数控机床-第10章加工中心应用

10.1学会加工中心自动换刀10.1.1刀库形式

1.鼓盘式刀库鼓盘式刀库的形式如图10-1所示。鼓盘式刀库结构紧凑、简单，一般存放刀具不超过32把，在诸多形式刀库中，鼓盘式刀库在小型加工中心上应用得最为普遍。其特点是:鼓盘式刀库置于立式加工中心的主轴侧面，可用单臂或双手机械手在主轴和刀库间直接进行刀具交换，换刀结构简单，换刀时间短。但刀具单环排列，空间利用率低，如若要增大刀库容量，那么刀库外径必须设计得比较大，势必造成刀库转动惯量也大，则不利于自动控制。下一页返回10.1学会加工中心自动换刀2.链式刀库链式刀库如图10-2所示，适用于刀库容量较大的场合。链式刀库的特点是:结构紧凑，占用空间更小，链环可根据机床的总体布局要求配置成适当形式以利于换刀机构的工作。通常为轴向取刀，选刀时间短，刀库的运动惯量不像鼓盘式刀库那样大。可采用多环链式刀库增大刀库容量;还可通过增加链轮的数目，使链条折叠回绕，提高空间利用率。3.固定型格子盒式刀库固定型格子盒式刀库如图10-3所示。刀具分几排直线排列，由纵、横向移动的取刀机械手完成选刀运动。由于刀具排列密集，因此空间利用率高，刀库容量大。上一页下一页返回10.1学会加工中心自动换刀10.1.2刀具的选择方式按数控装置的刀具选择T指令，从刀库中将所需要的刀具转换到取刀位置，称为自动选刀。在刀库中选择刀具通常采用以下两种方法。

1.顺序选择刀具顺序选刀是在加工之前，将加工零件所需刀具按照加工工艺的先后顺序进行编号，刀具按编号依次插入刀库的刀套中，顺序不能有差错，加工时按排定的顺序选刀。上一页下一页返回10.1学会加工中心自动换刀2.任意选择刀具目前绝大多数的数控系统都具有任意选择刀具的功能。刀库中，刀具的排列顺序与工件加工顺序无关，数控系统根据程序T指令的要求任意选择所需要的刀具，相同的刀具可重复使用。任选刀具的换刀方式主要有:(1)刀具编码识别。

(2)刀套编码识别。

(3)软件记忆识别方式。上一页下一页返回10.1学会加工中心自动换刀3.任意选刀—刀具编码选刀方式它采用了一种特殊的刀柄结构，并对每把刀具编码。如图10-4所示，刀具柄部采用编码结构，刀库上有编码识别机构。由于每把刀具都具有自己的代码，因而刀具可以放在刀库中的任何一个刀座内。选刀时，刀具识别装置只需根据刀具上编码来识别刀具，而不必考虑刀座，这样不仅刀库中的刀具可以在不同的工序中多次重复使用，而且换下的刀具也不用放回原来的刀座，这对装刀和选刀都十分有利。但是由于每把刀具上都带有专用的编码系统，使得刀具、刀库和机械手的结构变得复杂。上一页下一页返回10.1学会加工中心自动换刀4.任意选刀—刀套编码选刀方式刀套编码方式是对刀库中的刀套进行编码，并将与刀套编码号相对应的编号刀具一一放入指定的刀套中，然后根据刀套的编码选取刀具。如图10-5所示，刀具根据编号一一对应存放在刀套中，刀套编号就是刀具号，通过识别刀套编号来选择对应编号的刀具。刀套编码方式的特点是只认刀套不认刀具，一把刀具只对应一个刀套，从一个刀套中取出的刀具必须放回同一刀套中，取送刀具十分麻烦，换刀时间长。当刀库选刀采用刀套编码方式控制时，要防止把刀具放入与编码不符的刀套内而引起的事故。上一页下一页返回10.1学会加工中心自动换刀5.任意选刀—软件选刀由于计算机技术的发展，可以利用软件选刀，它代替了传统的编码环和识刀器。在这种选刀与换刀的方式中，刀库中的刀具能与主轴上的刀具任意地直接交换，即随机换刀。软件随机换刀控制方式需要在PLC内部设置一个模拟刀库的数据表(见表10-1),表内设置的数据表地址与刀库的刀套位置号和刀具号相对应，这样，刀具号和刀库中的刀套位置一一对应，并记忆在数控系统的PLC中。上一页下一页返回10.1学会加工中心自动换刀

又因在刀库上装有位置检测装置(一般与电动机装在一起)，可以检测出每个刀套的位置。此后，随着加工换刀，换上主轴的新刀号以及还回刀库中的旧刀具号，均在PLC内部有相应的刀套号存储单元记忆，无论刀具放在哪个刀套内刀库都始终记忆着它的刀套号变化踪迹。这样，数控系统就可以实现刀具的任意取出并送回。上一页下一页返回10.1学会加工中心自动换刀10.1.3刀具换刀装置和交换方式数控机床的自动换刀装置中，实现刀库与机床主轴之间传递和装卸刀具的装置称为刀具交换装置。交换方式通常分为无机械手换刀和有机械手换刀两大类。下面就典型的换刀方法进行介绍。

1.无机械手换刀如图10-6所示的卧式加工中心，这是一种小型卧式加工中心，它的刀库在立柱的正前方上部，刀库轴线方向与机床主轴同方向，它采取无机械手的换刀方式。具体换刀过程见表10-2。无机械手换刀通常利用刀套编码识别方法控制换刀。上一页下一页返回10.1学会加工中心自动换刀2.有机械手换刀采用机械手进行刀具交换的方式应用最广泛，这是因为机械手换刀灵活，而且可以减少换刀时间。由于刀库及刀具交换方式的不同，换刀机械手也有多种形式，以手臂的类型来分，有单臂机械手，双臂机械手。常用的双臂机械手有钩手、插手、伸缩手等。如图10-7所示为常用的双臂机械手结构形式，这几种机械手能够完成抓刀、拔刀、回转、插刀、返回等一系列动作。为了防止刀具掉落，各机械手的活动爪都带有自镗机构。由于双臂回转机械手的动作比较简单，而且能够同时抓取和装卸机床主轴和刀库中的刀具，因此换刀时间进一步缩短。上一页下一页返回10.1学会加工中心自动换刀

机械手自动换刀的动作过程举例:

如表10-3中图例(a)，刀库与主轴方向相垂直，机械手为双臂机械钩手，一把待换刀具停在换刀位置上。自动换刀的动作过程，如表10-3中图例(a)~(f)所示的一次换刀循环过程及说明。10.1.4换刀程序的编制

1.顺序选刀方式的换刀程序使用顺序选刀方式的加工中心，要求CNC操作人员将所有刀具放置在刀库中与之编号相对应的刀位上。例如，1号刀具(程序中叫做TO1)必须放置在刀库中的1号刀座上，7号刀具(程序中叫做T07)必须放置在刀库中的7号刀座上，以此类推。上一页下一页返回10.1学会加工中心自动换刀

