《数控铣削编程与操作 项目教程》-项目５

任务1普通孔的数控铣削编程与加工5.1.1任务书

(1)任务要求:普通孔的数控铣削编程与加工。

(2)数控系统:采用FANUC一0i数控系统。

(3)软件要求:上海宇龙软件有限公司开发的数控加工仿真系统。(4)任务内容:完成如图5.1.1所示零件的加工。已知毛坯材料为45号钢，毛坯尺寸为100mmx100mmx80mm,6个表面均能满足粗糙度要求。根据零件图要求，制定零件加工工艺，编写零件加工程序，首先进行仿真加工，然后在数控铣床上进行实际加工，并对加工后的零件进行检测、评价。(5)任务提交:在数控加工仿真系统中完成图5.1.1零件的仿真加工。下一页返回任务1普通孔的数控铣削编程与加工(6)评价标准:见表5.1.1。５.１.２任务准备５.１.２.１编程前的准备１）零件图分析该零件毛坯的６个表面已经满足使用要求，只需要在上表面钻出４个直径１２ｍｍ、深３０ｍｍ的孔就可以。尺寸精度约为ＩＴ１０，表面粗糙度要求为Ｒａ１２.５μｍ，没有几何公差项目的要求，整体加工要求不高。２）建立工件坐标系上一页下一页返回任务1普通孔的数控铣削编程与加工以零件上表面中心点作为工件坐标系原点，建立工件坐标系，如图５.１.１所示。３）确定加工方式根据图样加工要求，可以采用麻花钻钻削加工完成。４）装夹方式的确定加工上表面时，选用平口虎钳装夹，工件上表面高出钳口约１５ｍｍ。５）刀具及切削用量根据加工要求，拟用直径１２ｍｍ的麻花钻完成加工任务。刀具参数见刀具卡片表５.１.２。上一页下一页返回任务1普通孔的数控铣削编程与加工所选刀具如图５.１.２所示。切削用量见表５.１.３。６）走刀路线的确定加工此零件，刀具铣削平面路线如图５.１.３所示。（１）刀具沿着Ｚ轴快速定位至Ｚ２００.０位置。（２）刀具沿着Ｘ轴和Ｙ轴快速定位到１点（Ｘ－３５.０，Ｙ－３５.０）。（３）刀具快速落至Ｚ３.０处。（４）刀具按照顺时针方向１—２—３—４钻削４个孔。（５）刀具沿着Ｚ轴快速升至Ｚ２００.０处。上一页下一页返回任务1普通孔的数控铣削编程与加工７）基点坐标计算根据图５.１.３，计算各基点的坐标值，见表５.１.４。５.１.２.２编写加工程序此平面的加工程序见表５.１.５。５.１.３任务实施５.１.３.１仿真加工仿真加工按照如下顺序进行：选择机床—控制系统选择上一页下一页返回任务1普通孔的数控铣削编程与加工ＦＡＮＵＣ－０ｉ系统—机床类型选择标准铣床—机床回参考点—定义毛坯—安装毛坯—安装刀具—对刀操作—编辑加工程序—检查运行轨迹—自动加工—检测工件。仿真加工后的零件如图５.１.４所示。５.１.３.２机床加工（１）准备机床。（２）安装工件。（３）刀具准备。（４）程序准备。（５）对刀操作。上一页下一页返回任务1普通孔的数控铣削编程与加工（６）验证程序。（７）自动加工。（８）零件检测。５.１.４知识包５.１.４.１普通孔加工工艺１）孔的分类内孔表面是机械零件的一种重要表面，在机械零件中有多种多样的孔，按孔的形状可分为圆柱形孔、圆锥形孔、螺纹形孔和成形孔等；常见的圆柱形孔又有普通孔和深孔之别，长径比大于５的孔为深孔，深孔很难加工；常见的成形孔有方孔、六边形孔、花键孔等。上一页下一页返回任务1普通孔的数控铣削编程与加工本项目主要讨论的是圆柱形孔和螺纹形孔的数控加工方法。２）孔的技术要求在ＣＮＣ铣床和加工中心上加工孔时，孔的形状和直径由刀具来控制，孔的位置和加工深度则由程序来控制。圆柱形孔在整个机器零件中起着支承、定位和保持装配精度的重要作用，因此，对加工圆柱形孔有以下技术要求。（１）尺寸精度。配合孔的尺寸精度要求控制在ＩＴ６～ＩＴ８，精度要求较低的孔一般控制在ＩＴ１１。（２）形状精度。孔的形状精度，主要是指圆度、圆柱度及孔轴心线的直线度，一般应控制在孔径公差以内。上一页下一页返回任务1普通孔的数控铣削编程与加工对于精度要求较高的孔，其形状精度应控制在孔径公差的１／３～１／２。（３）位置精度。一般有各孔距间误差、各孔的轴心线对端面的垂直度允差和平行度允差等。（４）表面粗糙度。孔的表面粗糙度要求一般在Ｒａ１２.５～０.４μｍ。３）普通孔加工工艺孔加工是最常见的零件结构加工之一，孔加工工艺内容广泛，包括钻削、扩孔、铰孔、锪孔、攻丝、镗孔等孔加工工艺方法。上一页下一页返回任务1普通孔的数控铣削编程与加工与外圆表面加工相比，孔加工的条件要差得多，加工孔要比加工外圆困难。