数控铣床编程与操作项目教程 第4版 课件 项目三　孔加工 任务一　钻孔

项目三孔加工[学习目标]1．知识目标①了解孔的类型及加工方法；②了解麻花钻、钻孔工艺及工艺参数选择；③掌握刀具长度补偿指令；④掌握孔加工循环指令。2．技能目标①会进行浅孔、深孔的加工；②会用循环指令加工浅孔、深孔方法。

任务一

钻孔图3－1图3－2[知识学习]一、编程指令1．刀具长度补偿指令（1）指令功能通常在数控铣床（加工中心）上加工一个工件要使用多把刀具，由于每把刀具长度不同，所以每次换刀后，刀具Z方向移动时，需要对刀具进行长度补偿，让不同长度的刀具在编程时Z方向坐标统一。

（2）指令代码见表3-1。表3-1-1发那科系统与西门子系统长度补偿指令系统发那科系统西门子系统指令格式G43Z

H

；正向长度补偿G44Z

H

；负向长度补偿G49；或H0；取消长度补偿其中：Z－指定Z坐标值H－长度补偿寄存器号，H0中长度补偿值为0无刀具长度补偿指令，调用某把刀具及刀具刀沿号时即调用该刀具及该刀沿号的长度补偿值，如：T2D2即调用T2刀具D2刀沿号中的长度补偿值，刀具号后不写刀沿号则D1自动生效。使用说明（1）G43、G44是模态有效指令。（2）刀具长度补偿寄存器地址从H00～H99共100个，补偿量用MDI方式输入（3）发那科系统中用H0可替代G49指令作为取消刀具长度补偿。西门子系统中一把刀具最多可设置30个刀沿号。其中D0中值为0。刀具调用后，刀具长度补偿立即生效；如果编程中没有编写刀沿号，则D1自动生效。

（4）长度补偿的使用(三种用法)：

a)所用刀具都使用一个零点偏置代码（如G54），确定基准刀具，测量出基准刀具的长度和其它每把刀具的长度差作为长度偏置值，如图3-1-3所示，并把此偏置值设定在数控系统的刀具数据寄存器（H代码）中。实际操作时通过对刀确定基准刀具在工件坐标系中的位置，并把Z方向对刀数值设置在零点偏置（即G54）中，然后换上其他刀具依次对刀，测出其在工件坐标系中相对于基准刀具的差值，记录在对应的寄存器（H代码）中。编程时通过G43正补偿（或G44负补偿）及偏置号H确定刀具长度补偿。此种方法发那科系统常用。

b)所用刀具都使用一个零点偏置代码（如G54），将程序中所用的零点偏置代码（如G54）中的Z值设为0，每把刀具的长度值在对刀时都设定在对应长度补偿号H（或刀沿号D）中。发那科系统编程时通过G43正补偿（或G44负补偿）及偏置号H确定刀具长度补偿。西门子系统通过调用每把刀具号及刀沿号时调用长度补偿。

c）当所使用的刀具数少于零点偏置代码数时，每把刀具使用一个零点偏置代码，Z方向对刀数值设置在每个零点偏置中，刀具参数寄存器中的刀具长度都为0，在程序中用所用的零点偏置代码编程，把每把刀具长度补偿值调出。如T1号刀具对刀数值放在G54中、T2号刀具对刀数值放在G55中、T3号刀具对刀数值放在G56中等等，编程时，不同刀具用各自对刀时的零点偏置代码。（5）长度补偿指令使用说明

