1、项目15 孔系的编程与加工技能要求1.掌握FANUC 0i Mate数控系统的各种孔加工循环指令的应用。2.熟悉数控铣床加工孔类零件的特点，并能够正确地对复杂孔类零件进行工艺分析。3.通过对复杂孔类零件的加工，掌握数控铣床的编程技巧。典型案例在FANUC0iMate-MC数控铣床上加工如图10.1所示零件，设毛坯是90mm90mm30mm的板料，材料为45钢。图15-1 典型孔加工零件图知识学习 一、孔加工循环的动作孔加工循环一般由以下孔加工循环一般由以下6个动作组成，如图个动作组成，如图10.2所示。所示。图图图图10.2 孔加工循环的孔加工循环的孔加工循环的孔加工循环的6 6个动作个动作个
2、动作个动作 动作（动作（1）X轴和轴和Y轴的定位轴的定位 动作（动作（2）快速移动到快速移动到R点点动作（动作（3）孔加工孔加工动作（动作（4）在孔底的动作在孔底的动作动作（动作（5）返回到返回到R点点动作（动作（6）快速移动到初始点快速移动到初始点 G98和和G99两个模态指令控制孔加工循环结束两个模态指令控制孔加工循环结束后后,刀具分别返回起始点和参考平面刀具分别返回起始点和参考平面(R)。二、孔加工循环控制指令1.钻孔循环指令钻孔循环指令G8l 该循环用作正常钻孔，切削进给至孔底，然后刀具从孔底快速该循环用作正常钻孔，切削进给至孔底，然后刀具从孔底快速移动退回。移动退回。如图如图10.3
3、所示，主轴正转，刀具以进给速度向下运动钻孔，到达所示，主轴正转，刀具以进给速度向下运动钻孔，到达孔底位置后，快速退回孔底位置后，快速退回(无孔底动作无孔底动作)。格式格式:G81 X Y Z R F L 说明：说明：(1)X，Y为孔的位置；为孔的位置；(2)Z为孔底位置；为孔底位置；(3)F为进给速度为进给速度(mmmin)；(4)R为参考平面位置；为参考平面位置；(5)L为重复次数（如果需要的话）。为重复次数（如果需要的话）。（a a）用）用）用）用G98G98指令指令指令指令 （b b）用）用）用）用G99G99指令指令指令指令图图图图10.3 G81 G81钻孔加工循环钻孔加工循环钻孔加
4、工循环钻孔加工循环例1：如图15-4所示零件，要求用G81加工所有的孔，进给速度F=20mm/min，主轴转速S=600r/min，试编写其数控加工程序：图15-4钻孔实例2.钻孔循环指令钻孔循环指令G82 与与G8l格式类似，唯一的区别是格式类似，唯一的区别是G82在孔底加进给在孔底加进给暂停动作，即当钻头加工到孔底位置时，刀具不作进暂停动作，即当钻头加工到孔底位置时，刀具不作进给运动，并保持旋转状态，使孔的表面更光滑。该指给运动，并保持旋转状态，使孔的表面更光滑。该指令一般用于扩孔和沉头孔加工。令一般用于扩孔和沉头孔加工。格式：格式：G82 X Y Z R P F L 说明：说明：P为在孔
5、底位置的暂停时间，单位为为在孔底位置的暂停时间，单位为ms(毫秒毫秒)。例如。例如P1000代表暂停代表暂停1s，P500代表代表暂停暂停0.5s。3.深孔钻孔循环指令深孔钻孔循环指令G83 G83指令与指令与G81的主要区别是：的主要区别是：由于是深孔加工，采用间歇进给由于是深孔加工，采用间歇进给(分多次进给分多次进给)，有利于排屑。每次进给深度，有利于排屑。每次进给深度为为Q，直到孔底位置为止，设置两个系统内部参数，直到孔底位置为止，设置两个系统内部参数d控制退刀过程，如图控制退刀过程，如图10.5所示。所示。格式：格式：G83 X Y Z R Q P K F L ;说明：说明：Q为每次进