顺序选刀方式下，控制系统并不知道几号刀具在刀库的几号刀座中，它只是控制刀库顺序分度回转，CNC操作人员必须在调试中使刀具号与刀库刀座号匹配。换刀程序编程很简单，但应注意的是:程序用T指令选择的刀具号，就是当前要换到主轴上的刀具，例如:

换刀程序为:N67T04M06;或N67M06T04;

或N67T04;N68M06;上一页下一页返回10.1学会加工中心自动换刀

刀程序含义是:将4号刀具安装到主轴上。过程是:先把主轴中的旧刀具送回到它原来所在的刀座上去，刀库回转一个分度，选择顺序排定的新的刀具，再把当前选用的新刀具装到主轴上。顺序选刀方式下，T~和M06两指令应连续出现，和随机方式双臂机械手换刀的换刀程序编程不一样。

2.随机换刀类型的换刀程序对软件选刀方式下的双臂机械手换刀，是常用的随机换刀类型，程序T指令选择刀库中所需的刀具号，选刀动作可与机床当前使用刀具切削加工同时进行，刀库选刀完成则等待换刀指令M06。如在程序中实现从TO1->T02->T03刀具间的换刀的程序编制如下:上一页下一页返回10.1学会加工中心自动换刀上一页下一页返回10.1学会加工中心自动换刀上一页下一页返回见表10-4中图例及说明形象地显示了T02->T03换刀过程。10.1学会加工中心自动换刀10.1.5加工中心自动换刀程序

1.编写换刀子程序

CNC加工中心使用M06进行换刀。执行换刀前，应满足必要的换刀的条件，如机床原点复位、冷却液取消、主轴停以及其他功能相关的程序功能等，换刀的条件亦是换刀程序不可或缺的部分，建立正确的换刀条件需要多个的程序段。以普通的立式CNC加工中心，自动换刀为例，通常换刀程序应包括下列内容

(1)关闭冷却液。

(2)取消固定循环模式。

(3)取消刀具半径偏置。上一页下一页返回10.1学会加工中心自动换刀(4)主轴停止旋转。

(5)返回机床Z轴参考位置。

(6)取消偏置值。

(7)进行实际换刀。加工中心加工程序用多刀加工时，每次编写自动换刀程序内容通常都一样，因此可以把换刀程序编写换刀子程序，备主程序每次换刀时调用。如编成换刀子程序08888如下:上一页下一页返回10.1学会加工中心自动换刀上一页下一页返回10.1学会加工中心自动换刀2.主程序调用换刀子程序主程序调用换刀子程序格式如下：上一页下一页返回10.1学会加工中心自动换刀3.主程序调用换刀子程序和各刀加工子程序各把刀的加工程序一般模式成为:设置工作参数，加工的引入，加工过程，加工返回等阶段。甚至还可进一步把各把刀的加工程序作为子程序由主程序调用，可使主程序变得更为简洁、明了。主程序调用各刀的换刀子程序和加工子程序示例如下:上一页下一页返回10.1学会加工中心自动换刀上一页返回10.2钻孔、扩孔、锪孔加工工艺10.2.1孔加工概述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。如图10-8所示为需要孔切削加工工件的图样。在CNC铣床和加工中心上加工孔时，孔的形状和直径由刀具选择来控制，孔的位置和加工深度则由程序来控制。下一页返回10.2钻孔、扩孔、锪孔加工工艺孔加工的主要技术要求有:(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。对于精度要求较高的孔，其形状精度应控制在孔径公差的1/2~1/3。

(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之间。上一页下一页返回10.2钻孔、扩孔、锪孔加工工艺10.2.2实体上钻孔加工

1.实体上钻孔刀具用钻头在实体材料上加工孔的方法，称为钻孔。钻削时，工件固定，钻头安装在主轴上作旋转运动(主运动)，钻头沿轴线方向移动(进给运动)。在实体上钻孔刀具有普通麻花钻、可转位浅孔钻及扁钻等。

(1)麻花钻麻花钻是一种使用量很大的孔加工刀具。钻头主要用来钻孔，也可用来扩孔。麻花钻如图10-9(a)所示，柄部用于装夹钻头和传递扭矩，工作部分进行切削和导向。上一页下一页返回10.2钻孔、扩孔、锪孔加工工艺①柄部。根据柄部不同，麻花钻有莫氏锥柄和圆柱柄两种。②工作部分。工作部分又分为导向部分及切削部分。导向部分:麻花钻导向部分起导向、修光、排屑和输送切削液的作用，也是切削部分的后备。切削部分:如图10-9(d)所示，麻花钻的切削部分有两个主切削刃、两个副切削刃和一个横刃。上一页下一页返回10.2钻孔、扩孔、锪孔加工工艺(2)钻引正孔刀具在加工中心上钻孔，因无夹具钻模导向，受两切削刃上切削力不对称的影响，容易引起钻孔偏斜，因此一般钻深控制在直径的5倍以内。一般在用麻花钻钻削前，要先用中心钻，或刚性好的短钻头，打引正孔，用以准确确定孔中心的起始位置，并引正钻头，保证Z向切削的正确性。如图10-10所示刀具为常用于钻削引正孔的刀具，图10-10(a)是中心孔钻头，图10-10(b)刀尖角为一定角度的点钻，图10-10(c)是球头铣刀，球头面上具有延伸到中心的切削刃。上一页下一页返回10.2钻孔、扩孔、锪孔加工工艺(3)供应冷却液的钻头在实体材料上加工孔时，钻头处于封闭的状态下进行切削，传热、散热困难，为此，一些钻削刀具设计成钻头切削部为耐高温的硬质合金，并且钻头设计有一个或两个从刀柄通向切削点的孔，供应冷却液，钻头工作时，压缩空气、油或切削液要流入钻头。这种设计使得钻头在排屑的同时，切削点和工作区域得到冷却。钻深孔时这种钻头特别有用。供应冷却液的钻头如图10-11(a)所示。

