于高精度加工场合。镗孔时，要求镗刀和镗杆必须具有足够的刚性；镗刀加紧牢固，装卸和调整方便；具有可靠的断屑和排屑措施，确保切削顺利折断和排除，精镗孔的余量一般单边小于0.4mm。6.铣孔在加工单件产品或模具上某些不常用的孔径的孔时，为节约定型刀具成本，利用铣刀进行铣削加工。铣孔也适合于加工尺寸较大孔，对于高进度机床，铣孔可以代替铣削或镗削。注意：对于位置精度要求较高的孔系加工，特别要注意孔加工顺序的安排，安排不当时，就可能将沿坐标轴的反向间隙带入，直接影响位置精度。相关知识FANUC系统的换刀指令为M06，选刀指令为T。方法一：选刀和换刀同时进行N10G28Z0返回参考点N11M06T02选择T02号刀并换刀方法二：选刀和换刀分开进行N10G01X-Y-Z-T02切削过程中选择T02号刀…N15G28Z0M06返回参考点并换T02号刀…N18G01X-Y-Z-T03切削过程中选择T03号刀二、换刀程序三、加工中心刀具长度补偿的设定

对于加工中心等多刀加工时，每一把刀对应一个刀具长度补正地址。通常将某一把刀作为基准刀具，如图4.2所示，如以A为基准设定工件坐标系时，则H01=0，分别测得各刀具到工件基准面的距离，则H02=A-B、H03=A-C，求得的补正值分别输入到图3.8所示的界面即可。图4.2基准刀对刀时刀具长度补偿的设定相关知识数控系统为简化编程，通常采用带有参数的指令代码完成一系列典型的加工动作，这些指令称为固定循环指令。1．固定循环指令简介常用固定循环指令完成的功能有：钻孔、攻螺纹和镗孔等，如图4.3所示。这些循环常包括以下几个基本操作动作：（1）在XY平面定位（2）快速移动到R平面（3）孔的切削加工（4）孔底的动作（5）返回到R平面（6）返回到起始点相关知识四、固定循环指令

图4.3固定循环的基本动作相关知识固定循环指令格式：G90/G91G98/G99G73-G89X-Y-Z-R-Q-P-F-K–说明：（1）G90/G91——绝对坐标编程或增量坐标编程。（2）G98——返回起始点，G99——返回R平面。（3）G73～G89——孔加工方式，如钻孔加工、高速深孔钻加工、镗孔加工等。（4）X、Y——孔的位置坐标，Z——孔底坐标。（5）R——安全面（R面）的坐标。增量方式时，为起始点到R面的增量距离；在绝对方式时，为R面的绝对坐标；（6）Q——每次切削深度。在G73、G83方式中，Q为每次加工深度；在G76、G87方式中，Q为刀具偏移量，Q始终是增量值，且用正值表示，与G91无关。（7）P——孔底的暂停时间，用整数表示，单位为ms。（8）F——切削进给速度；（9）K——规定重复加工次数。没有指定K时，系统默认1，如果指定为K0，则只存储孔加工数据，不进行孔加工。

固定循环指令撤消格式：G80注意：撤消固定循环指令除G80外，还有G00、G01、G02、G03等01组G代码。相关知识2．高速深孔往复排屑钻孔循环指令G73编程指令：G73X-Y-Z–R-Q-F-（G90、G91及G98、G99省略，后同）说明：（1）G73孔加工动作如图2.4.4所示。钻头通过Z轴方向的间断进给，有利于断屑与排屑，适用于深孔加工。（2）Q为每次的钻孔深度，到达点Z的最后一次钻孔深度是若干个Q之后的剩余量，它小于或等于Q。

（3）d是退刀距离，由系统内部参数设定。图4.4高速深孔往复排屑钻孔循环指令G73相关知识图4.5钻孔循环指令G81与锪孔循环指令G823．深孔往复排屑钻孔循环指令G83编程指令：G83X-Y-Z–R-Q-F-说明：与G73指令略有不同的是每次钻头间歇进给后退回到点R平面，排屑更彻底。4．钻孔循环指令G81与锪孔循环指令G82编程指令：G81X-Y-Z–R-F-G82X-Y-Z–R-P-F-说明：孔加工的动作如图4.5所示。G82指令与G81指令比较，不同之处是G82指令在孔底有暂停，故适用于锪孔或镗阶梯孔；而G81指令用于一般的钻孔、中心钻点钻中心孔。相关知识5．正转攻右旋螺纹指令G84与反转攻左旋螺纹指令G74编程指令：G84（G74）X-Y-Z–R-F-说明：（1）孔加工动作如图4.6所示。G84指令主轴在孔底反转，返回到R点平面后主轴恢复正转。（2）G74指令主轴在孔底正转，返回到R点平面后主轴恢复反转。（3）进给速度F值根据主轴转速S与螺纹导程P（单线螺纹时为螺距）来计算（F=S×P），在攻螺纹期间进给倍率无效且不能使进给停止，即使按下进给保持按钮，加工也不停止，直至完成该固定循环后才停止进给。相关知识