6、给的深度，它必须用增量值设置。为每次进给的深度，它必须用增量值设置。图图图图10.5 G83 G83深孔钻孔加工循环深孔钻孔加工循环深孔钻孔加工循环深孔钻孔加工循环4.攻螺纹循环指令攻螺纹循环指令G84 攻螺纹进给时主轴正转，退出时主轴反转。攻螺纹进给时主轴正转，退出时主轴反转。格式：格式：G84 X Y Z R P F L ;与钻孔加工不同的是攻螺纹结束后的返回过程不是与钻孔加工不同的是攻螺纹结束后的返回过程不是快速运动，而是以进给速度反转退出。快速运动，而是以进给速度反转退出。攻螺纹过程要求主轴转速与进给速度成严格的比攻螺纹过程要求主轴转速与进给速度成严格的比例关系，因此，编程时要求根据主
7、轴转速计算进给速例关系，因此，编程时要求根据主轴转速计算进给速度。该指令执行前，用辅助功能使主轴旋转。度。该指令执行前，用辅助功能使主轴旋转。例2：对图15-4中的4个孔进行攻螺纹，深度为10mm，主轴转速S=150r/min，其数控加工程序为：5.攻螺纹（左旋）循环指令攻螺纹（左旋）循环指令G74 G74循环为左旋螺纹攻丝循环，用于加工左旋螺纹。执行该循环时，主轴循环为左旋螺纹攻丝循环，用于加工左旋螺纹。执行该循环时，主轴反转，在反转，在G17平面快速定位后快速移动到平面快速定位后快速移动到R点，执行攻丝到达孔底后，主点，执行攻丝到达孔底后，主轴正转退回到轴正转退回到R点，完成攻丝动作。点，
8、完成攻丝动作。与与G84的区别是：进给时为反转，退出时为正转。的区别是：进给时为反转，退出时为正转。格式：格式：G74 X Y Z R P F L ;攻丝时进给量攻丝时进给量F的指定根据不同的进给模式指定。当采用的指定根据不同的进给模式指定。当采用G94模式时，模式时，进给量进给量F=导程导程转速。当采用转速。当采用G95模式时，进给量模式时，进给量F=导程。导程。在指定在指定G74前，应先使主轴反转。另外，在前，应先使主轴反转。另外，在G74与与G84攻丝期间，进给攻丝期间，进给倍率、进给保持均被忽略。倍率、进给保持均被忽略。6粗镗孔循环粗镗孔循环 常用的粗镗孔循环有常用的粗镗孔循环有G85
9、、G86、G88、G89四种，其指令格式与孔加工动作基本相同。四种，其指令格式与孔加工动作基本相同。指令格式指令格式:G85 X Y Z R F ；G86 X Y Z R P F ；G88 X Y Z R P F ；G89 X Y Z R P F ；执行G85循环，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。因此该指令除可用于较精密的镗孔外，还可用铰孔、扩孔的加工。执行G86循环，刀具以切削进给方式加工到孔底，然后主轴停转，刀具快速退到R点平面后，主轴正转。由于刀具在退回过程中容易在工件表面划出条痕，所以该指令常用于精度或粗糙度要求不高的镗孔加工。执行G88循环，刀具以切削进
10、给方式加工到孔底，刀具在孔底暂停后主轴停转，这时可通过手动方式从孔中安全退出刀具，再开始自动加工，Z轴快速返回R点或初始平面，主轴恢复正转。此种方式虽能相应提高孔的加工精度，但加工效率较底。G89动作与G85动作基本类似，不同的是G89动作在孔底增加了暂停，因此该指令常用于阶梯孔的加工。7.背镗循环指令背镗循环指令G87 如图如图10.6所示，刀具运动到起始点所示，刀具运动到起始点B(X，Y)后，主轴准后，主轴准停，刀具沿刀尖的反方向偏移停，刀具沿刀尖的反方向偏移Q值，然后快速运动到孔底值，然后快速运动到孔底位置，接着沿刀尖正方向偏移回位置，接着沿刀尖正方向偏移回E点，主轴正转，刀具向点，主轴