这是因为：•用定尺寸刀具加工孔时，孔加工的尺寸往往直接取决于刀具的相应尺寸，刀具的制造误差和磨损将直接影响孔的加工精度；•加工孔时，切削区在工件内部，排屑及散热条件差，加工精度和表面质量都不易控制。（１）钻孔。在零件上用钻头钻孔主要有两种方式：一种方式是钻头回转，零件固定不回转，如在普通台式钻床、摇臂钻、镗床上钻孔；另一种方式则是零件回转而钻头不回转，如在车床上钻孔。上一页下一页返回任务1普通孔的数控铣削编程与加工这两种不同的钻孔方式所产生的误差不同，在钻床或镗床上钻孔，由于是钻头回转，刚性不强的钻头易引偏，被加工孔的中心线易偏移，但孔径不会发生变化。钻头的直径一般不超过７５ｍｍ，若钻孔径大于３０ｍｍ，通常采用两次钻削，即先用直径较小的钻头（被要求加工孔径尺寸的０.５～０.７倍）钻孔，再用孔径合适的钻头进行第二次扩钻，直到加工到所要求的直径，以减小进给力。钻头钻孔的加工精度，一般可以达到ＩＴ１１～ＩＴ１３级，表面粗糙度为Ｒａ５.０～１２.５μｍ。（２）扩孔。上一页下一页返回任务1普通孔的数控铣削编程与加工扩孔是用扩孔钻扩大零件孔径的加工方法，既可以作为精加工（铰孔、镗孔）前的预加工，也可以作为要求不高的孔径最终加工。扩孔的加工精度，一般可以达到ＩＴ１０～ＩＴ１３级，表面粗糙度为Ｒａ０.３～３.２μｍ。扩孔除了可以加工圆柱孔之外，还可以用各种特殊形状的扩孔钻（亦称锪钻）来加工各种沉头座孔和锪平端面。锪钻的前端常带有导向柱，用于加工孔导向。扩孔钻与麻花钻相似，但刀齿数较多，没有横刃。与钻孔相比，扩孔具有下列特点：•扩孔钻齿数多（３～８个齿），导向性好，切削比较稳定。•扩孔钻没有横刃，切削条件好。上一页下一页返回任务1普通孔的数控铣削编程与加工•加工余量较小，容屑槽可以做得浅些，钻芯可以做得粗些，刀体强度和刚性较好。（３）铰孔。铰孔是用铰刀对未淬火孔进行精加工的一种孔径的加工方法。铰孔的加工精度，一般可以达到ＩＴ６～ＩＴ１０级，表面粗糙度为Ｒａ０.４～０.２μｍ。与磨孔和镗孔相比，铰孔生产率高，容易保证孔的精度；但铰孔不能校正孔轴线的位置误差，孔的位置精度应由前道工序保证。铰孔不宜加工阶梯孔和盲孔。在模具制造加工中，一般用手工铰孔，其优点是切削速度慢，不易升温和产生积屑瘤，切削时无振动，容易控制刀具中心位置。上一页下一页返回任务1普通孔的数控铣削编程与加工因此当孔的精度要求很高时，主要用手工铰孔，或用机床粗铰再用手工精铰。５.１.４.２孔加工循环动作钻孔、铰孔、攻丝以及镗孔加工时，孔加工路线主要包括Ｘ、Ｙ方向的点到点的点定位路线，Ｚ方向的切削运动。所有孔加工运动过程类似，其过程主要包括以下６个动作，如图５.１.５所示。（１）Ａ→Ｂ刀具快速定位到孔加工循环起始点Ｂ。（２）Ｂ→Ｒ刀具沿Ｚ方向快速运动到参考平面Ｒ。（３）Ｒ→Ｚ孔加工过程（如钻孔、镗孔、攻螺纹等）。上一页下一页返回任务1普通孔的数控铣削编程与加工（４）Ｚ点，孔底动作（如进给暂停、主轴停止、主轴准停、刀具偏移等）。（５）Ｚ→Ｒ刀具快速退回到参考平面Ｒ。（６）Ｚ→Ｂ刀具快速退回到初始平面Ｂ。在孔加工运动过程中，刀具运动涉及Ｚ向坐标的３个高度位置：初始平面高度，参考平面高度和钻削深度。孔加工工艺设计时，要对这３个高度位置进行适当选择。（１）初始平面。它是为安全点定位及安全下刀而规定的一个平面。安全平面的高度应能确保刀具高于所有的障碍物。上一页下一页返回任务1普通孔的数控铣削编程与加工当使用同一把刀具加工多个孔时，刀具在初始平面内的任意点定位移动应能保证刀具不会与夹具、工件凸台等发生干涉，特别防止快速运动中切削刀具与工件、夹具和机床的碰撞。（２）Ｒ点平面。它又叫Ｒ参考平面。这个平面是刀具下刀时，由快速进给转为切削进给的高度平面，即从Ｒ平面高度开始刀具处于切削状态。对于所有的孔加工固定循环都应该仔细地选择Ｒ平面的高度，如图５.１.５所示。高度值具体选择多少要根据零件、机床的具体情况选取，可参考以下几种情况：①在已加工表面上钻孔、镗孔、铰孔时，引入距离为１～３ｍｍ或２～５ｍｍ；上一页下一页返回任务1普通孔的数控铣削编程与加工②在毛坯面上钻孔、镗孔、铰孔，引入距离为５～８ｍｍ；③攻螺纹铣削时，引入距离为５～１０ｍｍ。（３）孔底平面。孔底平面决定孔的加工深度，加工孔时需要考虑钻尖的高度对孔深的影响，钻削盲孔时Ｚ值一般取孔深与钻尖高度之和（钻尖高度一般取０.３Ｄ，Ｄ为钻的直径），钻削通孔时Ｚ值一般取孔深加上（０.２～０.４）Ｄ。５.１.４.