数控机床及编程：铰孔

1、任务5-2：汽车法兰盘连接孔的加工提出任务：本任务主要是应用数控铣床完成如图5-2-1所示的汽车法兰盘连接孔8-12H8通孔加工。 图5-2-1汽车法兰盘一、学习目标掌握铰削刀具的选用及参数选定掌握FANUC 0i-MC孔加工固定循环指令G73使用方法。二、工艺知识准备1铰孔的一般加工工艺铰孔是半精加工基础上进行的一种精加工。一般铰孔的尺寸公差等级可达IT8IT7，表面粗糙度Ra值可达3.20.6。通常情况下：铰刀的加工量为0.05mm-0.15mm：即前一道工序的余量如果小于0.05mm，则加工的孔径、孔表面粗糙度很难保证；前一道工序的余量如果大于0.15mm，则加工的铰刀受力较大，刀具容易

2、磨损、断刀，孔径不稳定。2铰刀类型铰刀材料一般分：高速钢、硬质合金两大类；根据刀具直径的大小，铰刀刀柄分：直柄和锥柄。直径较小的铰刀，一般做成直柄形式。对刀直径较大的铰刀，一般做成7:24的锥柄形式。3铰刀的参数选择1）铰削速度V的选择铰削通常情况下速度V为5-8m/min。受刀具材料的影响不大。2）每分进给量F的选择F(mm/min)S（r/min）f（mm/r） (5-2-1)S(r/min)1000V(D) (r/min) (5-2-2)由(5-2-1)关系式可知：主轴转数S确定的前提下，每分进给量F的大小主要由每转进给量f（mm/r）决定，铰刀直径d0与每转进给量f的选择参考推荐值如表

3、5-2-1。表5-2-1 铰孔时每转进给量f推荐值铰刀直径 do(mm)低碳钢 120200HB低合金钢 200300HB高合金钢 300400HB软铸铁 130HB中硬铸铁 175HB硬铸铁 230HBf (mm/r)f(mm/r)f(mm/r)f(mm/r)f(mm/r)f(mm/r)60.130.100.100.150.150.1590.180.180.150.200.200.20120.200.200.180.250.250.25150.250.250.200.300.300.30190.300.300.250.380.380.36220.330.330.250.430.430.412

4、50.510.380.300.510.510.41三、程序指令准备 G73 高速深孔钻削循环格式：G73X_Y_Z_R_Q_F_K_；执行过程为：X、Y定位，Z轴快进到R点，从R点到Z点的进给是分段完成的，每段切削进给完成后Z轴向上抬起一段距离，然后再进行下一段的切削进给，Z轴每次向上抬起的距离为d，由531参数给定，每次进给的深度由孔加工参数Q给定。该固定循环主要用于径深比小的孔（如5，深70）的加工，每段切削进给完毕后Z轴抬起的动作起到了断屑的作用。快速返回初始点(G98)或R点(G99)，没有孔底动作。如图5-2-2所示用途：该固定循环一般用于深孔钻孔加工中，起到断削的作用。被加工孔位置

5、参数X、Y以增量值方式或绝对值方式指定被加工孔的位置，刀具向被加工孔运动的轨迹和速度与G00 的相同。孔加工参数Z在绝对值方式下指定沿Z轴方向孔底的位置，增量值方式下指 定从R点到孔底的距离。孔加工参数R在绝对值方式下指定沿Z轴方向R点的位置，增量值方式下指定从初始点到R点的距离。孔加工参数F用于指定固定循环中的切削进给速率，在固定循环中，从初始点到R点及从R点到初始点的运动以快速进给的速度进行，从R点到Z点的运动以F指定的切削进给速度进行，而从Z点返回R点的运动则根据固定循环的不同可能以F指定的速率或快速进给 速率进行。重复次数K指定固定循环在当前定位点的重复次数，如果不指令K，NC认为K=

