数控铣床加工中心加工技术（第二版）课件 项目五 孔加工

任务1电动机外壳零件加工1．掌握数控加工固定循环的基本概念与基本格式。

2．掌握钻孔与锪孔固定循环的指令格式。3．掌握孔加工方法的选择。4．掌握孔加工路线的确定方法。通过完成任务，掌握以下知识和技能。

电动机外壳零件的加工订单，数量为100件，零件图如图所示，毛坯已铸造成形，材料为HT350。要求在已铸造成形的毛坯上进行钻孔、锪孔加工（中间部位的铰孔与镗孔在其他任务中完成），试编写其加工程序并完成加工。

本任务零件的加工主要涉及数控机床的钻孔与锪孔加工，为了完成本任务，需掌握数控机床孔加工固定循环的基本指令格式、钻孔和锪孔加工的固定循环指令、孔加工的加工工艺特点等基础知识。1.孔加工固定循环介绍在数控铣床与加工中心上进行孔加工时，通常采用系统配备的固定循环功能编程。通过对这些固定循环指令的使用，可以在一个程序段内完成某个孔加工的全部动作（孔加工进给、退刀、孔底暂停等），从而大大减少编程工作量。G代码加工动作孔底部动作退刀动作用途G73间歇进给——快速进给钻深孔G74切削进给暂停、主轴正转切削进给攻左旋螺纹G76切削进给主轴准停快速进给精镗孔G80——————取消固定循环G81切削进给——快速进给钻孔G82切削进给暂停快速进给钻孔与锪孔G83间歇进给——快速进给钻深孔G84切削进给暂停、主轴反转切削进给攻右旋螺纹G85切削进给——切削进给铰孔G86切削进给主轴停快速进给镗孔G87切削进给主轴正转快速进给反镗孔G88切削进给暂停、主轴停手动镗孔G89切削进给暂停切削进给镗孔FANUC0i系统加工中心的固定循环指令表（1）孔加工固定循环动作孔加工固定循环动作如图所示，通常由6部分组成。2．固定循环编程格式G73～G89X

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（ms)；F

：孔加工切削进给时的进给速度；K

：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固定循环的编程都要用到以上格式的所有代码。如下例的钻孔循环编程格式：例

G81X30.0Y20.0Z-32.0R5.0F50；孔加工固定循环编程格式中，除K代码外，其他所有代码都是模态代码，只有在循环取消时才被清除，因此，这些指令一经指定，在后面的重复加工中不必重新指定。执行以上指令时，将在两个不同位置加工出两个相同深度的孔。孔加工固定循环用指令G80取消。另外，如在孔加工固定循环中出现01组的G代码，则孔加工方式也会自动取消。固定循环的平面（3）固定循环的平面1）初始平面2）R点平面3）孔底平面（4）G98与G99方式G98：返回初始平面；G99：返回R点平面。G98方式G99方式（5）G90与G91方式例：G90G99G83X