３普通孔加工固定循环指令孔加工运动可用Ｇ００、Ｇ０１编程指令表达，但为避免每次孔加工编程时，编写Ｇ００、Ｇ０１运动信息的重复，数控系统软件工程师把类似的孔加工步骤、顺序动作编写成预存储的微型程序，固化存储于计算机的内存里，该存储的微型程序就称为固定循环。上一页下一页返回任务1普通孔的数控铣削编程与加工孔加工固定循环指令可以简化编程，节省存储空间，使加工孔的程序变得简单很多。孔加工固定循环指令都是模态代码，一旦某个孔加工循环指令有效，在接下来所有的位置均采用该孔加工循环指令进行孔加工，直到用Ｇ８０取消孔加工循环为止。孔加工固定循环指令见表５.１.６。本任务中要钻削普通孔，主要详细介绍Ｇ８１、Ｇ８２、Ｇ８０指令。如果没有特殊说明，默认是在ＸＯＹ平面内加工孔。１）选择返回平面指令Ｇ９８、Ｇ９９Ｇ９８———返回初始平面，如图５.１.６（ａ）所示，是开机系统默认返回方式。上一页下一页返回任务1普通孔的数控铣削编程与加工Ｇ９９———返回Ｒ点平面，如图５.１.６（ｂ）所示。说明：（１）Ｇ９８和Ｇ９９代码只用于固定循环，它们的主要作用就是刀具在孔之间运动时绕开障碍物。障碍物包括夹具、零件的突出部分、未加工区域以及附件等。（２）采用固定循环进行孔系加工时，一般不用返回到初始平面，只有在全部孔加工完成后，或孔之间存在凸台或夹具等干涉件时，才回到初始平面。（３）Ｇ９８、Ｇ９９均为模态代码。２）钻孔加工循环指令Ｇ８１上一页下一页返回任务1普通孔的数控铣削编程与加工该指令一般用于加工孔深小于５倍直径的孔。•编程格式：Ｇ９０（Ｇ９１）Ｇ９８（Ｇ９９）Ｇ８１Ｘ＿Ｙ＿Ｚ＿Ｒ＿Ｆ＿Ｋ＿；•说明：（１）Ｇ９０、Ｇ９１指定循环指令中Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｒ是采用绝对坐标还是采用相对坐标编程，如果省略，则默认是采用Ｇ９０模式，建议尽量采用绝对坐标编程。（２）Ｇ９８、Ｇ９９用于选择孔加工完成后刀具返回初始平面还是Ｒ点平面。上一页下一页返回任务1普通孔的数控铣削编程与加工（３）Ｘ，Ｙ：为孔的位置坐标。（４）Ｚ：为孔底Ｚ坐标。（５）Ｒ：为参考平面上的Ｚ坐标。（６）Ｆ：为进给速度（ｍｍ／ｍｉｎ）。（７）Ｋ：孔加工重复次数。（８）Ｇ８１钻孔动作如图５.１.７所示，其动作过程如下：①钻头快速定位到孔加工循环起始点。②钻头沿Ｚ方向快速运动到参考平面Ｒ。③钻孔加工。上一页下一页返回任务1普通孔的数控铣削编程与加工④钻头快速退回到参考平面Ｒ或快速退回到初始平面。３）钻孔加工循环指令Ｇ８２•编程格式：Ｇ９０（Ｇ９１）Ｇ９８（Ｇ９９）Ｇ８２Ｘ＿Ｙ＿Ｚ＿Ｒ＿Ｐ＿Ｆ＿Ｋ＿；•说明：（１）Ｇ８２动作类似于Ｇ８１，唯一的区别是Ｇ８２在孔底增加了进给后的暂停动作，即当钻头加工到孔底位置时，刀具不作进给运动，保持旋转状态，暂停时间由Ｐ代码指定，使孔底表面更加光滑，在加工盲孔时可以减小孔底表面粗糙度。常用于锪孔或台阶孔或者盲孔的钻削加工。上一页下一页返回任务1普通孔的数控铣削编程与加工（２）Ｐ代码指定的时间单位是ｍｓ。４）钻孔加工循环指令Ｇ８０•编程格式：Ｇ８０；•说明：Ｇ８０指令用于取消孔加工固定循环用指令。另外，如在孔加工循环中出现０１组的Ｇ代码，如Ｇ００、Ｇ０１、Ｇ０２、Ｇ０３等，则孔加工方式也会自动取消。在使用孔加工固定循环指令时，应该注意以下几个问题：上一页下一页返回任务1普通孔的数控铣削编程与加工①在固定循环中,刀具在定位时的移动速度由前面指定移动指令Ｇ００或者Ｇ01决定，如果没有则按照机床预先设置的速度移动定位。②固定循环指令使用前应使主轴转动起来。③各固定循环指令中的参数均为非模态值，因此每句指令的各项参数应写全。在固定循环程序段中，“Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｒ”数据应至少写一个，否则不能加工孔。④控制主轴回转的固定循环指令（Ｇ74、Ｇ84、Ｇ86）中，如果连续加工一些孔间距较小或者初始平面到Ｒ点平面的距离比较短的孔，会出现在进入孔的切削动作前主轴还没有达到正常转速的情况，此时，应在各孔的加工动作之间插入Ｇ０４指令，以获得时间。上一页返回任务２深孔的数控铣削编程与加工５.２.１任务书任务要求：深孔的数控铣削编程与加工。（１）数控系统：采用ＦＡＮＵＣ－０ｉ数控系统。（２）软件要求：上海宇龙软件有限公司开发的数控加工仿真系统。（３）任务内容：对零件图５.２.１所示的５×ϕ８ｍｍ的通孔进行加工。已知毛坯材料为４５号钢，毛坯尺寸为１２０ｍｍ×１２０ｍｍ×５０ｍｍ，６个表面均能满足粗糙度要求。