1）发那科系统中G43和G44是模态G代码。它们一直有效，直到指定同组的G代码为止。

2）发那科系统中H代码为刀具长度补偿值的存储器地址，H00～H99共100个，补偿量用MDI方式输入，补偿量与偏置号一一对应。

3）发那科系统中用H0可替代G49指令作为取消刀具长度补偿。

4）西门子系统中一把刀具最多可设置30个刀沿号。其中D0中值为0。刀具调用后，刀具长度补偿立即生效；如果编程中没有编写刀沿号，则D1自动生效。（5）指令应用表3-2示例程序发那科系统西门子系统N10G0G54G49T1M3S500；取消长度补偿。N20G43Z5H1；调用长度正补偿，刀具移动到工件坐标系Z5处。N30G1Z-2F100；直线插补至工件坐标系Z-2处N40G0Z50；快速移动至工件坐标系Z50处N50G49；取消长度补偿。M2；程序结束N10G0G54T1D1M3S500；调用1号刀具长度补偿。N20Z5；刀具移动到工件坐标系Z5处N30G1Z-2F100；直线插补至工件坐标系Z-2处N40G0Z50；快速移动至工件坐标系Z50处M2；程序结束2.钻中心孔循环指令G81（CYCLE81）数控系统发那科系统（钻中心孔循环）西门子系统（钻中心孔循环）指令格式G81X

Y

Z

R

F

L

；G80；取消循环CYCLE81(RP，Z0，SC，Z1，，DT，，)加工图例

数控系统发那科系统（钻中心孔循环）西门子系统（钻中心孔循环）参数含义X

Y

：孔位置数据，即X轴、Y轴坐标；Z

：孔底的位置坐标（绝对值时），从R点到孔底的距离（增量值时）；R

：从初始位置到R点位置的距离；F

：切削进给速度；L

：重复次数（仅限需要重复时）；PL：加工平面，通过选择/转换键

切换RP：返回平面（绝对值）Z0：参考点Z坐标（绝对值）SC：安全距离（相对于参考点的高度）刀尖/直径：钻深方式，通过选择/转换键

切换Z1：最后钻孔深度（绝对值或相对于Z0的钻深）φ:直径值(仅限选择直径时提供)DT：最后钻深时的停留时间，单位：r或s；数控系统发那科系统（钻中心孔循环）西门子系统（钻中心孔循环）使用说明（1）调用循环前，应指定主轴转速及转向；（2）G17(XY)平面必须有效（3）如用G98，则刀具退回至初始平面；如用G99，则刀具退回至R平面（4）G81指令为模态有效代码，用G80或01组G(G01、G02、、、)代码取消（1）输入程序时，按屏幕下方

软键，再按屏幕右侧

软键，出现加工图例界面，移动光标，按提示输入参数值，最后按

调用循环（2）调用循环前，应指定主轴转速、转向及进给速度，刀具应处于钻孔位置（3）G17(XY)平面必须有效（4）钻中心孔有

和

两种，选“刀尖”时，刀具加工至编程指定的深度，选“直径”时，刀具加工至该深度下达到编程指定的中心孔直径3．钻孔循环指令

数控系统发那科系统（钻孔循环）西门子系统（钻孔循环）指令格式G82X

Y

Z

R

P

F

L

；G80；取消循环CYCLE82(RP，Z0，SC，Z1，，DT，，)加工图例

数控系统发那科系统（钻孔循环）西门子系统（钻孔循环）参数含义X

Y

：孔位置数据，即X轴、Y轴坐标；Z

：孔底的位置坐标（绝对值时），从R点到孔底的距离（增量值时）R

：从初始位置到R点位置的距离；P

：孔底的暂停时间F

：切削进给速度L

：重复次数（仅限需要重复时）PL：加工平面，通过选择/转换键

切换RP：返回平面（绝对值）Z0：参考点Z坐标（绝对值）SC：安全距离（相对于参考点的高度）刀杆/刀尖：钻深方式，通过选择/转换键

切换Z1：最后钻孔深度（绝对值或相对于Z0的钻深）DT：最后钻深时的停留时间，单位：转或秒

（2）指令格式表3-1-3发那科系统与西门子系统钻孔循环指令数控系统发那科系统西门子系统指令格式G82X

Y

Z

R

F

P

K

其中：X

Y

：孔位X、Y坐标Z

：孔底的位置坐标（绝对值时）从R点到孔底的距离（增量值时）R

：从初始位置到R点位置的距离

F

：切削进给速度

P

：孔底停留时间

K

：重复次数G80取消循环CYCLE82(RTP，RFP，SDIS，DP，DPR，DTB)循环参数：RTP：返回平面，绝对值RFP：参考平面，绝对值SDIS：安全距离，无符号DP：最终钻深，绝对值DPR：相对于参考平面的最终钻深，无符号DTB：钻深断屑暂停数控系统发那科系统（钻孔循环）西门子系统（钻孔循环）使用说明（1）调用循环前，应指定主轴转速及转向；（2）G17(XY)平面必须有效（3）如用G98，则刀具退回至初始平面；如用G99，则刀具退回至R平面（4）G82指令为模态有效代码，用G80或01组G(G01、G02、、、)代码取消（1）输入程序时，按屏幕下方