4.6正转攻右旋螺纹指令G84相关知识6．精镗孔循环指令G85与精镗阶梯孔循环指令G89编程指令：G85X-Y-Z–R-F-G89X-Y-Z–R-P-F-说明：孔加工的动作如图4.7所示。这两种孔加工方式，刀具是以切削进给的方式加工到孔底，然后又以切削进给方式返回到R点平面，因此适用于精镗孔等情况。G89在孔底有暂停，所以适宜精镗阶梯孔。4.7精镗孔循环指令G85与精镗阶梯孔循环指令G89相关知识7．精镗孔循环指令G76与反精镗孔循环指令G87编程指令：G76X-Y-Z–R-Q-P-F-G87X-Y-Z–R-Q-P-F-说明：（1）孔加工动作如图4.8所示。这两种指令只能用于有主轴定向停止（主轴准停）的加工中心上。（2）在G76指令中，刀具从上往下镗孔切削，切削完毕后定向停止，并在定向的反方向偏移一个q（一般取0.5～1mm）后返回(2.4.9)。（3）在G87指令中，刀具首先定向停止，并在定向的反方向偏移一个q（一般取精加工单边余量0.5～1mm），到孔底后由下往上进行镗孔切削。在G87指令中，点Z平面在点R平面的上方，所以没有G99状态。

相关知识图4.8精镗孔循环指令G76相关知识

图4.9主轴定向停止8．镗孔循环指令G86与G88编程指令：G86X-Y-Z–R-F-G88X-Y-Z–R-P-F-说明：（1）孔加工动作如图4.10所示。G86指令在镗孔结束返回时是快速移动，所以镗刀刀尖在孔壁会划出一条螺旋线，对孔壁质量要求较高的场合不适用此指令。（2）G88指令在镗孔到底后主轴停止，返回必须通过手动方式，此时可使刀具作微量的水平移动（刀尖离开孔壁）后沿轴向上升，手动结束后按循环启动继续执行。相关知识图4.10镗孔循环指令G86与G88相关知识1.零件结构及技术要求分析（1）零件毛坯六面已加工，需加工四个M8螺孔和一个φ16mm的光孔。（2）孔较深且加工精度要求较高。项目实施一、制定零件加工工艺2.零件加工工艺及工装分析（1）工件用平口虎钳装夹，工件应放在虎口钳中间，底面垫铁垫实，上面至少露出10mm，以免钳口干涉。工件中间有一通孔，垫铁放置要合适，以免钻削到垫铁。（2）加工方法：φ16mm光孔加工采用钻中心孔——钻底孔——铰孔；M8螺孔加工采用钻中心孔——钻底孔——钻螺孔。（3）刀具选择：φ3mm中心钻、φ6.5mm麻花钻、φ8mm丝锥、φ15.8mm麻花钻、φ16mm铰刀。项目实施表4.4固定板数控加工工序卡数控加工工序卡片工序号工序内容单位零件名称零件图号材料夹具名称使用设备固定板2-4-145#钢平口虎钳加工中心工步号工步内容刀具号刀具规格/mm主轴转速(r.min-1)进给速度(mm.min-1)刀具长度补偿备注1打中心孔1-5T01Φ3中心钻2000100H012钻孔1-5T02Φ6.5麻花钻80080H023攻螺纹2-4T03Φ8丝锥200150H034扩孔1T04Φ15.8麻花钻30050H045铰孔1T05Φ16铰刀8015H05编制审核批准第页共页项目实施3.数控加工工序卡二、编制数控加工程序选取图4.1所示的工件上表面中心为编程原点。表4.5FANUC0iM数控加工程序顺序号程序注释N10O0008

N20G17G40G49G80安全指令N30M06T01换1号中心钻N40G54G90G00X0Y0建立加工坐标系，设定加工原点N50G43H01Z100建立1号刀具长度补偿N60M03S2000

N70G99G81X0Y0Z-3R5F100打中心孔1N80X-30Y30打中心孔2N90X30Y30打中心孔3N100X-30Y-30打中心孔4项目实施N110X30Y-30打中心孔5N120G80取消钻孔循环N130G00Z100