根据零件图要求，编写零件加工程序，首先进行仿真加工，然后在数控铣床上进行实际加工，并对加工后的零件进行检测、评价。下一页返回任务２深孔的数控铣削编程与加工（４）任务提交：在数控加工仿真系统中完成图５.２.１零件的仿真加工。（５）评价标准：见表５.２.１。５.２.２任务准备５.２.２.１编程前的准备１）零件图分析该零件孔深大于５倍的直径，显然这是深孔加工，深孔加工时需要考虑深孔加工的特点，选择合适的深孔刀具。２）建立工件坐标系上一页下一页返回任务２深孔的数控铣削编程与加工以零件上表面中心点作为工件坐标系原点，建立工件坐标系，如图５.２.１所示。３）确定加工方式根据图样加工要求，可以采用深孔钻钻削加工完成。４）装夹方式的确定加工上表面时，选用平口虎钳装夹，工件上表面高出钳口约１５ｍｍ，毛坯底部不能放垫铁等金属材料。５）刀具及切削用量根据加工要求，拟用直径８ｍｍ的深孔钻完成加工任务。刀具参数见刀具卡片表５.２.２。上一页下一页返回任务２深孔的数控铣削编程与加工所选刀具如图５.２.２所示。切削用量见表５.２.３。６）走刀路线的确定加工此零件，刀具铣削路线如图５.２.１所示。（１）刀具沿着Ｚ轴快速定位至Ｚ２００.０位置。（２）刀具沿着Ｘ轴和Ｙ轴快速定位到１点（Ｘ０，Ｙ０）。（３）刀具快速落至Ｚ３.０处。（４）刀具按照逆时针方向１—２—３—４—５钻削５个孔。（５）刀具沿着Ｚ轴快速升至Ｚ２００.０处。７）基点坐标计算上一页下一页返回任务２深孔的数控铣削编程与加工根据图５.２.１，计算各基点的坐标值，见表５.２.４。５.２.２.２编写加工程序此平面的加工程序见表５.２.５。５.２.３任务实施５.２.３.１仿真加工仿真加工按照如下顺序进行：选择机床—控制系统选择ＦＡＮＵＣ０ｉ系统—机床类型选择标准铣床—机床回参考点—定义毛坯—安装毛坯—安装刀具—对刀操作—编辑加工程序—检查运行轨迹—自动加工—检测工件。上一页下一页返回任务２深孔的数控铣削编程与加工仿真加工后的零件如图５.２.３所示。５.２.３.２机床加工（１）准备机床。（２）安装工件。（３）刀具准备。（４）程序准备。（５）对刀操作。（６）验证程序。（７）自动加工。（８）零件检测。上一页下一页返回任务２深孔的数控铣削编程与加工５.２.４知识包５.２.４.１深孔加工特点深孔加工就是对孔的长度与孔的直径比大于５的加工。一般的深孔多数情况下深径比Ｌ／ｄ≥１０。深孔加工时主要有以下几个问题：（１）排屑问题。钻深孔时产生的切屑多，排屑通道长，因此排屑困难。如果切屑不能及时排出，则会挤死在钻头刃沟里，不仅会影响加工精度，而且可能使钻头折断。（２）散热问题。钻深孔时钻头被工件和切屑包围起来，冷却液很难注至刀刃上，刀刃温度易升高，磨损较快，严重时甚至会烧坏，故应采取措施解决钻头工作部分的冷却问题。上一页下一页返回任务２深孔的数控铣削编程与加工（３）导向问题。深孔钻的刚性较差，孔又很深，钻削时容易产生偏斜，不仅影响钻孔精度而且容易引起钻头折断，所以必须解决好导向问题。５.２.４.２深孔加工刀具深孔加工时主要用的刀具有外排屑深孔钻、内排屑深孔钻、多刃内排屑深孔钻、喷吸钻、套料钻等。１）外排屑深孔钻冷却液以高压从钻杆内部打入到刀刃附近，起冷却和润滑作用，并将切屑从刀体的凹槽中冲出来。解决了深孔钻削的排屑与散热问题。为解决导向问题，将钻的切削刃分成两部分，钻尖与钻头中心偏移一个距离。上一页下一页返回任务２深孔的数控铣削编程与加工切削时，两部分切削刃的径向力不等，使钻头上导向面较大的一边贴在孔壁上，从而保证具有良好的导向作用，并可防止孔径扩大。适用于加工ϕ２～２０ｍｍ、长径比大于１００、粗糙度为Ｒａ３.２～０.８μｍ、精度为ＩＴ８～ＩＴ１０的深孔。孔的直线性较好，但生产率比内排屑深孔钻稍低。２）内排屑深孔钻切削液由钻杆外表面与工件孔壁之间的空隙进入切削区，切屑经钻头内部的排屑孔进入钻杆内部，向后排出，不会划伤已加工好的孔壁。从结构上可分为单刃、多刃、机夹式和可转位刀片式几种。上一页下一页返回任务２深孔的数控铣削编程与加工多刃（错齿）内排屑深孔钻是具有代表性的结构，适用于加工直径２０ｍｍ以上的深孔和深径比不超过１００的孔，加工精度可达ＩＴ９～ＩＴ７，表面粗糙度不超过Ｒａ３.２μｍ，生产效率较高。３）多刃内排屑深孔钻它的切削部分由几个硬质合金刀片组成，刀片交错地焊在刀体上。由于采取的是刀片分离结构，可以根据各处切削速度的不同而采用不同牌号的硬质合金刀片。