6、1，如果指令K0，则固定循环在当前点不执行。孔加工参数Q用于指定深孔钻循环G73和G83中的每次进刀量，精镗循环G76和反镗循环G87中的偏移量（无论G90或G91模态，总是增量值指令） 图5-2-2 G73 高速深孔钻削循环 图5-2-3 加工图例应用举例1：如图5-2-3所示，在15mm厚的工件上加工4-10通孔，编程坐标原点设定在图样中心上表面，利用G73编程如下表5-2-2。表5-2-2 加工程序G0 Z100确定固定循环的初始平面在Z 100处G90 G99 G73 X-11 Y0 Z-18 R3 Q5 F40绝对方式、设定返始平面、孔位X15Y0处、加工孔深到Z-18处、R平面确定

7、在Z 3处、每次进刀量5mm、主轴进给量40mm/min（图中1孔）X0 Y15默认上段指令、孔加工参数加工（图中2孔）X13 Y10默认上段指令、孔加工参数加工（图中3孔）G98 X8 Y-15返回初始平面，默认上段指令、孔加工参数加工（图中4孔）G0 Z150（取消固定循环指令），主轴提到Z150mm处四、汽车法兰盘连接孔的加工实训应用“六步”工作法完成该项工作任务。1. 资讯 汽车法兰盘零件主要作轴承端盖，起到压紧、 限位、连接的作用。该零件材料为45#钢，切削性较好，毛坏为已完成上、下表面及周边侧面的加工，本次实训加工任务为8-12H8通孔。重点保证孔径12(0-0.033)mm和孔表

8、面粗糙度Ra1.6。2. 决策 （1）刀具的选择：由于工件材料为45#钢，孔系的位置也有一定要求，故选用A4中心钻钻中心窝作为麻花钻头的引导位，保证孔位置精度要求；选用8mm钻头钻底孔，孔径较大选用11.7作为扩孔半精加工，用等级精度相符的12H8铰刀作为精加工刀具。（2）夹具及装夹方式的选择：由于工件为圆形且直径较大。结合车间现有夹具设备，决定采用1台三爪卡盘，注爪子位要避开孔位。（3）加工工艺与路线设计：根据该加工内容和图纸要求，螺栓孔位有一定要求、孔径公差等级IT8级。故工艺可选为：钻中心孔钻孔扩孔铰孔。加工路线的设计中主要考虑怎样更好的消除机床本身反向间隙，减小加工系统带来的位置误差，

9、在圆形中还在考虑刀具路线为最短，本汽车法兰盘连接孔的加工路线设计。如图5-2-4所示用A4中心钻：12345678用16mm麻花钻：12345678用27.7mm扩孔钻：12345678用28H8mm铰刀：12345678图5-2-4 汽车法兰盘连接孔的加工路线图（4）工件原点设定：由于工件为对称圆形结构，为简化编程，工件原点设定在工件中心上表面处。3. 计划 根据上述分析，完成本次加工任务需要4道工序，工序清单具体内容见表5-2-3，工件的孔加工程序见表5-2-4、表5-2-5、表5-2-6、表5-2-7。表5-2-3 汽车法兰盘连接孔工序清单序号加工内容刀具规格主轴转速 （r/min）进给

10、速度 （mm/min）类型材料1钻中心孔A4中心钻高速钢1200202钻8mm底孔8mm麻花钻高速钢300303扩至11.7孔11.7mm扩孔钻高速钢250404铰12mm H8连接孔12mmH8铰刀高速钢12040表5-2-4 汽车法兰盘连接孔钻中心孔加工程序O0521程序名N10G54 G17 G90 G40 G80 G49 G94建立工件坐标系，XY平面，绝对编程，取消半径补偿及长度补偿、固定循环，进给速度单位为mm/minN20M03 S1200主轴正转，转速1200r/minN30G98 G82 X-28.Y0.Z-6 P2 Q5 F30返回R平面，选用G82钻削循环，进给速度为30