(4)扁钻扁钻由于结构简单、刚性好及制造成本低，近年来在自动线及数控机床上也得到广泛应用。上一页下一页返回10.2钻孔、扩孔、锪孔加工工艺

整体式扁钻主要用于加工小尺寸的浅孔，特别是加工Φ0.03~Φ0.5mm的微孔。装配式扁钻如图10-11(b)，由两部分组成:扁钻刀杆和用螺钉安装到刀杆的扁钻刀片，用于加工大尺寸的浅孔。一般来说，当钻直径超过25mm的浅孔时，扁钻要比麻花钻更具优势。因为标准装配式扁钻刀杆可适用于多种刀片直径，扁钻上的磨损刀片可以重新磨刃，也可以直接更换新刀片。扁钻刀片有齿槽结构，起到断屑作用，有利于切屑的排除。上一页下一页返回10.2钻孔、扩孔、锪孔加工工艺(5)可转位硬质合金钻头可转位硬质合金刀片钻头如图10-11(c)所示，代表了CNC钻孔技术发展的最新成就。可转位硬质合金刀片钻头有时用来代替高速钢麻花钻，其钻孔速度要比高速钢麻花钻的钻孔速度高很多，适用于钻直径为16~80mm的孔。可转位硬质合金刀片钻头具有扁钻的全部优点，同时还可以更换(或换位)刀片。用这种钻头钻孔时的进给速度可以是麻花钻或扁钻的5~10倍。钻头的刚性很好，可保证钻孔的精度，有易于排屑的容屑槽，孔加工质量好，表面粗糙度一般可达Ra6.3~3.2μm。硬质合金刀片钻头需要较大的加工功率和流向刀具的高压冷却系统。硬质合金刀片还允许加工较硬的材料。用可转位硬质合金刀片钻头在实体工件上钻孔，加工孔的长径比宜控制在4:1以内。上一页下一页返回10.2钻孔、扩孔、锪孔加工工艺2.实体上钻孔加工特点、方法在实体材料上加工孔时，钻头是在半封闭的状态下进行切削的，散热困难，切削温度较高，排屑又很困难。同时切削量大，需要较大的钻削力，钻孔容易产生振动，容易造成钻头磨损。孔加工精度较低。在工件实体上钻孔，一般先加工孔口平面，再加工孔，刀具在加工过的平面上定位，稳定可靠，孔加工的编程数据容易确定，并能减小钻孔时轴线歪斜程度。在加工中心上，用麻花钻钻削前，要先打引正孔，避免两切削刃上切削力不对称的影响，防止钻孔偏斜。上一页下一页返回10.2钻孔、扩孔、锪孔加工工艺

对钻削直径较大的孔和精度要求较高的孔，宜先用较小的钻头钻孔至所需深度Z，再用较大的钻头进行钻孔，最后用所需直径的钻头进行加工，以保证孔的精度。在进行较深的孔加工时，特别要注意钻头的冷却和排屑问题，一般利用深孔钻削循环指令G83进行编程，可以工进一段后，钻头快速退出工件进行排屑和冷却，再工进，再进行冷却断续进行加工。上一页下一页返回10.2钻孔、扩孔、锪孔加工工艺3.选择钻削用量的原则钻孔时选择切削用量的基本原则是:在保证表面粗糙度前提下，在工艺系统强度和刚度的承受范围内，尽量先选较大的进给量，然后考虑刀具耐用度、机床功率等因素选用较大的切削速度。

(1)切削深度的选择。直径小于30mm的孔可一次钻出;直径为30~80mm的孔宜分为两次钻削，先用(0.5~0.7)D的钻头钻底孔(D为要求的孔径)，然后用直径为D的钻头将孔扩大。这样可减小切削深度，减小工艺系统轴向受力，并有利于提高钻孔加工质量。上一页下一页返回10.2钻孔、扩孔、锪孔加工工艺(2)进给量的选择。孔的精度要求较高和粗糙度值要求较小时，应取较小的进给量;钻孔较深、钻头较长、刚度和强度较差时，也应取较小的进给量。

(3)钻削速度的选择。当钻头的直径和进给量确定后，钻削速度应按钻头的寿命选取合理的数值，孔深较大时，钻削条件差，应取较小的切削速度。高速钢麻花钻的进给量选用可参考表10-5;高速钢麻花钻的切削速度选用可参考表10-6。上一页下一页返回10.2钻孔、扩孔、锪孔加工工艺4.钻孔时的冷却和润滑钻孔时，由于加工材料和加工要求不一，所用切削液的种类和作用也不一样。

(1)钻孔一般属于粗加工，又是半封闭状态加工，摩擦严重，散热困难，加切削液的目的应以冷却为主。

(2)在高强度材料上钻孔时，因钻头前刀面要承受较大的压力，故要求润滑膜有足够的强度，以减少摩擦和钻削阻力。因此，可在切削液中增加硫、二硫化钥等成分，如硫化切削油。

(3)在塑性、韧性较大的材料上钻孔，要求加强润滑作用，在切削液中可加入适当的动物油和矿物油。

(4)孔的精度要求较高和表面粗糙度值要求很小时，应选用主要起润滑作用的切削液。上一页下一页返回10.2钻孔、扩孔、锪孔加工工艺10.2.3扩孔加工用扩孔工具(如扩孔钻)扩大工件铸造孔和顶钻孔孔径的加工方法称为扩孔。

1.用麻花钻扩孔如果孔径较大或孔面有一定的表面质量要求，孔不能用麻花钻在实体上一次钻出，常用直径较小的麻花钻预钻一孔，然后用修磨的大直径麻花钻进行扩孔。由于扩孔时避免厂麻花钻横刃切削的不良影响，扩孔时可适当提高切削用量，同时，由于吃刀量的减小，使切屑容易排出，孔的粗糙度可减小。用麻花钻扩孔时，扩孔前的钻孔直径为所扩孔径的50%~70%，扩孔时的切削速度约为钻孔的1/2，进给量为钻孔的1.5~2倍。上一页下一页返回10.2钻孔、扩孔、锪孔加工工艺2.用扩孔钻扩孔为提高扩孔的加工精度，预钻孔后，在不改变工件与机床主轴相互位置的情况下，换上专用扩孔钻进行扩孔。这样可使扩孔钻的轴心线与已钻孔的中心线重合，使切削平稳，保证加下质量。扩孔钻对已有的孔进行再加工时，其加工质量及效率优于麻花钻。专用扩孔钻通常有3一4个切削刃，主切削刃短，刀体的强度和刚度好，导向性好，切削平稳。扩孔钻刀体上的容屑空间可通畅地排屑，因此可以扩盲孔。上一页下一页返回10.2钻孔、扩孔、锪孔加工工艺

对于在原铸孔、锻孔上进行扩孔，为提高质量，可先用镗刀镗出一段直径与扩孔钻相同的导向孔，然后再进行扩孔。这样可使扩孔钻在一开始进行扩孔时就有较好的导向，而不会随原有不正确的孔偏斜。扩孔钻的结构有高速钢整体式(如图10-12(a)所示);镶齿套式(如图10-12(b)所示);镶硬质合金套式(如图10-12(c)所示)。上一页下一页返回10.2钻孔、扩孔、锪孔加工工艺3.扩孔的余量与切削用量扩孔的余量一般为孔径的1/8左右，对于小于Φ25mm的孔，扩孔余量为1~3mm、较大的孔为3~9mm。扩孔时的进给量大小主要受表面质量要求的限制，切削速度受刀具耐用度的限制。10.2.4锪孔加工锪钻是用来加工各种沉头孔和锪平孔口端面的。锪钻通常通过其定位导向结构(如导向柱)来保证被锪的孔或端面与原有孔的同轴度或垂直度要求。上一页下一页返回10.2钻孔、扩孔、锪孔加工工艺1.捻钻简介锪钻一般分柱形锪钻、锥形锪钻和端面锪钻三种，如图10-13所示。