各刀片还可磨出不同参数的断屑台，使切屑断屑可靠。钻头采用３个导向条，其位置可根据钻头的受力情况安排。上一页下一页返回任务２深孔的数控铣削编程与加工为了增加稳定性，使导向更加可靠，在钻头切削部分的稍后处又焊有４块导向条。导向条的材料一般可选用ＹＧ８硬质合金。４）喷吸钻喷吸钻又称喷射钻，是一种效率高、加工质量好的新型内排屑深孔钻。喷吸钻加工出的孔，精度可达ＩＴ１０～ＩＴ１７，表面粗糙度可达Ｒａ３.２～０.８μｍ，孔的直线性也较好。喷吸钻由钻头、内外钻杆、钻套等组成。喷吸钻适用于加工ϕ１６～６５ｍｍ的孔，冷却液的压力可稍低，其他性能与内排屑深孔钻相同。５）套料钻当钻削６０ｍｍ以上的深孔时，为节约材料，最好采用套料钻。上一页下一页返回任务２深孔的数控铣削编程与加工套料钻只切下一个环状孔而留下一个料芯，取出料芯尚可作其他用途。套料钻切除的金属量少，可明显提高生产率。套料钻钻削时排屑通道窄，能更好地解决排屑问题。套料钻一般只钻削通孔。钻削盲孔时应设计一套径向进刀装置，当孔钻完后取下料芯。５.２.４.３深孔加工固定循环指令１）高速深孔钻循环指令Ｇ７３该指令功能是采用间段进给（分多次进给），每次进给深度为Ｑ，最后一次进给深度≤Ｑ，退刀量为ｄ（由系统内部设定），直到孔底为止，如图５.２.４（ａ）所示。•编程格式：上一页下一页返回任务２深孔的数控铣削编程与加工Ｇ９０（Ｇ９１）Ｇ９８（Ｇ９９）Ｇ７３Ｘ＿Ｙ＿Ｚ＿Ｒ＿Ｑ＿Ｋ＿Ｆ＿；•说明：（１）格式中代码Ｇ９０、Ｇ９１、Ｇ９８、Ｇ９９、Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｒ、Ｋ、Ｆ功能与Ｇ８１格式中的功能相同。（２）在指令中Ｑ为每次进给深度。其动作过程如下：①钻头快速定位到孔加工循环起始点（Ｘ，Ｙ）。②钻头沿Ｚ方向快速运动到参考平面Ｒ。③钻孔加工，每次进给深度为Ｑ。④退刀，退刀量为ｄ，由系统内部设定。上一页下一页返回任务２深孔的数控铣削编程与加工⑤重复③和④，直至要求的加工深度。⑥钻头快速退回到参考平面Ｒ或快速退回到初始平面。２）深孔加工循环指令Ｇ８３该指令功能是采用间段进给（分多次进给），每次进给深度为Ｑ，最后一次进给深度≤Ｑ，退刀时每次都退到Ｒ参考面，直到孔底为止，如图５.２.４（ｂ）所示。•编程格式：Ｇ９０（Ｇ９１）Ｇ９８（Ｇ９９）Ｇ８３Ｘ＿Ｙ＿Ｚ＿Ｒ＿Ｑ＿Ｋ＿Ｆ＿；•说明：上一页下一页返回任务２深孔的数控铣削编程与加工（１）Ｇ８３指令通过Ｚ轴方向的间歇进给实现断屑与排屑的动作。（２）与Ｇ７３指令的不同之处在于：刀具间歇进给后快速回退到Ｒ点平面，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＋ｄ。上一页返回任务３孔的镗铣削编程与加工5.3.1任务书(1)任务要求:孔的锁铣削编程与加工。(2)数控系统:采用FANUC一0i数控系统。

(3)软件要求:上海宇龙软件有限公司开发的数控加工仿真系统。(4)任务内容:对零件图5.3.1所示孔进行编程加工。已知毛坯是实心件，材料为45号钢，尺寸为120mmx80mmx40mm,6个表面均能满足粗糙度要求。

(5)任务提交:在数控加工仿真系统中完成图5.3.1零件的仿真加工。

(6)评价标准:见表5.3.1.下一页返回任务３孔的镗铣削编程与加工５.３.２任务准备５.３.２.１编程前的准备１）零件图分析该零件在平面上铣削两个孔径不同的同轴孔，对孔的同轴度要求比较高。２）建立工件坐标系以零件上表面中心点作为工件坐标系原点，建立工件坐标系，如图５.３.１所示。３）确定加工方式因为毛坯是实心件，拟定该孔结构加工方法为：上一页下一页返回任务３孔的镗铣削编程与加工（１）钻中心孔。（２）ϕ２４钻头钻底孔。（３）镗孔ϕ２５Ｈ９。（４）镗孔ϕ３０Ｈ７。４）装夹方式的确定加工上表面时，选用平口虎钳装夹，工件上表面高出钳口约１５ｍｍ。５）刀具及切削用量根据加工方式选择合适的刀具，刀具参数见刀具卡片表５.３.２。切削用量见表５.３.３。上一页下一页返回任务３孔的镗铣削编程与加工６）走刀路线的确定加工此零件，刀具铣削路线如下：（１）ϕ３中心钻沿着Ｚ轴快速定位至Ｚ２００.０位置。（２）钻中心孔。（３）手动换刀ϕ２４钻头。（４）钻ϕ２４通孔。（５）手动换刀ϕ２５镗刀。（６）镗孔ϕ２５。（７）手动换刀ϕ３０镗刀。（８）镗孔ϕ３０。上一页下一页返回任务３孔的镗铣削编程与加工７）基点坐标计算根据图５.