软键，再按屏幕右侧

软键，出现上述加工图例界面，移动光标，按提示输入参数值，最后按

调用循环（2）调用循环前，应指定主轴转速、转向及进给速度，刀具应处于钻孔位置（3）G17(XY)平面必须有效

应用示例如图3-4，在XY平面（24，15）位置加工深度为24mm的孔，孔底停留时间2s，钻孔坐标轴方向安全距离为4mm。表3-5发那科系统与西门子系统参考程序段号发那科系统西门子系统说明N10G17G90G54T1；

G54G17G90T1D1；

设置初始参数，使用中心钻N20M3S1000M8；

M3S1000M8F500；

设置转速，切削液，进给速度N30G00G43Z120H01；

G00X24Y15Z110；

发那科系统设置长度补偿，西门子系统刀具空间移动至孔上方N40G81G98X24Y15Z95R5F100CYCLE81（110，100，2，5，，1,0,1,12）；

调用钻孔循环钻中心孔，西门子系统钻深值采用相对值N50G00G80Z200G00Z200抬刀，发那科系统取消钻孔循环N60M0M5M9M0M5M9程序停，主轴停，切削液停，换麻花钻段号发那科系统西门子系统说明N80G00G43Z120H02；G00X24Y15Z110；发那科系统设置长度补偿，西门子系统刀具空间移动至孔上方N90G82G98X24Y15Z75R102P2F200；

CYCLE82（110，100，2，75,,2,0,1，12）；

调用钻孔循环钻中心孔，西门子系统钻深值采用绝对值N100G80G00Z200；

G00Z200；抬刀，发那科系统取消钻孔循环N110M30；

M30；

程序结束4．深孔钻削循环数控系统发那科系统（钻深孔循环）西门子系统（钻深孔循环）指令格式G83X

Y

Z

R

P

Q

F

K

；G80；取消循环CYCLE83(RP，Z0，

SC，Z1，D，FD1，DF，V1，V2，V3，DTB，DT，DTS)加工图例数控系统发那科系统（钻深孔循环）西门子系统（钻深孔循环）参数含义X

Y

：孔位置数据，即X轴、Y轴坐标Z

：孔底的位置坐标（绝对值时），从R点到孔底的距离（增量值时）R

：从初始位置到R点位置的距离P

：孔底的暂停时间Q

：每次切削进给的深度，必须用增量值指定F

：切削进给速度K

：重复次数（仅限需要重复时）PL：加工平面，通过选择/转换键

切换RP：返回平面（绝对值）Z0：参考点Z坐标（绝对值）SC：安全距离（相对于参考点的高度）；断屑/排屑：钻孔方式，通过选择/转换键

切换刀杆/刀尖：钻深方式，，通过选择/转换键

切换Z1：最后钻孔深度（绝对值或相对于Z0的钻深）D：第1次钻孔深度或相对于Z0的第1次钻深FD1：首次钻孔时的进给速度百分比DF：后续钻削时钻孔深度或钻孔深度百分比，若DF＝100%，则保持相同的钻孔深度；若DF＜100%，则钻孔深度逐渐递减V1：最小钻孔深度，当DF＜100才存在V2：断屑时每次加工后的退回量V3：排屑方式手动输入的提前距离DTB：每次钻深时的停留时间，单位：r或sDT：最后钻深时的停留时间，单位：r或sDTS：排屑方式时的停留时间，单位：r或s数控系统发那科系统（钻深孔循环）西门子系统（钻深孔循环）使用说明（1）调用循环前，应指定主轴转速及转向；（2）G17(XY)平面必须有效（3）如用G98，则刀具退回至初始平面；如用G99，则刀具退回至R平面（4）G83指令为模态有效代码，用G80或01组G(G01、G02、、、)代码取消（1）输入程序时，按屏幕下方