(1)柱形锪钻锪圆柱形埋头孔的锪钻称为柱形锪钻，其结构如图10-13(a)所示。柱形锪钻起主要切削作用的是端面刀刃，螺旋槽的斜角就是它的前角(γ0=β0=15°)，后角α0=8°。锪钻前端有导柱，导柱直径与工件已有孔为紧密的间隙配合，以保证良好的定心和导向。一般导柱是可拆的，也可以把导柱和锪钻做一体。上一页下一页返回10.2钻孔、扩孔、锪孔加工工艺(2)锥形锪钻锪锥形埋头孔的锪钻称为锥形锪钻，其结构如图10-13(b)所示。锥形锪钻的锥角按工件锥形埋头孔的要求不同，有60°,75°,90°,120°四种，其中90°的用得最多。锥形锪钻直径在12~60mm之间，齿数为4一12个，前角γO=0，后角α0=6°~8°

。为了改善钻尖处的容屑条件，每隔一齿将刀刃切去一块。

(3)端面锪钻专门用来锪平孔口端面的锪钻称为端面锪钻，如图10-13(c)所示。其端面刀齿为切削刃，前端导柱用来导向定心，以保证孔端面与孔中心线的垂直度。上一页下一页返回10.2钻孔、扩孔、锪孔加工工艺2.锪孔工作要点锪孔时存在的主要问题是所锪的端面或锥面出现振痕。锪孔时应注意以下事项:

锪孔时，进给量为钻孔的2~3倍，切削速度为钻孔的1/3~1/2。

(1)尽量选用较短的钻头来改磨锪钻，并注意修磨前面，减小前角，以防止扎刀和振动。还应选用较小后角，防止多角形。

(2)锪钢件时，因切削热量大，应在导柱和切削表面加切削液。

(3)精锪时，往往用较小的主轴的转速来锪孔，以减少振动而获得光滑表面。高速钢、硬质合金锪钻切削用量选用可参考表10-7。上一页返回10.3孔加工固定循环及编程实例10.3.1孔加工固定循环

1.孔加工固定循环的概念钻孔、铰孔、攻封以及镗削加工时，孔加工路线包括X,Y方向的点到点的点定位路线，Z轴向的切削运动。所有孔加工运动过程类似，其过程至少包括:(1)在安全高度刀具X,Y向快速点定位于孔加工位置。

(2)Z轴方向快速接近工件运动到切削的起点。

(3)以切削进给率进给运动到指定深度。

(4)刀具完成所有Z方向运动离开工件返回到安全的高度位置。一些孔的加工或有更多的动作细节。下一页返回10.3孔加工固定循环及编程实例

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。机床应用人员在编程时，可用系统规定的固定循环指令调用孔加工的全部动作。固定循环指令的使用方便孔加工编程，并减少程序段数。上一页下一页返回10.3孔加工固定循环及编程实例2.孔加工固定循环通用格式孔加工固定循环通用格式:其中:X,Y—孔加工定位位置;R—R点平面所在位置;Z—孔底平面的位置;Q—当有间隙进给时，刀具每次加工深度;在精镗或反镗孔循环中为退刀量;P—指定刀具在孔底的暂停时间，数字不加小数点，以m*作为时间单位;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。上一页下一页返回10.3孔加工固定循环及编程实例

孔加工循环的通用格式表达了孔加工所有可能的运动，如图10-14(a)所示，这些动作应由孔加工循环格式中相应的指令字描述。孔加工动作与孔加工固定循环通用格式中的指令字一一对应，见表10-8。

3.孔加工固定循环编程格式中的G指令

(1)孔加工固定循环【G73~G89】FANUC-0系统加工中心配备的固定循环功能，主要用于孔加工，包括钻孔、镗孔、攻螺纹等，调用固定循环的G指令有:G73,G74,G76,G81~G89,G80用于取消固定循环状态。指令各种不同类型的孔加工动作，见表10-9。上一页下一页返回10.3孔加工固定循环及编程实例(2)数据形式【G90/G91】

固定循环指令中地址R与地址Z的数据指定与G90或G91的方式选择有关。如图10-14(b)、(c)所示为G90或G91时的坐标计算方法。如图10-14(b)，所示，选择G90方式时，R与Z一律取相对Z向零点的绝对坐标值;

如图10-14(c)，所示，选择G91方式时，则R是指自初始面到R面的距离，Z是指自R点所在面到孔底平面的Z向距离。

X,Y地址的数据指定与G90或G91的方式选择也有关。G91模式下的X,Y数据值是相对前一个孔的X,Y方向的增量距离。上一页下一页返回10.3孔加工固定循环及编程实例(3)返回点平面指令【G98/G99】

由G98或G99决定刀具在返回时到达的平面，如图10-14(a)所示。如用G98时，则返回到初始平面，返回面高度由初始点的Z值指定。如用G99时，则返回时到达R点平面，返回面高度由R值指定。

G98和G99代码只用于固定循环，它们的主要作用就是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。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。上一页下一页返回10.3孔加工固定循环及编程实例4.固定循环中的Z向高度位置及选用在孔加工运动过程中，刀具运动涉及Z向坐标的三个高度位置:初始平面高度，R平面高度，钻削深度。孔加工工艺设计时，要对这三个高度位置进行适当选择。

(1)初始平面高度初始平面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它高于所有的障碍物。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。上一页下一页返回10.3孔加工固定循环及编程实例(2)R平面高度

R平面为刀具切削进给运动的起点高度，即从R平面高度开始刀具处于切削状态。由R一指定Z轴的孔切削起点的坐标。对于所有的循环都应该仔细地选择R平面的高度，通常选择在Z0平面上方1~5mm处。考虑到批量生产时，同批工件的安装变换等原因可能引起Z0面高度变化的因素，如果有必要，对R点高度设置进行调整。上一页下一页返回10.3孔加工固定循环及编程实例(3)钻削深度固定循环中必须包括切削深度，到达这一深度时刀具将停止进给。在循环程序段中以Z地址来表示深度，Z值表示切削深度的终点。编程中，固定循环中的Z值一定要使用通过精确计算得出的z向深度，Z向深度计算必须考虑的因素有:图样标注的孔的直径和深度;绝对或增量编程方法;切削刀具类型和刀尖长度;加工通孔时的工件材料厚度和加工盲孔时的全直径孔深要求;工件上方间隙量和加工通孔时在工件下方的间隙量等。上一页下一页返回10.3孔加工固定循环及编程实例5.钻孔循环G81与锪孔循环G82(1)指令格式钻孔循环:G81X~Y~Z~R~F~;锪孔循环:G82X~Y~Z~R~P~F~；(2)孔加工动作图解及说明如图10-15所示为G81,G82加工动作图解，指令应用说明如下:上一页下一页返回10.3孔加工固定循环及编程实例G81指令用于正常的钻孔，切削进给执行到孔底，然后刀具从孔底快速移动退回。