３.１，计算各基点的坐标值，见表５.３.４。５.３.２.２编写加工程序加工程序见表５.３.５。５.３.３任务实施５.３.３.１仿真加工仿真加工按照如下顺序进行：选择机床—控制系统选择ＦＡＮＵＣ０ｉ系统—机床类型选择标准铣床—机床回参考点—定义毛坯—安装毛坯—安装刀具—对刀操作—编辑加工程序—检查运行轨迹—自动加工—检测工件。上一页下一页返回任务３孔的镗铣削编程与加工仿真加工后的零件如图５.３.２所示。５.３.３.２机床加工（１）准备机床。（２）安装工件。（３）刀具准备。（４）程序准备。（５）对刀操作。（６）验证程序。（７）自动加工。（８）零件检测。上一页下一页返回任务３孔的镗铣削编程与加工５.３.４知识包５.３.４.１镗孔加工概述１）镗孔加工要求镗孔是加工中心的主要加工内容之一，它能精确地保证孔系的尺寸精度和几何精度，并纠正上道工序的误差。通过镗削加工的圆柱孔，大多数是机器零件中的主要配合孔或支承孔，所以有较高的尺寸精度要求。一般配合孔的尺寸精度要求控制在ＩＴ７～ＩＴ８，机床主轴箱体孔的尺寸精度为ＩＴ６，精度要求较低的孔一般控制在ＩＴ１１。上一页下一页返回任务３孔的镗铣削编程与加工对于精度要求较高的支架类、套类零件的孔以及箱体类零件的重要孔，其形状精度应控制在孔径公差的１／３～１／２。镗孔的孔距间误差一般控制在０.０２５～０.０６０ｍｍ，两孔轴心线平行度误差控制在０.０３～０.１０ｍｍ。镗削表面粗糙度，一般是Ｒａ１.６～０.４μｍ。２）镗孔加工方法孔的镗削加工往往要经过粗镗、半精镗、精镗工序的过程。粗镗、半精镗、精镗工序的选择，决定于所镗孔的精度要求、工件的材质及工件的具体结构等因素。（１）粗镗。上一页下一页返回任务３孔的镗铣削编程与加工粗镗是圆柱孔镗削加工的重要工艺过程，它主要是对工件的毛坯孔（铸、锻孔）或对钻、扩后的孔进行预加工，为下一步半精镗、精镗加工达到要求奠定基础，并能及时发现毛坯的缺陷（裂纹、夹砂、砂眼等）。粗镗后一般留单边２～３ｍｍ作为半精镗和精镗的余量。对于精密的箱体类工件，一般粗镗后还应安排回火或时效处理，以消除粗镗时所产生的内应力，最后再进行精镗。由于在粗镗中采用较大的切削用量，故在粗镗中产生的切削力大、切削温度高，刀具磨损严重。上一页下一页返回任务３孔的镗铣削编程与加工为了保证粗镗的生产率及一定的镗削精度，要求粗镗刀应有足够的强度，能承受较大的切削力，并有良好的抗冲击性能；粗镗要求镗刀有合适的几何角度，以减小切削力，并有利于镗刀的散热。（２）半精镗。半精镗是精镗的预备工序，主要是解决粗镗时残留下来的余量不均部分。对精度要求高的孔，半精镗一般分两次进行：第一次主要是去掉粗镗时留下的余量不均匀的部分；第二次是镗削余下的余量，以提高孔的尺寸精度、形状精度及减小表面粗糙度。半精镗后一般留精镗余量为０.３～０.４ｍｍ（单边），对精度要求不高的孔，粗镗后可直接进行精镗，不必设半精镗工序。上一页下一页返回任务３孔的镗铣削编程与加工（３）精镗。精镗是在粗镗和半精镗的基础上，用较高的切削速度、较小的进给量，切去粗镗或半精镗留下的较少余量，准确地达到图纸规定的内孔表面。粗镗后应将夹紧压板松一下，再重新进行夹紧，以减少夹紧变形对加工精度的影响。通常精镗背吃刀量大于等于０.０１ｍｍ，进给量大于等于０.０５ｍｍ／ｒ。３）镗孔方式镗孔有三种不同的加工方式。（１）工件旋转，刀具作进给运动。在车床上镗孔大都属于这种镗孔方式。上一页下一页返回任务３孔的镗铣削编程与加工工艺特点是：加工后孔的轴心线与工件的回转轴线一致，孔的圆度主要取决于机床主轴的回转精度，孔的轴向几何形状误差主要取决于刀具进给方向相对于工件回转轴线的位置精度。这种镗孔方式适于加工与外圆表面有同轴度要求的孔。（２）刀具旋转，工件作进给运动，镗床主轴带动镗刀旋转，工作台带动工件作进给运动。（３）刀具旋转并作进给运动。采用这种镗孔方式镗孔，镗杆的悬伸长度是变化的，镗杆的受力变形也是变化的，靠近主轴箱处的孔径大，远离主轴箱处的孔径小，形成锥孔。此外，镗杆悬伸长度增大，主轴因自重引起的弯曲变形也增大，被加工孔轴线将产生相应的弯曲。这种镗孔方式只适于加工较短的孔。上一页下一页返回任务３孔的镗铣削编程与加工４）镗孔的工艺特点及应用范围镗孔和钻、扩、铰工艺相比，孔径尺寸不受刀具尺寸的限制，且镗孔具有较强的误差修正能力，可通过多次走刀来修正原孔轴线偏斜误差，而且能使所镗孔与定位表面保持较高的位置精度。