课题：孔加工

1、课题：孔加作者:日期:课题4:孔加工4.1任务：端盖零件上沉头螺钉孔和销孔的加工2个销孔，试编写其加工程序。零件材料为HT15 0,端盖零件如图4 -1所示，底平面、两侧面和 40H8型腔已在前面工序加工完成。本 工序加工端盖的4个沉头螺钉孔和 加工数量为5000个/年。100AXI)5端盖零件图4.1J斗沁nA4. 2孔加工的工艺知识1 .孔加工的方法孔加工在金属切削中占有很大的比重，应用广泛。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、扩孔，锪孔、 铰孔、镗孔及铣孔等方法。2孔加工的刀具1）钻孔刀具及其选择钻孔刀具较多，有普通麻花钻、可

2、转位浅孔钻、喷吸钻及扁钻等。应根据工件材料、 加工尺寸及加工质量要求等合理选用。在数控镗铣床上钻孔，普通麻花钻应用最广泛，尤其是加工e30mn以下的孔时，以麻花钻为主,如图6- 2所示。在数控镗铣床上钻孔，因无钻模导向，受两种切削刃上切削力不对称的影响，容易引 起钻孔偏斜。为保证孔的位置精度，在钻孔前最好先用中心钻钻一中心孔 ,或用一刚性 较好的短钻头钻一窝。中心钻主要用于孔的定位，由于切削部分的直径较小，所以中心钻钻孔时，应选取较 高的转速。对深径比大于5而小于100的深孔由于加工中散热差，排屑困难，钻杆刚性差，易使刀具损坏和引起孔的轴线偏斜，影响加工精度和生产率，故应选用深孔刀具加工。2）

3、扩孔刀具及其选择3. 2um。3 4个齿。扩孔钻加工余量小，主切削刃较,可选择较大的切削用量。图63所示为刃带a)b）图6-3扩孔钻a）整体式扩孔钻 b）套式扩孔钻扩孔多采用扩孔钻，也有用立铣刀或镗刀扩孔。扩孔钻可用来扩大孔径，提高孔加 工精度。用扩孔钻扩孔精度可达IT 1 1I T 10,表面粗糙度值可达R a6 . 3 扩孔钻与麻花钻相似，但齿数较多，一般为 短,无需延伸到中心，无横刃，加之齿数较多 整体式扩孔钻和套式扩孔钻。3）铰孔刀具及其选择铰孔加工精度一般可达IT9IT8级，孔的表面粗糙度值可达 Ra1.6 0. 8um,可用于 孔的精加工，也可用于磨孔或研孔前的预加工。铰孔只能提高

4、孔的尺寸精度、形状精度 和减小表面粗糙度值，而不能提高孔的位置精度。因此，对于精度要求高的孔，在铰削前 应先进行减少和消除位置误差的预加工，才能保证铰孔质量。图6- 3所示为直柄机用铰刀和套式机用铰刀。a)b）图6-4铰刀a）直柄机用铰刀b）套式机用铰刀4）镗孔加工刀具及其选择镗孔是数控镗铣床上的主要加工内容之一，它能精确的保证孔系的尺寸精度和形位 精度,并纠正上道工序的误差。在数控镗铣床上进行镗孔加工通常是采用悬臂方式，因 此要求镗刀有足够的刚性和较好的精度。镗孔加工精度一般可达IT7I T 6,表面粗糙度值可达 Ra6. 30.8um。为适应不同 的切削条件，镗刀有多种类型。按镗刀的切削刃

5、数量可分为单刃镗刀（图6- 5 a ）和双刃镗刀（图6-5 b ）。Ib）图6-5镗刀双刃镗刀a）单刃镗刀b）在精镗孔中，目前较多地选用精镗微调镗刀，如图6-6所示。这种镗刀的径向尺寸可 以在一定范围内进行微调，且调节方便，精度咼。53图6-6微调镗刀3.孔加工的切削参数及加工余量1）孔加工的切削参数4攻螺纹的加工工艺1 ）底孔直径的确定攻螺纹之前要先打底孔，底孔直径的确定方法如下 对钢和塑性大的材料D 孔=D P对铸铁和塑性小的材料D孔=D - (1 .0 5 1.1 ) Pmm式中：D孔一螺纹底孔直径， D 螺纹大径，mmP 螺距，mm。2）盲孔螺纹底孔深度盲孔螺纹底孔深度的计算方法如下:

6、盲孔螺纹底孔深度=螺纹孔深度+0.7 d式中:d 钻头的直径，m m3）攻螺纹刀具,如图6-7所示。丝锥是数控机床加工内螺纹的一种常用刀具，其基本结构是一个轴向开槽的外螺 纹。一般丝锥的容屑槽制成直的，也有的做成螺旋形，螺旋形容易排屑。加工右旋通孔 螺纹时，选用左旋丝锥；加工右旋不通孔螺纹时，选用右旋丝锥OtaQQII 扌 Ihl III图6-7丝锥5.孔加工路线安排,刀具自快进转为工进时，刀尖点6-7选取。1）孔加工导入量与超越量 孔加工导入量（图6-8中Z ）是指在孔加工过程中 位置与孔上表面间的距离。孔加工导入量可参照表孔加工超越量（图6-8中的 Z0 ,当钻通孔时,超越量通常取ZP+（

7、 13）m m Z P为钻尖高度（通常取0 . 3倍钻头直径）；铰通孔时，超越量通常取3 5m m镗通孔 时，超越量通常取13mm;攻螺纹时,超越量通常取58mm。图6-8孔加工导入量与超越量i1表6-7孔加工导入量加CF面-状丄已加工表面毛坯表面钻孔235 8扩孔3 558镗孔3558铰孔3558铳削3 55 8攻螺纹5105 1 02）相互位置精度高的孔系的加工路线对于位置精度要求较高的孔系加工，特别要注意孔的加工顺序的安排，避免将坐标 轴的反向间隙带入，影响位置精度。【例6-1】镗削图6 9a）所示零件上的4个孔。4与其它孔的位置精度。按图6-9C ）所示P点，然后再折回来在孔4处进行定

8、位加,提高了孔4的定位精度。42Y若按图6-9b）所示进给路线加工，由于孔4与孔1、孔2、孔3的定位方向相反, Y向反向间隙会使定位误差增加，从而影响孔 进给路线，加工完孔3后往上移动一段距离至 工，这样方向一致，就可避免反向间隙的引入1000血a)b)c)j【例8-1】使用G02对图8 - 3所示的的螺旋线编程,起点在（0, 3 0 ,10）, 假设刀具最初在螺旋线起点。螺旋线终点（30,0,0 ）,图8-3螺旋线插补用 G90 方式编程如下：G 90G17 G02 X 3 0 Y0 Z0 R3 0F20 0 ;用 G91方式编程如下： G91 G 17 G02 X 3 0 Y-30 Z-1

9、0 R30 F200;4.3钻孔、锪孔及铰孔固定循环指令1.孔加工固定循环孔加工固定循环动作如图6-6所示，固定循环通常由6个动作顺序组成：动作1（AB段）：X 丫平面快速定位；动作2 （B R段）：Z向快速进给到R点；动作3 （ RZ段）：Z轴切削进给，进行孔加工；动作4（ Z点）:孔底部的动作；动作5（ZR段）：Z轴退刀；动作6 （RB段）：Z轴快速回到起始位置。动作1初鮒点斫厂幼件21 动作6初蜡平面的平面6-6固定循环动作工进-快进6-7固定循环平面/A I初始平面是为安全下刀而规定的一个平面|砒图” 6W所示。初始平a.面可以设定在任意一个安全高度上。当使用同一把刀具加工多个孔时，刀

10、具在初始平面 内的任意移动将不会与夹具、工件凸台等发生干涉。b. R点平面 R点平面又叫R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，距工件表面的距离主要考虑工件表面的尺寸变化 ，一般情况下取25mm图 6 - 7 ）。C.孔底平面 加工不通孔时，孔底平面就是孔底的 Z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6-7），以保证所有孔深都加工到尺-40寸。 固定循环编程格式孔加工循环的通用编程格式如下：G7A G89 X 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 :G 7 3和

11、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，数字不加小数点，ms; F :孔加工切削进给时的进给速度；K :指定孔加工循环的次数，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令格式：【例】G8 1 X 5 0. 0 Y 3 0. 0 Z 25. 0 R 5.0 F 100；以上格式中，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。如下例所示：【例】G82