11、正转，刀具向上进给运动，到上进给运动，到R点，再主轴准停，刀具沿刀尖的反方向点，再主轴准停，刀具沿刀尖的反方向偏移偏移Q值，快退，接着沿刀尖正方向偏移到值，快退，接着沿刀尖正方向偏移到B点，主轴正转，点，主轴正转，本加工循环结束，继续执行下一段程序。本加工循环结束，继续执行下一段程序。格式：格式：G87 X Y Z R Q F P 图15-6G87背镗循环示意图8.精镗循环指令精镗循环指令G76 如图如图15-7所示，与所示，与G85的区别是：的区别是：G76在孔底有三个动在孔底有三个动作：进给暂停、主轴准停（定向停止）、刀具沿刀尖的反作：进给暂停、主轴准停（定向停止）、刀具沿刀尖的反方向偏移
12、方向偏移Q值，然后快速退出。这样保证刀具不划伤孔的值，然后快速退出。这样保证刀具不划伤孔的表面。表面。格式：格式：G76 X Y Z R Q F P 说明：说明：P为暂停时间（为暂停时间（ms），），Q为偏移值。为偏移值。图15-7 G76精镗循环示意图 9.高速深孔钻孔循环指令高速深孔钻孔循环指令G73 如图如图15-8所示，由于是深孔加工，采用间段进给所示，由于是深孔加工，采用间段进给(分多次分多次进给进给)，每次进给深度为，每次进给深度为Q，最后一次进给深度，最后一次进给深度Q，退刀量，退刀量为为d（由系统内部设定），直到孔底位置为止。该钻孔加工（由系统内部设定），直到孔底位置为止。该钻
13、孔加工方法因为退刀距离短，比方法因为退刀距离短，比G83钻孔速度快。钻孔速度快。格式：格式：G73 X Y Z R Q F K 说明：说明：Q为每次进给的深度，为正值。为每次进给的深度，为正值。图图图图15-8 G73 G73高速深孔钻孔加工循环高速深孔钻孔加工循环高速深孔钻孔加工循环高速深孔钻孔加工循环典型案例实施2 2刀具与切削刀具与切削用量选择用量选择 1零件工艺分析零件工艺分析 3参考程序参考程序1零件工艺分析零件工艺分析如图15-1所示，零件的形状规则，可使用平口钳装夹，选择上表面中心孔的圆心为工件坐标系原点。零件的工艺路线安排如图15-9所示，采用钻阶梯小孔钻阶梯大孔精镗中心孔的工
14、序路线加工。图15-9工艺路线图2刀具与切削用量选择刀具与切削用量选择钻阶梯小孔选用10mm的高速钢麻花钻；钻阶梯大孔选用14mm的高速钢麻花钻；精镗中心孔选用35mm的硬质合金精镗刀。零件材料为45号钢，硬度较大，切削速度不可太高，切削用量的选择见表15-1。产品名称或代号课内实训样件零件名称孔加工零件零件图号15-1序号刀具号刀具名称数量加工表面刀具半径Rmm刀具补偿号备注1T01麻花钻1钻阶梯小孔及中心底孔5 2T02键槽铣刀1钻阶梯大孔7 3T03麻花钻1扩中心大孔17 4T04精镗刀1精镗中心孔17.5 编制 审核 批准 共1页第1页表表15-1 5-1 刀具选择表刀具选择表表表15
15、-4 5-4 工艺卡片工艺卡片单位名称产品名称或代号零件名称零件图号课内实训样件孔加工零件15-1工序号程序编号夹具名称使用设备数控系统场地001O1500精密虎钳数控铣床XD40AFANUC 0iMate数控实训中心机房、车间工步号工步内容刀具号刀具规格/mm主轴转速n（r/min）进给量f(mm/min)背吃刀量mm备注01钻阶梯小孔及中心底孔T 011080060502钻阶梯大孔T 021460050203扩中心大孔T 0334400301204精镗中心孔T 0435400300.5编制审核批准共1页第1页3参考程序参考程序程序说明O1500；程序名N10 G80 G90 G17 G49