镗孔和车外圆相比，由于刀杆系统的刚性差、变形大，散热排屑条件不好，工件和刀具的热变形比较大，镗孔的加工质量和生产效率都不如车外圆高。综上分析可知，镗孔的加工范围广，可加工各种不同尺寸和不同精度等级的孔，对于孔径较大、尺寸以及位置精度要求较高的孔和孔系，镗孔几乎是唯一的加工方法。上一页下一页返回任务３孔的镗铣削编程与加工镗孔的加工精度为ＩＴ８～ＩＴ１０，表面粗糙度为Ｒａ６.３～０.８μｍ。镗孔可以在镗床、车床、铣床等机床上进行，具有机动灵活的优点，生产中应用十分广泛。在大批大量生产中，为提高镗孔效率，常使用镗模。５.３.４.２镗刀及选用加工中心用的镗刀，就其切削部分而言，与外圆车刀没有本质的区别，但在加工中心上进行镗孔通常采用悬臂式加工，因此要求镗刀有足够的刚性和较好的精度。为适应不同的切削条件，镗刀有多种类型。按镗刀的切削刃数量可分为单刃镗刀、双刃镗刀、微调镗刀。１）单刃镗刀上一页下一页返回任务３孔的镗铣削编程与加工大多数单刃镗刀制成可调结构。图５.３.３所示分别为用于镗削通孔、阶梯孔和盲孔的单刃镗刀，调节螺钉１用于调整尺寸，紧固螺钉２起锁紧作用。单刃镗刀刚性差，切削时易引起振动，所以镗刀的主偏角选得较大，以减少径向力。上述结构通过镗刀移动来保证加工尺寸，调整麻烦，效率低，只能用于单件小批生产，但单刃镗刀结构简单，适应性较广，因而应用广泛。２）双刃镗刀简单的双刃镗刀就是镗刀的两端有一对对称的切削刃同时参与切削，其优点是可以消除径向力对镗杆的影响，可以有较大的切削用量，对刀杆刚度要求低，不易振动，所以切削效率高。上一页下一页返回任务３孔的镗铣削编程与加工图５.３.４所示为近年来广泛使用的双刃机夹镗刀，其刀片更换方便，不需重磨，易于调整，对称切削镗孔的精度较高。同时，与单刃镗刀相比，双切镗刀每转进给量可提高一倍左右，生产率高。大直径的镗孔加工可选用可调双刃镗刀，其镗刀头部可作大范围的更换调整，最大镗孔直径可达１０００ｍｍ。３）微调镗刀加工中心常用如图５.３.５所示的微调镗刀。这种镗刀的径向尺寸可以在一定范围内调整，其读数值可达０.０１ｍｍ。调整尺寸时，先松开拉紧螺钉，然后转动带刻度盘的调整螺母，待刀头调至所需尺寸，再拧紧螺钉。上一页下一页返回任务３孔的镗铣削编程与加工此种镗刀的结构比较简单，精度较高，通用性强，刚性好。５.３.４.３镗孔加工固定循环指令１）铰（镗）孔加工循环指令Ｇ８５•编程格式：Ｇ９０（Ｇ９１）Ｇ９８（Ｇ９９）Ｇ８５Ｘ＿Ｙ＿Ｚ＿Ｒ＿Ｋ＿Ｆ＿；•说明：（１）各参数的意义同Ｇ８１。（２）其动作过程如图５.３.６所示：①镗刀快速定位到镗孔加工循环起始点（Ｘ，Ｙ）；上一页下一页返回任务３孔的镗铣削编程与加工②镗刀沿Ｚ方向快速运动到参考平面Ｒ；③镗孔加工；④镗刀以进给速度退回到参考平面Ｒ或初始平面。２）粗镗孔加工循环指令Ｇ８６•编程格式：Ｇ９０（Ｇ９１）Ｇ９８（Ｇ９９）Ｇ８６Ｘ＿Ｙ＿Ｚ＿Ｒ＿Ｋ＿Ｆ＿；•说明：（１）与Ｇ８５的区别是：在到达孔底位置后，主轴停止，并快速退出。各参数的意义同Ｇ８５。上一页下一页返回任务３孔的镗铣削编程与加工（２）其动作过程如图５.３.７所示：①镗刀快速定位到镗孔加工循环起始点（Ｘ，Ｙ）；②镗刀沿Ｚ方向快速运动到参考平面Ｒ；③镗孔加工；④主轴停，镗刀快速退回到参考平面Ｒ或初始平面。３）背镗循环指令Ｇ８７•编程格式：Ｇ９０（Ｇ９１）Ｇ９８（Ｇ９９）Ｇ８７Ｘ＿Ｙ＿Ｚ＿Ｒ＿Ｑ＿Ｋ＿Ｆ＿；•说明：上一页下一页返回任务３孔的镗铣削编程与加工（１）各参数的意义同Ｇ７６。（２）其动作过程如图５.３.８所示：①镗刀快速定位到镗孔加工循环起始点（Ｘ，Ｙ）；②主轴准停，刀具沿刀尖的反方向偏移；③快速运动到孔底位置；④刀尖正方向偏移回加工位置，主轴正转；⑤刀具向上进给，到参考平面Ｒ；⑥主轴准停，刀具沿刀尖的反方向偏移Ｑ值；⑦镗刀快速退出到初始平面；⑧沿刀尖正方向偏移；上一页下一页返回任务３孔的镗铣削编程与加工４）镗孔加工循环指令Ｇ８８•编程格式：Ｇ９０（Ｇ９１）Ｇ９８（Ｇ９９）Ｇ８８Ｘ＿Ｙ＿Ｚ＿Ｒ＿Ｐ＿Ｋ＿Ｆ＿；•说明：该指令Ｘ、Ｙ轴定位后，以快速进给移动到Ｒ点。接着由Ｒ点进行镗孔加工。镗孔加工完成，则暂停后停止主轴，以手动由Ｚ点向Ｒ点退出刀具。由Ｒ点向起始点，主轴正转快速进给返回，如图５.３.９所示。５）镗孔加工循环指令Ｇ８９•编程格式：上一页下一页返回任务３孔的镗铣削编程与加工Ｇ９０（Ｇ９１）Ｇ９８（Ｇ９９）Ｇ８９Ｘ＿Ｙ＿Ｚ＿Ｒ＿Ｐ＿Ｋ＿Ｆ＿；•说明：（１）与Ｇ８５的区别是：在到达孔底位置后，进给暂停，“Ｐ”为暂停时间（ｍｓ），各参数的意义同Ｇ８５。