软键，再按屏幕右侧

软键，出现上述加工图例界面，移动光标，按提示输入参数值，最后按

调用循环（2）调用循环前，应指定主轴转速及转向，刀具应处于钻孔位置（3）G17(XY)平面必须有效（4）加工性质有排屑和断屑两种，排屑方式是指钻头钻入一定深度后从工件中退出进行退刀排屑；断屑方式是指钻头钻入一定深度后回退V2的量进行断屑应用示例例如：如图3-5所示，孔位置坐标（40，60），钻削深度为145mm的深孔，试用两种系统编写程序。参考程序见表3-7。段号发那科系统西门子系统N10G54G17G90T1；设置初始参数G54G17G90T1D1；设置初始参数N20M3S500；

设置转速M3S500F100；

设置转速，进给速度N30G43Z180H01；

设置长度补偿G00X40Y60Z180；刀具空间移动至孔上方N40G83G98X40Y60Z5R155P2Q20F100；

调用钻孔循环CYCLE83（165，150，1，，145，50，80，1，1，1，100，0，0，2，1，2，，0，1，12221111）；调用钻孔循环，最终钻深和首钻深度均以相对于参考平面而言的相对值N50G80G0Z200；

取消钻孔循环G00Z200；

抬刀N60M30；

程序结束M30；

程序结束二、加工工艺分析1．工、量、刃具选择（1）工具选择：工件采用平口钳装夹，百分表校正钳口，其工具见表3-1-9。（2）量具选择：孔径、孔深、孔间距等尺寸精度较低，用游标卡尺测量即可，其规格见表3-1-9。（3）刃具选择：钻孔前先用中心钻钻中心孔定心；然后用麻花钻钻孔。常用麻花钻的种类及选择如下：直柄麻花钻传递扭矩较小，一般用在直径小于12mm的钻头。锥柄麻花钻可传递较大扭矩，用在直径大于12mm的钻头。本任务所钻孔径较小，选用直柄麻花钻，其具体规格、参数见表3-1-9。

表3-1-9工、量、刃具清单种类序号名称规格数量工具1机用虎钳QH1601个2平行垫铁若干3塑胶榔头1个4呆扳手若干量具1游标卡尺0～150mm1把2百分表及表座0～10mm1个刃具1中心钻A21个2麻花钻Φ6、Φ8各1个2．加工工艺方案（1）孔的种类及常用加工方法①按孔的深浅分浅孔和深孔两类；当长径比（L/D孔深与孔径之比）小于5时为浅孔，大于等于5时为深孔。浅孔加工可直接编程加工或调用钻孔循环（G82或LCYC82）；深孔加工因排屑困难、冷却困难，钻削时应调用深孔钻削循环加工。②按工艺用途分，孔有以下几种，其特点及常用加工方法见表3-1-10。序号种类特点加工方法1中心孔定心作用钻中心孔2螺栓孔孔径大小不一，精度较低钻孔、扩孔、铣孔3工艺孔孔径大小不一，精度较低钻孔、扩孔、铣孔4定位孔孔径较小，精度较高，表面质量高钻孔+铰孔5支承孔孔径大小不一，精度较高，表面质量高钻孔+镗孔（钻孔+铰孔）6沉头孔精度较低锪孔表3-1-10孔种类及其常用加工方法

（2）加工工艺路线钻孔前工件应校平，然后钻中心孔定心，再用麻花钻钻各孔，具体工艺如下：①用中心钻钻2×Φ6及2×Φ8的中心孔。②用Φ6钻头钻2×Φ6的盲孔。③用Φ8钻头钻2×Φ8的盲孔

（3）合理切削用量选择加工铝件，钻孔深度较浅，切削速度可以提高，但垂直下刀进给量应小，参考切削用量参数见表刀具号刀具规格工序内容F（mm/min）S（r/min）T1A2中心钻钻2×Φ6及2×Φ8的中心孔1001000T2Φ6麻花钻钻2×Φ6的盲孔1001200T3Φ8麻花钻钻2×Φ8的盲孔1001000三、参考程序编制

1．工件坐标系建立根据工件坐标系建立原则，本任务工件坐标系建立在工件上表面中心位置。四个孔的坐标（16，16）、（16，-16）、（-16，16）、（-16，-16）。