Y

Z－20.0R5.0Q5.0F

；例：G91G99G83X

Y

Z－25.0R－30.0Q5.0F

K

；2.固定循环指令（1）钻孔循环G81与锪孔循环G821）指令格式：G81X

Y

Z

R

F

；G82X

Y

Z

R

P

F

；2）指令动作：见图（2）高速深孔钻循环G73与深孔钻循环G831）指令格式：G73X

Y

Z

R

Q

F

；G83X

Y

Z

R

Q

F

；2）指令动作：见图G81与G82指令动作图若G82指令中没有编写暂停的P参数，则G82指令的执行动作与G81指令的执行动作相同。例试用G81或G82指令编写如图所示孔的数控铣削加工程序。以上指令，如要改成G81指令进行加工，则只需将程序中的N50程序段改成“N50G99G81X-28.0Y0Z-27.887R5.0F60；”即可。如果要以G91方式编程，则其程序修改如下：（2）高速深孔钻循环G73与深孔钻循环G83加工深孔时，加工中散热差，排屑困难，钻杆刚度小，易使刀具损坏和引起孔的轴线偏斜，从而影响加工精度和生产率。为此，在加工这类孔时，刀具应及时断屑和排屑，在数控铣削加工中，用专用深孔指令来实现这些动作。G73与G83动作图2）指令动作如图所示，G73指令通过刀具Z轴方向的间歇进给实现断屑动作。指令中的Q值是指每一次的加工深度（均为正值且为带小数点的值）。图中的d值由系统指定，不需要用户指定。3.孔加工方法的选择（1）孔加工方法的选用原则：保证加工表面的加工精度和表面粗糙度要求。（2）孔的加工方法推荐选择表孔的精度有无预孔孔尺寸（mm）0～1212～2020～3030～6060～80IT9～IT11无钻—铰钻—扩钻—扩—镗（或铰）有粗扩—精扩，或粗镗—精镗（余量少可一次性扩孔或镗孔）IT8无钻—扩—铰钻—扩—精镗（或铰）钻—扩—粗镗—精镗有粗镗—半精镗—精镗（或精铰）IT7无钻—粗铰—精铰钻—扩—粗铰—精铰，或钻—扩—粗镗—半精镗—精镗有粗镗—半精镗—精镗（如仍达不到精度还可进一步采用精细镗）孔加工导入量与超越量4.孔加工路线的选择（1）孔加工导入量:ΔZ一般情况下取2～10mm。（2）孔加工超越量：Δ

Z′加工不通孔时，超越量大于等于钻尖高度Zp=（D/2）cosα≈0.3D；通孔镗孔时，刀具超越量取1～3mm；通孔铰孔时，刀具超越量取3～5mm；钻加工通孔时，超越量取Zp+（1～3）mm。孔系加工路线图（3）相互位置精度高的孔系的加工路线——避免将坐标轴的反向间隙带入，影响位置精度。1.加工准备（1）选择数控机床（2）选择刀具及切削用量刀具主要有中心钻、标准麻花钻、扩孔钻和锪孔钻。扩孔时，也可用标准麻花钻代替扩孔钻。锪平底孔时，也可用立铣刀代替锪孔钻。选用TH7650型FANUC0i系统加工中心。中心钻麻花钻扩孔钻锪孔钻加工本例所用刀具2.编制数控加工程序程序号加工程序程序说明O0010；N10G90G94G80G21G17G54；程序开始部分N20G91G28Z0；N30M06T01；换中心钻N40G90G43G00Z30.0H01；刀具定位至初始平面N50M03S2000；采用较高的转速N60G99G81X30.0Y30.0Z－7.5R5.0F50M08；中心孔定位N70X－30.0；N80Y－30.0;N90X30.0；N100G80G49M09M05；取消固定循环（转下页）（转下页）3.完成数控加工完成电动机外壳零件的加工。

任务2端盖零件加工1．掌握铰孔与粗镗孔加工指令。2．掌握精镗孔加工指令。3．掌握孔的测量方法。4．了解产生孔加工误差的原因。通过完成任务，掌握以下知识和技能。端盖零件的加工订单，订单数量为100件，零件图如图所示，毛坯材料为45钢，毛坯已铸造成形，现主要进行铰孔和镗孔加工，试编写其加工程序并完成加工。铰孔与镗孔加工实例孔的加工精度及表面质量要求较高选择铰孔和精镗孔作为本例工件的最终加工加工前还应注意选择合适的精加工余量1.铰孔循环G85（1）指令格式:G85X

Y

Z

R

F

；（2）指令动作:见图（3）编程实例试编写如图所示工件（材料为45钢）的2×φ8H7孔的铰孔加工程序。铰孔加工程序。2.粗镗孔循环G86、G88和G89（1）指令格式：G86X