G82动作类似于G81，只是在孔底增加了进给后的暂停动作。因此，在盲孔加工中，可减小孔底表面粗糙度值。该指令常用于引正孔加工、锪孔加工。

(3)指令应用示例加工如图10-16所示工件的四个孔，工件坐标系如图设定。试用固定循环G81或G82指令编写孔加工程序。上一页下一页返回10.3孔加工固定循环及编程实例孔加工设计如下。(1)引正孔:Φ4中心孔钻打引正孔，用G82孔加工循环—T01(2)钻孔:用Φ10麻花钻头钻通孔，用G81孔加工循环—T02(3)钻孔:用Φ16麻花钻头钻盲孔，用G82孔加工循环—T03孔加工程序编制如下:上一页下一页返回10.3孔加工固定循环及编程实例上一页下一页返回10.3孔加工固定循环及编程实例6.深孔钻削循环G73,G83(1)指令格式高速深孔钻循环:G73X~Y~Z~R~Q~F~;深孔钻循环:G83X~Y~Z~R~Q~F~;(2)孔加工动作图解及说明如图10-17所示为G73,G83加工动作图解，指令应用说明如下:上一页下一页返回10.3孔加工固定循环及编程实例G73指令通过z轴方向的间歇进给可以较容易地实现断屑与排屑。指令中的Q值是指每一次的加工深度，为正值。G73中钻头退刀距离很小，在5~10mm之间。

G83指令同样通过Z轴方向的间歇进给来实现断屑与排屑的目的，但与G73指令不同的是，刀具间歇进给后快速回退到R点，再Z向快速进给到上次切削孔底平面上方距离为d的高度处，从该点处，快进变成工进，工进距离为(Q+d)。d值由机床系统指定，无须用户指定。Q值指定每次进给的实际切削深度，Q值越小所需的进给次数就越多，Q值越大则所需的进给次数就越少。上一页下一页返回10.3孔加工固定循环及编程实例(3)指令应用示例例:加工如图10-16所示的Φ10两个孔，试用G73或G83指令编制啄式深孔加工程序。加工分析:用Φ10麻花钻头钻削Φ10深50的孔，深径比达到5:1，用普通孔钻削循环G81加工难度较大，改用深孔啄式加工模式，通过间歇进给来实现断屑与排屑，并冷却，可改善加工条件，G73和G83编制通孔加工程序如下:上一页下一页返回10.3孔加工固定循环及编程实例(4)断续切削特点及应用对于太深而不能使用一次进给运动加工的孔，通常使用深孔钻，深孔钻削的加工方法也可以用于改善标准钻的工艺技术。以下是深孔钻方法在孔加工中的一些可能的应用:①深孔的钻削。②用于较硬材料的短孔加工时断屑。③清除堆积在钻头螺旋槽内的切屑。④钻头切削刃的冷却和润滑。上一页下一页返回10.3孔加工固定循环及编程实例7.固定循环的重复

L和K地址:在一些CNC控制器中用L或K地址来表示循环的重复次数。用K时一般以增量方式(G91)，以X,Y指令第一个孔位，然后可对等间距的相同孔进行重复钻削;若用G90时，则在相同的位置重复钻孔，显然这并没有什么意义。

上一页下一页返回10.3孔加工固定循环及编程实例8.固定循环的取消

G80取消所有的固定循环且可自动切换到G00快速运动模式，如下面实例中固定循环的取消:N34G80;N35X100Y-100;

程序段N35中并没有指定快速运动，它只是间接地表明这一点。这是一个标准的编程应用。当然也可编写成:上一页下一页返回10.3孔加工固定循环及编程实例N34G80;N35G00X100Y-100;

上述两个程序的结果完全一样，第二种方法表达清晰一些。或者写成:N34G80G00X100Y-100;01组准备功能G代码包括G00,GO1,G02,G03和G32。它们是主要的运动指令，且可以取消任何有效的固定循环。上一页下一页返回10.3孔加工固定循环及编程实例10.3.2孔加工工艺编程实例

1.工件孔加工要求分析如图10-8所示零件，毛坯尺寸:120x80x40，材料为45钢，正火处理，已完成120x80侧面轮廓、底平面、上表面、台阶及椭长圆轮廓加工，现需要加工:(1)钻削加工4xΦ12，保证尺寸公差IT11，并有如图所示的孔距位置精度要求，表面质量达到Ra6.3的要求，孔口面有C1.5的倒角。

(2)钻削加工Φ16H10的通孔加工，孔面达到Ra3.2的表面质量要求，并在此基础上加工。Φ24深10的沉头孔。上一页下一页返回10.3孔加工固定循环及编程实例2.加工方法分析

(1)通孔4xΦ12及孔口倒角加工分析由于4xΦ12的孔尺寸公差IT11,表面粗糙度为Ra6.3的要求，用先打引正孔一钻头钻孔加工方法就可以了，加工步骤及刀具选择如下。①引正孔:Φ18钻尖为90°的点钻打引正孔，并完成孔口倒角;用G82孔加工循环。②钻孔:4xΦ12麻花钻头钻通孔，用G81孔加工循环。上一页下一页返回10.3孔加工固定循环及编程实例(2)通孔Φ16H10的通孔及Φ24沉头孔加工工艺分析

Φ16的通孔加工，有H10尺寸精度、表面粗糙度为Ra6.3的要求，Φ24沉头孔为一般加下要求，选择加工过程:Φ18钻尖为90°的点钻打引正孔一Φ12麻花钻头钻通孔一Φ16扩孔钻扩孔一Φ24锪孔钻加工沉头孔。钻引正孔、锪孔钻加工沉头孔用G82孔加工循环，Φ12麻花钻头钻通孔、Φ16扩孔钻扩孔用G81孔加工循环。上一页下一页返回10.3孔加工固定循环及编程实例3.切削用量的计算零件材料为45钢。

(1)T01为Φ18钻尖为90°的点钻，刀具材料高速钢，进给量0.10mm/r,切削速度v=20m/min，则，主轴转速S=318v/D=318x20/18=350r/min;进给速度F=Sxf=350x0.35mm/min(2)T02为直径12mm麻花钻头，刀具材料高速钢，进给量0.lmm/r,切削速度v=20m/min则，S=318x20÷12≈300r/min;F=Sxf=550x0.1=55mm/min上一页下一页返回10.3孔加工固定循环及编程实例(3)T03为直径16mm扩孔钻，刀具材料高速钢，进给量0.2mm/r,切削速度v=15m/min则，5=318x15/16≈300r/min;F=Sxf=300x0.2=60mm/min。

(4)T04为Φ24锪孔钻，刀具材料高速钢，进给量0.2mm/r,切削速度v=15m/min则，S=318x15/24≈200r/min;F=Sxf=200x0.2=40mm/min

以上工艺总结成工序卡，见表10-10.上一页下一页返回10.3孔加工固定循环及编程实例4.工件坐标系及坐标值工件长、宽向设计基准分别在左右、前后的对称面，设定X,Y向工件零点在工件对称中心,Z向零点设在距底面40mm上表面。

(1)各孔X,Y位置直角坐标如下:上一页下一页返回10.3孔加工固定循环及编程实例(2)孔加工循环的高度值选择(以下Z值为相对工件Z0的绝对值)。①各刀初始平面高度:上表面上方50mm。Z向R面高度:孔口表面上方5mm。②孔底高度。