N140G28G91Z0自动回参考点N150M06T02换2号φ6.5麻花钻N160G43H02Z100建立2号刀具长度补偿N170M03S800

N180G99G83X0Y0Z-35R2Q2F80钻孔1N190X-30Y30钻孔2N200X30Y30钻孔3N210X-30Y-30钻孔4N220X30Y-30钻孔5N230G80

N240G00G49Z100

N250G28G91Z0

N260M06T03换3号φ8丝锥项目实施N270G43H03Z100

N280M08S200

N290G99G84X-30Y30Z-35R10F150攻孔2N300X30Y30攻孔3N310X-30Y-30攻孔4N320X30Y-30攻孔5N330G80

N340G00G49Z100

N350G28G91Z0

N360M06T04换4号φ15.8扩孔钻N370G43H04Z100

N380M03S300

N390G99G81Z-35R5F50扩孔1N400G80

N410G00G49Z100

N420G28G91Z0

N430M06T05换5号φ16铰刀项目实施N440G43H05Z100

N450M03S80

N460G99G81Z-35R5F15铰孔1N470G80

N480G00G49Z100

N490M05

N500M30

FANNUC0iM系统孔加工固定循环的注意事项：1.使用固定循环前必须用M03、M04指令使主轴旋转。2.固定循环方式中，G43、G44长度补偿作用仍起作用。3.孔加工参数Q（q）、P必须在固定循环被执行的程序段中被指定，否则指令的Q（q）、P值无效。项目实施4.在执行含有主轴控制的固定循环（如G74、G76、G84等）过程中，刀具开始切削进给时，主轴有可能还没有到达指令转速。这种情况下，需要在孔加工操作之间加入G04暂停指令。5.如果执行固定循环的程序段中指定了一个M代码，M代码将在固定循环执行定位时被同时执行，M指令执行完毕的信号在Z轴返回R点或初始点后被发出。使用K参数指令重复执行固定循环时，同一程序段中的M代码在首次执行固定循环时被执行。6.单程序段开关置上位时，固定循环执行完X、Y轴定位，快速进给到R点及从孔底返回（到R点或到初始点）后，都会停止。也就是说需要按循环启动按钮3次才能完成一个孔的加工。3次停止中，前面的两次是处于进给保持状态，后面的一次是处于停止状态。7.重复次数K不是一个模态的值，它只在需要重复的时候给出。进给速度F则是一个模态的值，即使固定循环取消后它任然会保持。项目实施1．选择机床、数控系统并开机。2．机床各轴回参考点。3．安装工件。4．安装刀具并对刀。5．输入加工程序，并检查调试。6．手动移动刀具退至距离工件较远处。7．自动加工。8．测量工件，优化程序，对工件进行误差与质量分析。FANUC0i系统数控铣床的基本加工同前述，这里仅讨论刀具补偿参数的设置。项目实施三、FANUC0iM系统加工中心的加工拓展知识1.螺纹插补指令格式：G331Z-K-S-G332Z-K-S-

说明：G331/G332进行不带补偿夹具的螺纹切削，G331加工螺纹，G332退刀

2.暂停指令指令格式：G4F-(S-)说明：F表示暂停时间单位为s，S表示暂停主轴转数。SIEMENS802DM系统的基本编程3.SIEMENS802D系统孔加工循环SIEMENS802DM系统中可以使用以下循环：CYCLE81钻孔，中心钻孔CYCLE82中心钻孔CYCLE83深度钻孔CYCLE84刚性攻丝CYCLE840带补偿卡盘攻丝CYCLE85铰孔1(镗孔1)CYCLE86镗孔(镗孔2)CYCLE87铰孔2(镗孔3)CYCLE88镗孔时可以停止1(镗孔4)CYCLE89镗孔时可以停止2(镗孔5)拓展知识DPReal最后钻孔深度(绝对)DPRReal相当于参考平面的最后钻孔深度(无符号输入)