Y

Z

R

P

F

；G88X

Y

Z

R

P

F

；G89X

Y

Z

R

P

F

；（2）指令动作：见图（3）编程示例(G85)铰孔编程示例试用粗镗孔循环指令编写图所示φ27mm孔的加工中心加工程序。3．精镗孔循环指令G76与反镗孔循环指令G87试用粗镗孔循环指令编写图所示φ27mm孔的加工中心加工程序。（2）指令动作（1）指令格式（3）编程实例铰孔编程示例试用G87或G76指令编写图中φ27mm孔的精镗孔加工程序4、孔的测量及孔加工精度误差分析（1）孔径的测量孔径尺寸精度要求较低时，可采用钢直尺、内卡钳或游标卡尺测量。当孔径尺寸精度要求较高时，可以用塞规、内径百分表、内径千分尺等量具测量。常用的测量方法如下：1）内卡钳测量当孔口试切削或位置狭小时，使用内卡钳测量方便、灵活。当前使用的内卡钳已采用量表或数显方式来显示测量数据，数显内卡钳如图所示。采用这种内卡钳可以测量IT8～IT7级精度的孔。2）塞规测量塞规（见图）是一种专用量具，一端为通端，另一端为止端。使用塞规检测孔径时，当通端能进入孔内，而止端不能进入孔内时，说明孔径合格，否则为不合格。3）内径百分表测量用内径百分表（见图）测量内孔时，其测头在孔内摆动，读出直径方向的最大读数即为内孔尺寸。内径百分表适用于深度较大内孔的测量。4）内径千分尺测量内径千分尺（见图）的测量方法和外径千分尺相同，但其刻线方向和外径千分尺相反，相应的其测量时的旋转方向也相反。内径千分尺不适合深度较大孔的测量。（2）孔距的测量测量孔距通常使用游标卡尺。精度较高的孔距也可采用内、外径千分尺配合圆柱测量心棒测量。（3）孔的其他误差测量孔除了要进行孔径和孔距测量外，有时还要进行圆度、圆柱度等形状误差的测量以及径向圆跳动度、轴向圆跳动度、端面与孔轴线的垂直度等位置误差的测量。（4）钻孔与铰孔加工误差及其原因分析（5）镗孔加工误差及其原因分析1.加工准备（1）选择数控机床（2）选择刀具及切削用量粗加工刀具为钻头和立铣刀（铣孔）；精加工刀具为铰刀和精镗刀。选用TH7650型FANUC0i系统加工中心。铰刀精镗刀刀具规格及其切削用量加工内容刀具规格刀具材料切削速度（r/min）进给速度(mm/min)铣削深度(mm)中心钻定位A2.5中心钻高速钢200030～50D/2钻四个孔φ11.8mm钻头高速钢60050～100D/2铰三个孔φ12mm铰刀硬质合金20050～1000.1扩孔（铣孔）φ16mm立铣刀高速钢600100～2005～10精镗孔φ30mm精镗刀硬质合金120050～1000.25二、编制数控加工程序程序号加工程序程序说明O0520；

N10G90G94G80G21G17G54；程序开始部分

N20G91G28Z0；

N30M06T01；

换中心钻

N40G90G43G00Z30.0H01；

刀具定位至初始平面

N50M03S2000；

采用较高的转速

N60G99G81X0Y0Z－7.5R5.0F50M08；

中心孔定位N70X35.0；

N80X－17.5Y30.31；

N90Y－30.31；

N100G80G49M09M05；

取消固定循环

（转下页）（转下页）程序号加工程序程序说明N110G91G28Z0；换φ11.8mm钻头N120M06T02；N130G90G43G00Z30.0H02；刀具定位，换转速N140M03S600；N150G99G81X0Y0Z－30.0R5.0F100M08；钻四个孔N160X35.0；N170X－17.5Y30.31；N180Y－30.31；N190G80G49M09M05；取消固定循环N230G91G28Z0；换φ12mm铰刀N240M06T03；N250G90G43G00Z30.0H03；刀具定位，换转速N260M03S200；程序号加工程序程序说明N270G85X35.0Y0Z－16.0R5.0F60M08；铰孔N280X－17.5Y30.31；N290Y－30.31；N300G80G49M09M05；取消固定循环

N310G91G28Z0；换φ16mm立铣刀

N320M06T04；N330G90G00X0Y0；刀具定位，换转速N340G43G00Z30.0H04；N350M03S600；N360G01Z1.0F150M08；铣孔N370M98P521L4；N380G91G28Z0；换精镗刀

N390M06T05；（转下页）程序号加工程序程序说明N400G90G43G00Z30.0H05；刀具定位并换转速N410M03S1200；N420G76X0Y0Z－27.0R5.0Q1000F60M08；精镗孔N430G80G49M09M05；取消固定循环N440G91G28Z0；程序结束N450M30；O0521；立铣刀铣孔程序N10G91G01Z－7.0；增量进给