12、X50. 0 Y3 0.0Z-25. 0 R5.0 P 1 0 00 F100;X 8 0. 0； G 80；执行以上指令时，将在(50.0，30 .0)和(8 0. 0,30.0 )处加工出相同深度的孔。 孔加工循环由指令GOD取消。另外,遇到01组的G代码(如G00、G01 G02 G 03)，则孔加工循环方式也会自动取消。 G98与G9 9方式当刀具加工到孔底平面后，刀具从孔底平面以两种方式返回(图6 -8 ),即返回到R 点平面和返回到初始平面，分别用指令 G98与G99来决定。a. G9 8方式 G98为系统默认返回方式，表示返回初始平面。当米用固定循环进行 孔系加工时，通常不必返回

13、到初始平面。当全部孔加工完成后或孔之间存在凸台或夹具 等干涉件时，则需返回初始平面。G9 8指令格式如下：G98 G8 1 X Y Z R F ；b. G99方式G99表示返回R点平面。在没有凸台等干涉情况下,加工孔系时，为了节省加工时间，刀具一般返回到 R点平面。G99指令格式如下：G9 9 G8 1 X Y Z R F ； G90与 G91方式 固定循环中R值与Z值数据的指定与G90 与G 91的方式选择 有关(Q值与G9 0与G91方式无关)。a. G90方式 G90方式中，X、Y、Z和R的取值均指工件坐标系中绝对坐标值。b. G 91方式 G91方式中，R值是指R点平面相对初始平面的Z

14、坐标值，而Z值 是指孔底平面相对R点平面的Z坐标值。X、Y数据值也是相对前一个孔的 X、丫方向的 增量距离。【例】 如图6 10所示,在一条直线上加工4个孔,其坐标分别为(5 0.0,2 0. 0 )、( 1 00.0,20. 0 )、(20 0 .0，20.0)，孑 L深都为 40 mm 如编程序为：N 30 G9 0 G99；t丿O t丿丿囂一匸WN40 G81 X50 . 0 Y2 0 .0 R3. 0 ZF 200;N50 G91 X50 K3;N6 0 G90 G8 0 G00 ；由于相邻孔X值的增量为50,在程序段N4 0中采用G91方式,并利用重复次数K的 功能，便可显著缩短CN

15、C程序，提高编程效率。6-10 直线上的孔钻（扩）孔循环G 8 1与锪孔循环G82 指令格式G81 X Y Z R F ;G82 X 丫 Z R P F 指令动作 G8 1指令常用于普通钻孔，其加工动作如图 6- 1 1所示,刀具在 初始平面快速（G00方式）定位到指令中指定的X、Y坐标位置，再Z向快速定位到R点 平面，然后执行切削进给到孔底平面，刀具从孔底平面快速 Z向退回到R点平面（G9 9 方式）或初始平面（G98方式）。G82指令在孔底增加了进给后的暂停动作，以提高孔底表面粗糙度精度，如果指令中 不指定暂停参数P,则该指令和G81指令完全相同。该指令常用于锪孔或台阶孔的加工。(工邊 一

16、快#Jj trT/f疋平面：1 ;工进目1 一彌dJ111111.1! 1i 1aau12中初給平gnr3与深孔钻循环G83-t直径之比大于 5的孔。难，钻杆刚性差：易使刀具损坏和引起孔的轴线偏斜指令格式 G 73 X Y Z R Q F6-11 G81与G82G令动作图Y Z R QCm加工深孔时7加工中散热差T排屑困 ,从而影响加工精度和生产率。F ； 6-12 G73 与 G83指令动作图 指令动作如图6- 12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，通常不需要用户修改。G83指令通过Z

17、轴方向的间歇进给实现断屑与排屑的动作。该指令与 G73指令的不 同之处在于：刀具间歇进给后快速回退到 R点,再快速进给到Z向距上次切削孔底平面 d 处，从该点处,快进变成工进，工进距离为 Q+dG73指令与G8 3指令多用于深孔加工的编程。（4 ）铰孔循环G 85 指令格式G8 5 X 丫 Z R F ; 指令动作 如图613所示，执行G8 5固定循环时，刀具以切削进给方式加工 到孔底，然后以切削进给方式返回到R平面或初始平面。 该指令常用于铰孔和扩孔加工， 也可用于粗镗孔加工。K始牢面VW殆平面 盲工进 快进6-13 G85G指令加工动作-Z向在孔底部的动 作回退动作-Z向用途1G73间歇进