Φ18钻尖为90°的点钻，钻削深度:Z=-10-1.5-6=-17.5

使用拟2的标准麻花钻加工通孔，深度为Z-40mm。如果考虑118°~120°的刀尖角，就需要在指定深度上加上0.3x12≈4mm,Z向深度为:Z=-40-4=-44mm。

(0.3是比tan30°/2稍大的经验系数)。扩小16孔钻深至Z-45;

锪孔深度:Z-10。上一页下一页返回10.3孔加工固定循环及编程实例5.孔加工程序填写加工程序编制如下：上一页下一页返回10.3孔加工固定循环及编程实例上一页下一页返回10.3孔加工固定循环及编程实例上一页下一页返回10.3孔加工固定循环及编程实例上一页返回10.4攻丝工艺编程10.4.1攻丝加工的内容、要求用丝锥在工件孔中切削出内螺纹的加工方法称为攻螺纹。攻丝加工的螺纹多为三角螺纹，为零件间连接结构，常用的攻丝加工的螺纹有;牙型角为60°的公制螺纹，也叫普通螺纹;牙型角为55°的英制螺纹;用于管道连接的英制管螺纹和圆锥管螺纹。本节主要涉及的攻丝加工的是公制内螺纹，熟悉有关螺纹结构尺寸、技术要求的常识，是学习攻丝工艺的重要基础。下一页返回10.4攻丝工艺编程普通螺纹的基本尺寸如下。(1)螺纹大径:D=D(螺纹大径的基本尺寸与公称直径相同)。(2)中径:d2=D2=d-0.6495P(3)牙型高度:H=0.5413P0(4)螺纹小径:d1=D1=d-1.0825P

如图10-18中M10-7H的螺纹，为普通右旋内螺纹。查表得螺距P=1.5，其基本尺寸:上一页下一页返回10.4攻丝工艺编程螺纹大径：D=10.螺纹中径：D2=D-0.6495P=9.02。螺纹小径：D1=D-1.0825P=8.36。中径公差带代号7H（）。小径公差带代号7H（）。牙型高度：H=0.5413P=0.82螺纹有效长度：L=20.0螺纹孔口倒角：C1.5.上一页下一页返回10.4攻丝工艺编程10.4.2丝锥及选用丝锥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，如图10-19所示。螺纹部分可分为切削锥部分和校准部分。切削锥磨出锥角，以便逐渐切去全部余量;校准部分有完整齿形，起修光、校准和导向作用。工具尾部通过夹头和标准锥柄与机床主轴锥孔联接。攻丝加工的实质是用丝锥进行成型加工，丝锥的牙型、螺距、螺旋槽形状、倒角类型、丝锥的材料、切削的材料和刀套等因素，影响内螺纹孔加工质量。上一页下一页返回10.4攻丝工艺编程

根据丝锥倒角长度的不同，丝锥分为:平底丝锥;插丝丝锥;锥形丝锥。丝锥倒角长度影响CNC加工中的编程深度数据。丝锥的倒角长度可以用螺纹线数表示，锥形丝锥的常见线数为8~10，插丝丝锥为3~5,平底丝锥为1~1.5。各种丝锥的倒角角度也不一样，通常锥形丝锥为4°~5°

，插丝丝锥为8°~13°

，平底丝锥为25°~35°

。盲孔加工通常需要使用平底丝锥，通孔加工大多数情况下选用插丝丝锥，极少数情况下也使用锥形丝锥。总地说来，倒角越长，钻孔留下的深度间隙就越大。与不同的丝锥刀套连接，丝锥分两种类型:刚性丝锥(如图10-20所示);浮动丝锥(张力补偿型丝锥(如图10-21所示))。上一页下一页返回10.4攻丝工艺编程

浮动型丝锥刀套的设计给丝锥一个和手动攻丝所需的类似的“感觉”，这种类型的刀套允许丝锥在一定的范围缩进或伸出，而且，浮动刀套的可调扭矩，用以改变丝锥张紧力。使用刚性丝锥则要求CNC机床控制器具有同步运行功能，攻丝时，必须保持丝锥导程和主轴转速之间的同步关系:进给速度=导程x转速。除非CNC机床具有同步运行功能，支持刚性攻丝，否则应选用浮动丝锥，但浮动型丝锥较为昂贵。上一页下一页返回10.4攻丝工艺编程

浮动丝锥攻丝时，可将进给率适当下调5%，将有更好的攻丝效果，当给定的Z向进给速度略小于螺旋运动的轴向速度时，锥丝切入孔中几牙后，丝锥将被螺旋运动向下引拉到攻丝深度，有利于保护浮动丝锥，一般攻丝刀套的拉伸要比刀套的压缩更为灵活。数控机床有时还使用一种叫成组丝锥的刀具，其工作部分相当于2~3把丝锥串联起来，依次分别承担着粗精加工。这种结构适用于高强度、高硬度材料或大尺寸、高精度的螺纹加工。上一页下一页返回10.4攻丝工艺编程10.4.3CNC机床攻丝工艺与编程的要点

1.攻螺纹动作过程攻封是CNC铣床和CNC加工中心上常见的孔加工内容，首先把选定的封锥安装在专用攻丝刀套上，最好是具有拉伸和压缩特征的浮动刀套。攻丝步骤如下:

第1步:X,Y定位。第2步:选择主轴转速和旋转方向。上一页下一页返回10.4攻丝工艺编程第3步:快速移动至R点第4步:进给运动至指定深度。第5步:主轴停止。第6步:主轴反向旋转。第7步:进给运动返回。第8步:主轴停止。第9步:快速返回初始位置。第10步:重新开始主轴正常旋转。上一页下一页返回10.4攻丝工艺编程2.攻丝循环G84,G74格式

(1)指令格式攻左旋螺纹:G74X~Y~Z~R~P~F~;

攻右旋螺纹:G84X~Y~Z~R~P~F~;(2)孔加工动作如图10-22所示，G74循环用于加工左旋螺纹，执行该循环时，主轴逆转，在XY平面快速定位后快速移动到R点，执行攻螺纹到达孔底后，主轴顺转退回到R点，主轴恢复逆转，完成攻螺纹动作。上一页下一页返回10.4攻丝工艺编程G84动作与G74基本类似，只是G84用于加工右旋螺纹。执行该循环时，主轴顺转，在G17平面快速定位后快速移动到R点，执行攻螺纹到达孔底后，主轴逆转退回到R点，主轴恢复顺转，完成攻螺纹动作。攻螺纹时进给率根据不同的进给模式指定。当采用G94模式时，进给速度=导程x转速。当采用G95模式时，进给量=导程。在G74与G84攻螺纹期间，进给倍率、进给保持均被忽略。