11、mm/minN40X-19.799Y-19.799N50X0 Y-28.N60X19.799Y-19.799N70X28.Y0.N80X19.799Y19.799N90X0.Y28.N100X-19.799 Y19.799N110G00 Z150快速抬刀至Z150mm处，并取消固定循环N120M30程序结束表5-2-5 汽车法兰盘连接孔钻8mm底孔加工程序O0522程序名N10G54 G17 G90 G40 G80 G49 G94建立工件坐标系，XY平面，绝对编程，取消半径补偿及长度补偿、固定循环，进给速度单位为mm/minN20M03 S300主轴正转，转速300r/minN30G98 G7

12、3 X-28.Y0.Z-18 R-3 Q5 F30返回R平面，选用G73钻削循环，进给速度为30mm/minN40X-19.799Y-19.799N50X0 Y-28.N60X19.799Y-19.799N70X28.Y0.N80X19.799Y19.799N90X0.Y28.N100X-19.799 Y19.799N110G00 Z150快速抬刀至Z150mm处，并取消固定循环N120M30程序结束表5-2-6 汽车法兰盘连接孔扩11.7mm底孔加工程序O0523程序名N10G54 G17 G90 G40 G80 G49 G94建立工件坐标系，XY平面，绝对编程，取消半径补偿及长度补偿、固定

13、循环，进给速度单位为mm/minN20M03 S250主轴正转，转速250r/minN30G98 G81 X-28.Y0.Z-18 Q5 F30返回R平面，选用G81钻削循环，进给速度为30mm/minN40X-19.799Y-19.799N50X0 Y-28.N60X19.799Y-19.799N70X28.Y0.N80X19.799Y19.799N90X0.Y28.N100X-19.799 Y19.799N110G00 Z150快速抬刀至Z150mm处，并取消固定循环N120M30程序结束表5-2-7 汽车法兰盘连接孔铰12H8mm孔加工程序O0524程序名N10G54 G17 G90 G

14、40 G80 G49 G94建立工件坐标系，XY平面，绝对编程，取消半径补偿及长度补偿、固定循环，进给速度单位为mm/minN20M03 S120主轴正转，转速120r/minN30G98 G81 X-28.Y0.Z-18 Q8 F30返回R平面，选用G81铰、钻削循环，进给速度为30mm/minN40X-19.799Y-19.799N50X0 Y-28.N60X19.799Y-19.799N70X28.Y0.N80X19.799Y19.799N90X0.Y28.N100X-19.799 Y19.799N110G00 Z150快速抬刀至Z150mm处，并取消固定循环N120M30程序结束 4.

15、 实施 完成本次加工任务按以下10个步骤完成：（1）检查机床，确认机床正常，开机并回零；（2）装刀及工件装夹，注垫铁要避开孔位位置；（3）用寻边器对刀（X、Y），将工件坐标系原点设置在工件中心上表面处；（4）输入并检查加工程序；（5）将工件坐标系原点抬高2030mm，以空运行方式检测程序；（6）取消空运行方式，将工件坐标系原点复原，以单段方式进行钻中心孔加工；（7）换装8mm麻花钻，并选择对应程序，对刀（z轴），空运行及加工；（8）换装11.7mm扩孔钻，并选择对应程序，对刀（z轴），空运行及加工；（9）换装12mm铰刀，并选择对应程序，对刀（z轴），空运行及加工；（10）确认工件加工合格。 5. 检查 在工件加工过程中，要注意以下几项内容检查：（1）工件首次加工时，必须用单段方式运行程序，且检查一段运行一段，防止程序中因G01指令错误地输成了G00指令而产生撞刀。（2）工件首次加工时，要注意检查刀具轨迹是否合理，快速移动时是否安全。（3）钻中心孔时，孔窝大小、深度是否合理，是否起到定位引导作用。（4）控制孔径的大小，主要从钻头直径的选择，每换一次钻头加工每一个孔必须认真检测孔是否有精加工余量，必要时更换小一号钻头。（5）加工过程中注意检测孔距是否合格。6. 评估 完成工件的加工后，我们可从以下几方面评估整个加工过程，达到不断优化的目的。（1）对工件尺寸精度进行评估，找出尺寸