18、给快速进给咼速钻深孔G74切削进给主轴正转切削进给反转攻螺纹G76切削进给主轴定向停止快速进给精镗循环G80取消固定循环G81切削进给快速进给定点钻循环G82 切削进给暂停快速进给忽孔G83间歇进给快速进给深孔钻G84切削进给主轴反转切削进给攻螺纹G45 4 /壬务切削和执行切削进给镗循环G工艺分析切削进给主轴停止切削进给镗循环GS据图样；需加削进2X 10主轴停止尺寸;青度手动或快表面粗.糙度Ra反镗循环D 2X9通G和2X切削沉1给沉孑暂深停、主轴停-01手动或快寸精度和fl表面质量镗循环较咼，可采用G8孔、扩孔切方进给成;4X暂停通孔用 9钻头直接钻出即可；4X镗循环沉孔钻孔后冉锪孔。2

19、.刀具与工艺参数见表1 - 5、表1- 6。钻中心孔 钻孔 扩孔锪孔铰孔所有孔都首先打中心孔，以保证钻孔时，不会产生斜歪现象。用 9钻头钻出4x9孔和2X1 0H7孔的底孔。用9 .8钻头扩2X 10H7孔。用 15锪钻锪出4X 15沉孔。用10 H7加工出2X1 0H7孔。表1 5数控加工刀具卡单位数控加工刀具卡片产品名称零件图号零件名称程序编号序号刀具号刀具名称刀具补偿值刀补号直径长度半径长度半径长度1T01中心钻 3mm2T0 2麻花钻9 mm3T 0 3麻花钻9 .8mm4T04锪钻 15 m m5T05铰刀10mm表1-6数控加工工序卡单位数控加工工序卡片产品名称零件名称材料零件图号

20、工序号程序编号夹具名称夹具编号设备名称编制审核工步号工步内容刀具号刀具规格主轴转速进给速度背吃刀量/ (r /mi n )/(m m/m i n)/mml钻所有孔的中心孔T0 13 mm中心钻20 0 08024X9孔和2 xl 0H7孔的底孔T02 9mm麻花钻6001003扩 2X1 0H7 孑LT03 9.8mm麻花钻8001 0 04锪4X 15沉孔T04 1 5 m m锪钻5001005铰 2X 10H7 孔T05 10m m铰刀20 0503.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。由于底面和40H8内腔已在前面工序加工完毕，本工序可以 40H8内腔和底面为定位面

21、，侧面加防转销限制六 个自由度,用压板夹紧。(4)程序编制在 40H 7内孔中心建立工件坐标系,Z轴原点设在端盖底面上。利用偏心式寻边器 找正X、Y轴零点，装上中心钻头，完成Z轴的对刀。孔加工的安全平面设置在端盖顶面 以上50mn#( Z坐标为80m m) ;R点平面设置在沉孔上表面 5mm处(Z坐标为20mm) 程序如下：O000 1;N10 G1 7 G 21 G4 0 G 5 4 G80 G90 G94N2 0 G0 0 Z8 0. 0 M07;N30 M03 S 20 00 ;N4 0 G9 8 G81 X28. 28 Y28.2中心孔N50 X0 Y40.0 ;N60 X-28.28

22、 Y 2 8.2 8 ;N70Y-28. 2 8;N80 X0 Y-4 0 .0 ;N90 X2 8 .28 Y-28 . 28;N100 G00 Z180.0 M 09;Nil 0 M 05;N120 M00;N130 MO 3 S 6 0 0 ;N140 G00 Z80.0 M 0 7;N150 G 98 G81 X28.孔N160 X0 Y40.0;Nl 70 X-28.2 8 Y 2N180 Y- 2 8. 2 8 ;N190 X 0 Y- 4 0.程序初始化刀具定位到安全平面，启动主轴8 R20.0 Z12.0 F1 0 0;钻出六个孔的刀具抬到手工换刀高度程序暂停,手工换T2刀，换转速2 8 Y2 8 . 2 88 .2 8 ;N20 0 X2 8. 28 Y 28.2 8 ;N2 10 G0 0 Z l 80. 0M09;N220 M05;N230 M00 ;N240 MO 3 S8 0 0;N250 G 00 Z 8 0.0 M 0 7 ;R2