功能：刀具按照编程的主轴速度和进给率钻孔直至到达输入的最后的钻孔深度。图4.11CYCLE81循环拓展知识（1）钻孔，中心孔－CYCLE81指令格式：CYCLE81(RTP，RFP，SDIS，DP，DPR)参数：RTPReal后退平面(绝对)（图4.11）RFPReal参考平面(绝对)SDISReal安全间隙(无符号输入)（2）中心钻孔－CYCLE82指令格式：CYCLE82(RTP，RFP，SDIS，DP，DPR，DTB)参数：RTPReal后退平面(绝对)RFPReal参考平面(绝对)SDISReal安全间隙(无符号输入)DPReal最后钻孔深度(绝对)DPRReal相当于参考平面的最后钻孔深度(无符号输入)DTBReal最后钻孔深度时的停顿时间(断屑)功能：刀具按照编程的主轴速度和进给率钻孔直至到达输入的最后的钻孔深度时允许停顿时间。拓展知识（3）深孔钻孔－CYCLE83指令格式：CYCLE83(RTP，RFP，SDIS，DP，DPR，FDEP，FDPR，DAM，DTB，DTS，FRF，VARI)参数：RTPReal返回平面(绝对值)（图4.12）RFPReal参考平面(绝对值)SDISReal安全间隙(无符号输入)DPReal最后钻孔深度(绝对值)DPRReal相对于参考平面的最后钻孔深度(无符号输入)FDEPReal起始钻孔深度(绝对值)FDPRReal相当于参考平面的起始钻孔深度(无符号输入)DAMReal递减量(无符号输入)DTBReal最后钻孔深度时的停顿时间(断屑)DTSReal起始点处和用于排屑的停顿时间FRFReal起始钻孔深度的进给率系数(无符号输入)值范围:0.001...1VARIInt加工类型:断屑=0排屑=1拓展知识功能：刀具以编程的主轴速度和进给率开始钻孔直至定义的最后钻孔深度。深孔钻削是通过多次执行最大可定义的深度并逐步增加直至到达最后钻孔深度来实现的。钻头可以在每次进给深度完以后退回到参考平面+安全间隙用于排屑，或者每次退回1mm用于断屑。

图4.12CYCLE83循环拓展知识（4）刚性攻丝－CYCLE84指令格式：CYCLE84(RTP，RFP，SDIS，DP，DPR，DTB，SDAC，MPIT，PIT，POSS，SST，SST1)参数：RTPReal返回平面(绝对值)RFPReal参考平面(绝对值)SDISReal安全间隙(无符号输入)DPReal最后钻孔深度(绝对值)DPRReal相对于参考平面的最后钻孔深度(无符号输入)DTBReal螺纹深度时的停顿时间(断屑)SDACInt循环结束后的旋转方向，值:3，4，或5(用于M3，M4或M5)MPITReal螺距由螺纹尺寸决定(有符号)，数值范围3(用于M3)...48(用于M48)；PITReal螺距由数值决定(有符号)，数值范围:0.001...2000.000mm；POSSReal循环中定位主轴的位置(以度为单位)SSTReal攻丝速度SST1Real退回速度拓展知识（5）带补偿夹具攻丝－CYCLE840指令格式：CYCLE840(RTP，RFP，SDIS，DP，DPR，DTB，SDR，SDAC，ENC，MPIT，PIT)参数：RTPReal返回平面(绝对值)RFPReal参考平面(绝对值)SDISReal安全间隙(无符号输入)DPReal最后钻孔深度(绝对值)DPRReal相对于参考平面的最后钻孔深度(无符号输入)DTBReal螺纹深度时的停顿时间(断屑)SDRInt退回时的旋转方向，值:0(旋转方向自动颠倒)3或4(用于M3或M4)SDACInt循环结束后的旋转方向，值:3，4或5(用于M3，M4或M5)拓展知识ENCInt带/不带编码器攻丝，值:0=带编码器，1=不带编码器MPITReal螺距由螺纹尺寸定义(有符号)，数值范围3(用于M3)...48(用于M48)PITReal螺距由数值定义(有符号)，数值范围:0.001...2000.000mm;功能：刀具以编程的主轴速度和进给率钻孔，直至到达所定义的最后螺纹深度。使用此循环，可以进行带补偿夹具的攻丝DTBReal最后钻孔深度时的停顿时间(断屑)FFRReal进给率RFFReal退回进给率