2．参考程序发那科系统（FANUC-0i-MB/MC）程序，程序名“O0311”。程序段号程序内容（发那科系统）程序内容（西门子系统）说

明N0010G90G54G17G40G80G49G90G54G17G40T1D1设置初始状态N0020M3S1000M8M3S1000M8主轴正转转速1000r/min，切削液开N0030G00X-16Y-16G00X-16Y-16刀具移至左下角孔位置N0040G43Z5H01Z5F100发那科系统调用1号刀具长度补偿N0050G99G82Z-3R5F100CYCLE82（10，0，3，-3，0，0）调用孔加工循环，钻中心孔深3mm，N0060Y16G00Y16继续在（-16，16）处钻中心孔N0065

CYCLE82N0070X16G00X16继续在（16，16）处钻中心孔N0075

CYCLE82N0080Y-16G00Y-16继续在（16，-16）处钻中心孔N0085

CYCLE82N0090G80G0OZ200G00Z200刀具沿Z轴快速移动到Z200处，发那科系统取消钻孔循环N0100M9M5M00M9M5M00切削液关，主轴停转，程序停止，安装T2（φ6）麻花钻N0110M3S1200M8M3S1200M8F100主轴正转转速1200r/min，切削液开N0120G90G54G00X-16Y-16G43Z5H02G90G54G00X-16Y-16Z5T2D1刀具快速移动到（-16，-16，5）处，发那科系统调用2号刀具长度补偿N0130G99G83Z-7.7R3Q3F100CYCLE83(5，0，3，-7.7，，-3，，2，，，0.5，0)调用孔加工循环，在（-16，-16）处钻φ6孔N0140X16Y16G00X16Y16刀具移至（16，16）处钻φ6孔N0145

CYCLE83N0150G80G00Z200G00Z200刀具沿Z轴快速移动到Z200处，发那科系统取消钻孔循环N0160M9M5M00M9M5M00切削液关，主轴停转，程序停止，安装T3（φ8）麻花钻N0170M3S1000M3S1000F100主轴正转转速1000r/min，切削液开N0180G90G54G0X-16Y16G43Z5H3M8G90G54G00X-16Y16Z5T3D1M8刀具快速移动到（-16，16）处，调用3号刀具长度补偿N0190G99G83Z-8.3R5Q3F100CYCLE83（165，150，1，，145，50，80，1，1，1，100，0，0，2，1，2，，0，1，12221111）；调用孔加工循环，在（-16，16）处钻φ8孔N0200X16Y-16G00X16Y-16刀具移至（16，-16）处钻φ8孔N0205

CYCLE83N0210G80G00Z200G00Z200刀具沿Z轴快速移动到Z200处，发那科系统取消钻孔循环N0220M9M5M02M9M5M02切削液关，主轴停转，程序结束[任务实施]一、加工准备1．阅读零件图，并检查坯料的尺寸。2．开机，机床回参考点。3．输入程序并检查该程序。4．安装夹具，夹紧工件。5．刀具装夹本练习题共使用了3把刀具，把不同类型的刀具分别安装到对应的刀柄上，注意刀具伸出的长度应能满足加工要求，不能干涉。二、对刀，设定工件坐标系1．X、Y向对刀通过试切法进行对刀操作得到X、Y零偏值，并输入到G54中。2．Z向对刀测量3把刀的刀位点从参考点到工件上表面的Z数值（必须是机械坐标的Z值），分别输入到对应的刀具长度补偿中，供加工时调用(G54中Z值为0)。三、空运行及仿真注意空运行及仿真时，使机床机械锁定或使G54中的Z坐标中输入50mm，空运行结束后Z坐标改为0，机床不需要回参考点。四、零件自动加工首先使各个倍率开关达到最小状态，按下循环启动键。机床正常加工过程中适当调整各个倍率开关，保证加工正常进行。五、零件检测与评价（见表3-12）。六、加工结束，清理机床序号检测项目检测内容及要求配分学生自检学生互检教师检测得分1职业素养文明、礼仪5

2安全、纪律10

3行为习惯5

4工作态度5

5团队合作5

6制定工艺1．选择装夹与定位方式2．选择刀具3．选择加工路径