(3)攻内螺纹程序示例试用攻螺纹循环编写如图10-22中两螺纹孔的加工程序。上一页下一页返回10.4攻丝工艺编程上一页下一页返回10.4攻丝工艺编程3.攻丝工艺数据的确定(1)底孔直径大小丝锥攻内螺纹前，先要有螺纹底孔，理论上，底孔直径就是螺纹的小径，底孔直径大小确定，要考虑到工件材料塑性大小及钻孔扩张量等因素。丝锥攻螺纹时，伴随较强的挤压作用。因此，金属产生塑性变形形成凸起并挤向牙尖，攻出螺纹的小径小于底孔直径，因此，攻螺纹前的底孔径应稍大于螺纹小径，否则攻螺纹时因挤压作用，使螺纹牙顶与丝锥牙底之间没有足够的容屑空间，将丝锥箍住，甚至折断丝锥。此种现象在攻塑性较大的材料时将更为严重。但是底孔不宜过大，否则会使螺纹牙型高度不够，降低连接强度。上一页下一页返回10.4攻丝工艺编程

底孔直径大小，要根据工件材料塑性大小及钻孔扩张量考虑，按经验公式计算得出。①在加工钢和塑性较大的材料及扩张量中等的条件下:D钻=D-P

式中，D钻—攻螺纹钻螺纹底孔用钻头直径，mm;D—螺纹大径，mm;P—螺距，mm。上一页下一页返回10.4攻丝工艺编程②在加工铸铁和塑性较小的材料及扩张量较小的条件下:D钻=D-(1.05~1.1)P(2)攻螺纹底孔深度的确定丝锥攻丝的编程深度与丝锥的切削锥角形状有关，为厂正确地加工一个螺纹孔，必须根据所加工孔的结构特征和规格来选择丝锥，丝锥的切削锥角形状或锥角的长度不仅影响丝锥攻丝的编程深度，而且影响预加工孔的编程深度。上一页下一页返回10.4攻丝工艺编程

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。一般取:H钻=h有效+0.7D

式中，H钻—底孔深度，mm;h有效—螺纹有效深度，mm;D—螺纹大径，mm.上一页下一页返回10.4攻丝工艺编程(3)工艺计算示例分别计算在钢件和铸铁件上攻M10螺纹时的底孔直径各为多少?若攻不通孔螺纹，其螺纹有效深度为30mm，求底孔深度为多少?

解:M10，P=1.5mm

钢件攻螺纹底孔直径:D钻=D-P=10-1.5-8.5mm

铸铁件攻螺纹底孔直径:上一页下一页返回10.4攻丝工艺编程

取D钻

=8.4mm(按钻头直径标准系列取一位小数)

底孔深度:H钻=h有效+0.7D-20+0.7x10=27mm(4)孔口倒角用惚钻或钻头在孔口倒角，其直径应大于螺纹大径尺寸。这样，可使丝锥开始时容易切入，并可防止孔口的螺纹牙崩裂。上一页下一页返回10.4攻丝工艺编程(5)R平面的值观察如下的攻丝程序:上一页下一页返回10.4攻丝工艺编程

例中的螺纹螺距1.5mm。通常R平面是攻螺纹的起点位置，Z向深度是螺纹绝对值深度。例中攻丝加工时，R平面的高度值为R10mm，一般要比钻孔、铰孔、单点镗以及其他孔加工循环中使用的R值要高一些，而且其进给率通常也很大。但这些值的选择都是有原因的，因为设计的攻丝加工运动要符合CNC同步运行控制特点。当主轴处于特定转速时，进给运动的速度必须达到相应的定值才能正确加工螺纹。如，当主轴500r/min时，加工螺距为1.5mm的螺纹，进给速度必须达到1.5x500=750mm/min的速度时加工的螺纹才是正确的。因此，数控机床的螺纹加工时，无论是车削螺纹还是攻内螺纹，在拟定螺纹加工路线时，须设置足够长的进给运动的升速段和降速段。上一页下一页返回10.4攻丝工艺编程10.4.4攻内螺纹工艺编程实例如图10-18所示零件，毛坯是钢件，材料为45钢，上表面及槽已加工，本课题加工4xM10-7H的四个螺纹孔，4一M10-7H为普通右旋内螺纹，螺距P=1.5，其大径10;中径7H,小径公差带代号7H;螺纹有效长度:L=15.0;螺纹孔口倒角:C1.5.上一页下一页返回10.4攻丝工艺编程1.实例工艺分析

(1)螺纹孔加工过程分析加工4xM10螺纹的方法是，先用Φ18mm点钻(钻头角90°)加工4xM10的引正孔并同时完成C1.5孔口倒角，再钻4xM10底孔，最后攻丝4xM10。

(2)孔加工循环的选择

Φ18mm点钻加工引正孔、孔倒角应用G82孔加工循环,4xM10底孔加工用G81孔加工循环，4xM10是右旋螺纹，攻丝理应用G84孔加工循环。

(3)坐标系及螺纹孔XY位置值坐标系设定如图10-18所示，4xM10的XY坐标分别是1#(33,30);2#(-33,30);3#(-33，-30);4#(33，-30)。上一页下一页返回10.4攻丝工艺编程(4)孔加工循环的高度平面选择

Z向R面高度:对G81,G82为螺纹孔上表面上方3mm，对G84应大一点，为螺纹孔上表面上方10mm比较保险。初始平面高度:为螺纹孔上表面上方20mm

孔底面高度:①钻Φ8.5底孔孔底面高度:考虑到钻头角以及通孔的因素，取下表面下方3mm②Φ18mm点钻加工孔倒角钻头角为90°，倒角C1，则深度位置在上表面下方:1mm+0.5D=1+0.5x10=6mm上一页下一页返回10.4攻丝工艺编程③对丝锥深度位置:取:Z一27(5)攻螺纹底孔直径的确定攻螺纹底孔直径:D钻=D一P=10一1.5=8.5mm(6)钻削用量的计算设零件材料为灰口铸铁(HT200)，攻4-M10螺纹丝锥刀具材料为高速钢。

f=1.5mm/r，取v=12m/min

主轴转速，S=1000v/πD=318x12/10=380r/min

则F=1.5xS=1.5x380=570mm/min

浮动刀套可下调5%，则修改F=570x0.95≈540mm/min上一页下一页返回10.4攻丝工艺编程2.孔加工编程加工程序编制如下:上一页下一页返回10.4攻丝工艺编程上一页下一页返回10.4攻丝工艺编程上一页返回10.5铰孔工艺、编程、操作10.5.1铰孔加工工艺

1.铰孔加工概述钻孔是在实体材料中钻出一个孔，而铰孔是扩大一个已经存在的孔。铰孔和钻孔、扩孔一样都是由刀具本身的尺寸来保证被加工孔的尺寸的，但铰孔的质量要高得多。铰孔时，铰刀从工件孔壁上切除微量金属层，以提高其尺寸精度和减小其表面粗糙度值，铰孔是孔的精加工方法之一，常用作直径不很大、硬度不太高的工件孔的精加工，也可用于磨孔或研孔前的预加工。机铰生产率高，劳动强度小，适宜于大批大量生产。铰孔加工精度可达IT7~IT9级，表面粗糙度一般达Ra0.8~1.6μm。这是由于铰孔所用的铰刀结构特殊，加工余量小，并用很低的切削速度工作的缘故。下一页返回10.5铰孔工艺、编程、操作