功能：刀具按编程的主轴速度和进给率钻孔直至到达定义的最后钻孔深度。向内向外移动的进给率分别是参数FFR和RFF的值。图4.13CYCLE85循环拓展知识（6）铰孔1(镗孔1)－CYCLE85指令格式：CYCLE85(RTP，RFP，SDIS，DP，DPR，DTB，FFR，RFF)参数：RTPReal退回平面(绝对值)（图4.13）RFPReal参考平面(绝对值)SDISReal安全间隙(无符号输入)DPReal最后钻孔深度(绝对值)PRReal相对于参考平面的最后钻孔深度(无符号输入)（7）镗孔(镗孔2)－CYCLE86指令格式：CYCLE86(RTP，RFP，SDIS，DP，DPR，DTB，SDIR，RPA，RPO，RPAP，POSS)参数：RTPReal返回平面(绝对值)RFPReal参考平面(绝对值)SDISReal安全间隙(无符号输入)DPReal最后钻孔深度(绝对值)DPRReal相对于参考平面的最后钻孔深度(无符号输入)DTBReal到达最后钻孔深度处的停顿时间(断屑)拓展知识SDIRInt旋转方向，值:3(用于M3)，4(用于M4)RPAReal平面中第一轴上的返回路径(增量，带符号输入)RPOReal平面中第二轴上的返回路径(增量，带符号输入)RPAPReal镗孔轴上的返回路径(增量，带符号输入)POSSReal循环中定位主轴停止的位置(以度为单位)功能：此循环可以用来使用镗杆进行镗孔。刀具按照编程的主轴速度和进给率进行钻孔，直至达到最后钻孔深度。镗孔时，一旦到达钻孔深度，便激活了定位主轴停止功能。然后，主轴从返回平面快速回到编程的返回位置。拓展知识（8）带停止镗孔(镗孔3)－CYCLE87指令格式：CYCLE87(RTP，RFP，SDIS，DP，DPR，DTB，SDIR)参数：RTPReal返回平面(绝对值)RFPReal参考平面(绝对值)SDISReal安全间隙(无符号输入)DPReal最后钻孔深度(绝对值)DPRReal相对于参考平面的最后钻孔深度(无符号输入)DTBReal到达最后钻孔深度处的停顿时间(断屑)SDIRInt旋转方向，值:3(用于M3)，4(用于M4)功能：刀具按照编程的主轴速度和进给率进行钻孔，直至达到最后钻孔深度。带停止镗孔时，一旦到达钻孔深度，便激活了不定位主轴停止功能M5和编程的停止。按NCSTART键继续快速返回直至到达返回平面。拓展知识（9）带停止钻孔2(镗孔4)－CYCLE88指令格式：CYCLE88(RTP，RFP，SDIS，DP，DPR，DTB，SDIR)参数：RTPReal退回平面(绝对值)RFPReal参考平面(绝对值)SDISReal安全间隙(无符号输入)DPReal最后钻孔深度(绝对值)DPRReal相对于参考平面的最后钻孔深度(无符号输入)DTBReal最后钻孔深度时的停顿时间(断屑)SDIRInt旋转方向，值:3(用于M3)，4(用于M4)功能：刀具按编程的主轴速度和进给率钻孔直至到达定义的最后钻孔深度。带停止钻孔时，达最后钻孔深度时会产生无方向M5的主轴停止和已编程的停止。按NCSTART键在快速移动时持续退回动作，直到到达退回平面。拓展知识（10）铰孔2(镗孔5)－CYCLE89指令格式：CYCLE89(RTP，RFP，SDIS，DP，DPR，DTB)参数：RTPReal退回平面(绝对值)RFPReal参考平面(绝对值)SDISReal安全间隙(无符号输入)DPReal最后钻孔深度(绝对值)拓展知识DPRReal相对于参考平面的最后钻孔深度(无符号输入)DTBReal最后钻孔深度时的停顿时间(断屑)功能：刀具按编程的主轴速度和进给率钻孔直至到达定义的最后钻孔深度。如果到达了最后的钻孔深度，可以编程停顿时间。

图4.14多孔零件拓展知识例：用SIEMENS802DM系统编制如图4.14所示的多孔零件程序。分析：该零件孔尺寸精度要求较高，属于7级精度，应采用“钻--扩--粗铰--精铰”，零件在加工中心上加工使用刀具及工艺参数可参考如下表4.7所示。工步号工步内容刀具号刀具规格/mm主轴转速(r.min-1)进给速度(mm.min-1)1钻Φ3mm定位孔T01Φ3中心钻15001002钻孔Φ9.7mm孔T02Φ9.7麻花钻600603铰Φ10mm孔T03Φ10铰刀10020表4.7刀具及工艺参数拓展知识以图4.14零件上表面中心作为工件原点。表4.8SIEMENS802DM系统数控铣削加工程序拓展知识顺序号程序注释CC.MPFN10G54G90G40G17安全指令N20M6T1换1号中心钻N30G0D2Z100建立1号刀具长度补偿N40M3S1500N50Z50N60M8N70MCALLCYCLE81(5，0，3，-4，4)模态调用钻孔循环N80G0X0Y0F100钻第1孔拓展知识N90X-15Y-15第2孔N100Y15第3孔N110X15第4孔N120Y-15第5孔N130MCALL