N20G90G41G01X14.9D01；建立刀补

N30G03I-14.9；加工整圆

N40G40G01X0Y0；取消刀补

N50M99；程序结束任务3罩壳零件加工1．掌握螺纹加工常用的加工指令。2．掌握螺旋线加工指令的编程方法。3．能选择合适的刀具攻螺纹或铣削加工螺纹。4．掌握攻螺纹时底孔直径的确定方法。5．了解攻螺纹过程中产生误差的原因。通过完成任务，掌握以下知识和技能。罩壳零件的加工订单，订单数量为100件，零件图如图所示。毛坯材料为2A04，毛坯外轮廓已加工完成，本任务主要进行攻螺纹加工，试编写其加工程序并完成加工。加工内螺纹刚性攻螺纹注意底孔直径选择专用的攻螺纹夹头来装夹丝锥本任务零件的加工主要涉及数控机床的攻螺纹加工，为完成本任务，应掌握数控机床攻螺纹加工固定循环指令、攻螺纹的加工路线、螺纹的测量方法，了解攻螺纹加工误差的产生原因。数控铣床除了能进行攻螺纹加工之外，还能进行内、外螺纹的铣削加工，因此铣螺纹也是本任务的学习内容。1.左旋螺纹攻螺纹与右旋螺纹攻螺纹循环（1）指令格式:G84X

Y

Z

R

P

F

；（右旋螺纹攻螺纹）（2）指令动作:见图G74X

Y

Z

R

P

F

；（左旋螺纹攻螺纹）进给量f模式指定G94模式：f=导程×转速G95模式：f=导程左旋螺纹右旋螺纹攻螺纹动作图G74指令为左旋螺纹攻螺纹循环指令，用于加工左旋螺纹。执行该指令时，在G17平面快速定位后快速移动到R点，主轴反转，执行攻螺纹指令到达孔底后，主轴正转退回到R点，主轴恢复反转，完成攻螺纹动作。G84指令动作与G74指令类似，只是G84用于加工右旋螺纹。执行该指令时，在G17平面快速定位后快速移动到R点，主轴正转，执行攻螺纹指令到达孔底后，主轴反转退回到R点，主轴恢复正转，完成攻螺纹动作。攻螺纹时进给量f根据不同的进给模式指定。当采用G94模式时，进给量f=导程×转速。当采用G95模式时，进给量f=导程。在指定G74前，应先使主轴反转。另外，在采用G74与G84指令攻螺纹期间，进给速度倍率、进给量保持均被忽略。（3）编程实例（粗牙螺纹，螺距为1.75mm）攻螺纹编程实例试用攻螺纹循环指令编写如图

所示两螺纹孔的加工程序2.攻螺纹的加工路线（1）攻螺纹底孔直径的确定攻螺纹时，螺纹的底孔直径应稍大于螺纹小径，以防攻螺纹时因挤压而损坏丝锥。底孔直径通常根据经验公式确定，其公式如下：螺纹的螺距，对于细牙螺纹，已在螺纹代号中做了标记，而对于粗牙螺纹，每一种尺寸规格螺纹的螺距也是固定的，如M8的螺距为1.25mm，M10的螺距为1.5mm，M12的螺距为1.75mm等，具体请查阅有关螺纹尺寸参数表。（2）不通孔螺纹底孔深度的确定攻不通孔螺纹时，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，如图所示。取值如下：（3）螺纹轴向起点和终点尺寸的确定在数控机床上攻螺纹时，沿螺距方向应选择合理的导入距离δ1和导出距离δ2，如图所示。通常情况下，根据数控机床拖动系统的动态特性及螺纹的螺距和精度来选择δ1和δ2的数值。δ1一般取2P～3P，对大螺距和高精度的螺纹则取较大值；δ2一般取P～2P。此外，在加工通孔螺纹时，导出量还要考虑丝锥前端切削锥角的长度。3.螺纹的测量与攻螺纹误差分析螺纹的主要测量参数有螺距、大径、小径和中径。（1）大、小径的测量外螺纹大径和内螺纹小径的公差一般较大，可用游标卡尺或千分尺测量。（2）螺距的测量螺距一般可用钢直尺或螺距规测量。由于普通螺纹的螺距一般较小，所以，采用钢直尺测量时，最好测量10个螺距的长度，然后除以10，就得出一个较正确的螺距尺寸。（3）中径的测量对精度要求较高的普通螺纹，可用螺纹千分尺（见图5-27）直接测量，所测得的读数就是该螺纹中径的实际尺寸；也可用三针测量法间接测量（三针测量法仅适用于外螺纹的测量），但需通过计算后才能得到中径尺寸。（4）综合测量综合测量是指用螺纹塞规与螺纹环规（见图