一般来说，对于IT8级精度的孔，只要铰削一次就能达到要求;IT7级精度的孔应铰两次，先用小于孔径0.05~0.2mm的铰刀粗铰一次，再用符合孔径公差的铰刀精铰一次;IT6级精度的孔则应铰削三次。铰孔对于纠正孔的位置误差的能力很差，因此，孔的有关位置精度应由铰孔前的预加工工序予以保证，在铰削前孔的预加工，应先进行减少和消除位置误差。如对于同轴度和位置公差有较高要求的孔，首先使用中心钻或点钻加工，然后钻孔，接着是粗镗，最后才由铰刀完成加工。另外铰孔前，孔的表面粗糙度应小于Ra3.2μm

铰孔操作需要使用冷却液，以得到较好的表面质量并在加工中帮助排屑。切削中并不会产生大量的热，所以选用标准的冷却液即可。上一页下一页返回10.5铰孔工艺、编程、操作2.铰刀及选用

(1)铰刀结构在加工中心上铰孔时，多采用通用的标准机用铰刀。通用标准铰刀，有直柄、锥柄和套式三种。铰刀一般分H7,H8,H9三种精度等级如图10-25(a)所示，整体式铰刀工作部分包括切削部分与校准部分。铰刀刀头开始部分，称为刀头倒角或“引导锥”，方便刀具进入一个没有倒角的孔。一些铰刀在刀头设计一段锥形切削刃，为刀具切削部分，承担主要的切削工作，其切削半锥角较小，一般为1°~15°，因此，铰削时定心好，切屑薄。上一页下一页返回10.5铰孔工艺、编程、操作(2)铰刀直径尺寸的确定铰孔的尺寸精度主要取决于铰刀的尺寸精度。由于新的标准圆柱铰刀，直径上留在研磨余量，且其表面粗糙度也较差，所以在铰削IT8级精度以上孔时，应先将铰刀的直径研磨到所需的尺寸精度。由于铰孔后，孔径会扩张或缩小，目前对孔的扩张或缩小量尚无统一规定，一般铰刀的直径多采用经验数值。铰刀直径的基本尺寸=孔的基本尺寸上偏差=2/3被加工孔的直径公差下偏差=1/3被加工孔的直径公差上一页下一页返回10.5铰孔工艺、编程、操作(3)铰刀齿数确定铰刀是多刃刀具，铰刀齿数取决于孔径及加工精度，标准铰刀有4~12齿。齿数过多，刀具的制造刃磨较困难，在刀具直径一定时，刀齿的强度会降低，容屑空间小，由此造成切屑堵塞和划伤孔壁甚至蹦刃。齿数过少，则铰削时的稳定性差，刀齿的切削负荷增大，且容易产生几何形状误差。铰刀齿数可参照表10-11选择。上一页下一页返回10.5铰孔工艺、编程、操作(4)铰刀材料确定。铰刀材料通常是高速钢、钻合金或带焊接硬质合金刀尖的硬质合金刀具。硬质合金铰刀耐磨性较好;高速钢铰刀较经济实用，耐磨性较差。

3.铰削用量的选用

(1)铰削余量铰削余量是留作铰削加工的切深的大小。通常要进行铰孔余量比扩孔或镗孔的余量要小，铰削余量太大会增大切削压力而损坏铰刀，导致加工表面粗糙度很差。余量过大时可采取粗铰和精铰分开，以保证技术要求。上一页下一页返回10.5铰孔工艺、编程、操作(2)铰孔的进给率铰孔的进给率比钻孔要大，通常为它的2~3倍。取较高进给率的日的是使铰刀切削材料而不是摩擦材料。但铰孔的粗糙度值随进给量的增加而增大。进给量过小时，会导致刀具径向摩擦力的增大，铰刀会迅速磨损引起铰刀颤动，使孔的表面变粗糙。标准高速钢铰刀加工钢件，要得到表面粗糙度Ra0.63，则进给量不能超过0.5mm/r，对于铸铁件，可增加至0.85mm/r.上一页下一页返回10.5铰孔工艺、编程、操作(3)铰孔操作的主轴转速铰削用量各要素对铰孔的表面粗糙度均有影响，其中以铰削速度影响最大，如用高速钢铰刀铰孔，要获得较好的粗糙度Ra0.63;对中碳钢工件来说，铰削速度不应超过5m/min，因为此时不易产生积屑瘤，且速度也不高;而铰削铸铁时，因切屑断为粒状，不会形成积屑瘤，故速度可以提高到8~10m/min.

通常铰孔的主轴转速可选为同材料上钻孔主轴转速的2/3。上一页下一页返回10.5铰孔工艺、编程、操作4.适合于铰孔切削循环通常铰孔的步骤和其他操作一样。加工盲孔时，先采用钻削然后铰孔，但是在钻孔过程中必然会在孔内留下一些碎屑影响铰孔的正常操作。因此在铰孔之前，应用M00停止程序，允许操作者除去所有的碎屑。铰孔编程也需要用到固定循环。实际上并没有直接定义的铰孔循环。FANUC控制系统中比较合适的循环为G85,该循环可实现进给运动“进”和进给运动“出”，且两种运动的进给率相同。G85固定循环路线如图10-26所示。上一页下一页返回10.5铰孔工艺、编程、操作10.5.2铰孔工艺编程实例

1.工件孔加工任务如图10-24所示零件，毛坯尺寸:90x90x42,材料为45钢，正火处理，已在普通铣床上完成90x90侧面轮廓和基本定位面底平面加工，上表面留下了2mm的余量，现需要加工:(1)铣削上表面，保证尺寸30，上表面达到Ra3.2的表面质量要求。

(2)6xΦ20H7圆周均布通孔加工，孔面达到Ra1.6的表面质量要求。上一页下一页返回10.5铰孔工艺、编程、操作2.工件坐标系设定:

如图10-27所示，工件长、宽向设计基准分别在左右、前后的对称面，设定X,Y向工件零点在工件对称中心，Z向零点设在距底面30mm上表面。3.上表面加工工艺分析上表面加工参考平面铣削工艺。4.圆周均布通孔加工方法选择选用钻→扩→铰的加工方法加工Φ20H7，加工步骤及刀具选择如下。上一页下一页返回10.5铰孔工艺、编程、操作(1)引正孔:Φ4中心钻钻引正孔。(2)钻孔:Φ18麻花钻头钻通孔。(3)扩孔:Φ19.8扩孔钻扩孔，半精加工。(4)孔口倒角:Φ30点钻(钻尖90°)。(5)铰孔:Φ20H7机用铰刀铰孔精加工。上一页下一页返回10.5铰孔工艺、编程、操作5.孔加工循环的选择底孔加工前的中心钻加工中心孔用G82孔加工循环，麻花钻头钻6x拟8mm孔和扩孔钻直径19.8mm用G81孔加工循环，最后机用铰刀铰直径20mm孔应用G84孔加工循环。6.各孔X,Y位置坐标值各孔X,Y位置坐标值有直角坐标、极坐标两种表示法，见表10-12。上一页下一页返回10.5