（２）其动作过程如图５.３.１０所示：①镗刀快速定位到镗孔加工循环起始点（Ｘ，Ｙ）。②镗刀沿Ｚ方向快速运动到参考平面Ｒ。③镗孔加工。④进给暂停。上一页下一页返回任务３孔的镗铣削编程与加工⑤镗刀以进给速度退回到参考平面Ｒ或初始平面。６）精镗循环指令Ｇ７６所谓精镗孔加工，就是指将工件上原有的孔进行扩大或精密化。它的特征是修正下孔的偏心，获得精确的孔的位置，取得高精度的圆度、圆柱度和表面光洁度。所以，镗孔加工作为一种高精度加工法往往被使用在最后的工序上。•编程格式：Ｇ９０（Ｇ９１）Ｇ９８（Ｇ９９）Ｇ７６Ｘ＿Ｙ＿Ｚ＿Ｒ＿Ｐ＿Ｑ＿Ｋ＿Ｆ＿；上一页下一页返回任务３孔的镗铣削编程与加工•说明：（１）与Ｇ８５的区别是：Ｇ７６在孔底有３个动作：进给暂停、主轴准停（定向停止）、刀具沿刀尖的反向偏移Ｑ值，然后快速退出。这样保证刀具不划伤孔的表面。“Ｐ”为暂停时间（ｍｓ），“Ｑ”为偏移值，其余各参数的意义同Ｇ８５。（２）其动作过程如图５.３.１１所示：①镗刀快速定位到镗孔加工循环起始点（Ｘ，Ｙ）。②镗刀沿Ｚ方向快速运动到参考平面Ｒ。③镗孔加工。④进给暂停、主轴准停、刀具沿刀尖的反向偏移。⑤镗刀快速退出到参考平面Ｒ或初始平面。上一页返回任务４螺纹孔的数控铣削编程与加工5.4.1任务书(1)任务要求:螺纹孔的数控铣削编程与加工。

(2)数控系统:采用FANUC一0i数控系统。

(3)软件要求:上海宇龙软件有限公司开发的数控加工仿真系统。

(4)任务内容:零件如图5.4.1所示。对图中的4个通孔攻螺纹，主轴转速S为150r/min。已知毛坯为实心件，材料为45号钢，尺寸为90mmx90mmx20mm,6个表面均能满足粗糙度要求。根据零件图要求，编写零件加工程序。（５）任务提交：在数控加工仿真系统中完成图５.４.１所示零件的仿真加工。下一页返回任务４螺纹孔的数控铣削编程与加工（６）评价标准：见表５.４.１。５.４.２任务准备５.４.２.１编程前的准备１）零件图分析由于是在实心体毛坯上攻螺纹，首先需要钻底孔，然后用螺纹刀加工螺纹。２）建立工件坐标系以零件上表面中心点作为工件坐标系原点，建立工件坐标系，如图５.４.１所示。３）确定加工方式上一页下一页返回任务４螺纹孔的数控铣削编程与加工根据图样加工要求，先用钻头钻出底孔，再攻螺纹。４）装夹方式的确定加工上表面时，选用平口虎钳装夹，工件上表面高出钳口约５ｍｍ，毛坯底部不能放垫铁等金属材料。５）刀具及切削用量根据加工要求，拟用直径１０ｍｍ的麻花钻完成底孔加工任务，再用Ｍ１２×１.５的丝锥攻螺纹。刀具参数见刀具卡片表５.４.２。所选刀具如图５.４.２所示。切削用量见表５.４.３。６）走刀路线的确定上一页下一页返回任务４螺纹孔的数控铣削编程与加工加工此零件，刀具铣削路线如图５.４.１所示。（１）刀具沿着Ｚ轴快速定位至Ｚ２００.０位置。（２）刀具沿着Ｘ轴和Ｙ轴快速定位到１点（Ｘ－３３.０，Ｙ３３.０）。（３）刀具快速落至Ｚ３.０处。（４）刀具按照顺时针方向１—２—３—４钻削４个孔。（５）刀具沿着Ｚ轴快速升至Ｚ２００.０处。（６）换刀。（７）用丝锥按照顺时针方向１—２—３—４攻螺纹孔。上一页下一页返回任务４螺纹孔的数控铣削编程与加工７）基点坐标计算根据图５.４.１，计算各基点的坐标值，见表５.４.４。５.４.２.２编写加工程序攻螺纹加工程序见表５.４.５。５.４.３任务实施５.４.３.１仿真加工仿真加工按照如下顺序进行：选择机床—控制系统选择ＦＡＮＵＣ－０ｉ系统—机床类型选择标准铣床—机床回参考点—定义毛坯—安装毛坯—安装刀具—对刀操作—编辑加工程序—检查运行轨迹—自动加工—检测工件。上一页下一页返回任务４螺纹孔的数控铣削编程与加工５.４.３.２机床加工（１）准备机床。（２）安装工件。（３）刀具准备。（４）程序准备。（５）对刀操作。（６）验证程序。（７）自动加工。（８）零件检测。上一页下一页返回任务４螺纹孔的数控铣削编程与加工５.４.４知识包５.４.４.１螺纹孔加工工艺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：对铸铁和塑性小的材料：２）盲孔螺纹底孔深度盲孔螺纹底孔深度的计算方法如下：盲孔螺纹底孔深度＝螺纹孔深度＋０.７ｄ上一页下一页返回任务４螺纹孔的数控铣削编程与加工３）攻螺纹刀具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