16、 G40；程序初始化N20 M00;机床暂停，手动换刀，装1号刀N30 M03 S800；主轴正转，转速为1200r/minN40 G54 G43 G00 Z100.0 H01 M08；建立工件坐标系，建立刀具长度正补偿N50 G00 X0 Y0；N60 G99 G83 X30.0 Y-30.0 Z-35.0 R3.0 Q5.0 F60；加工10的#1孔N70 Y30.0；加工10的#2孔N80 X-30.0；加工10的#3孔N90 G80 G00 X-30 Y-100；快速移到工件外面N100 G98 G83 X-30.0Y-30.0 Z-35.0 R3.0 Q5.0 F60；加工10的#4
17、孔N110 X0 Y0;加工中心孔底孔N120 G49 G80 G00 Z0；返回Z轴参考点N130 M05 M09；主轴停止旋转N140 M00；机床暂停，手动换刀，装2号刀N150 G54 G43 G00 Z100.0 H02 M08；建立刀具长度正补偿N160 M03 S600；主轴正转，转速为600r/minN170 G99 G81 X30.0 Y-30.0 Z-5.0 R3.0 F50；加工14的#1孔N180 Y30.0；加工14的#2孔N190 X-30.0；加工14的#3孔N200 G80 G00 X-30.0 Y-100.0；快速移到工件外面N210 G98 G81 X-30
18、.0 Y-30.0 Z-5.0 R3.0 F50；加工14的#4孔N220 G49 G80 G00 Z0；返回Z轴参考点N230 M05 M09；主轴停止旋转N240 M00；机床暂停，手动换刀，装3号刀N250 G54 G43 G00 Z100.0 H03M08；建立刀具长度正补偿N260 M03 S400；主轴正转，转速为400r/minN270 G98 G83X0 Y0 Z-35.0 R3.0 Q5.0 F30；中心孔扩孔34N280 M05 M09；主轴停止N290 M00；机床暂停，手动换刀，装4号刀N300 G54 G43 G00 Z100.0 H04；建立刀具长度正补偿N310
19、M03 S400；主轴正转，转速为400r/minN320 G98 G76 X0 Y0 Z-30.0 R3.0 Q1.0 P1.0 F30；精镗35的孔N330 M05；主轴停止N340 M30；程序结束实施步骤1.完成本次加工任务按以下完成本次加工任务按以下7个步骤完成：个步骤完成：（1）检查机床，确认机床正常时，开机并回零；）检查机床，确认机床正常时，开机并回零；（2）装刀及工件装夹；）装刀及工件装夹；（3）对刀，将工件坐标系原点设置在右端面回转中心；）对刀，将工件坐标系原点设置在右端面回转中心；（4）输入并检查加工程序；）输入并检查加工程序；（5）各项工作准备好后开始切削。）各项工作准备
20、好后开始切削。（6）在加工一定尺寸后测量其精度，示范精度检验方法。指导学生）在加工一定尺寸后测量其精度，示范精度检验方法。指导学生利用修改刀补设置，校正尺寸精度。利用修改刀补设置，校正尺寸精度。（7）加工完毕后将工件取出，去除毛刺，同时清扫机床，擦净刀具、）加工完毕后将工件取出，去除毛刺，同时清扫机床，擦净刀具、量具等相关工件，并按规定摆放整齐。量具等相关工件，并按规定摆放整齐。评价标准考核分类考核项目考核指标权重备注职业素养着装着装规范5劳动纪律、劳动态度遵守规章制度，劳动态度端正5职业行为符合车间管理规定10产品质量加工工艺工艺合理20加工程序正确、效率高20加工质量尺寸合格、符合技术要求40拓展训练编制如图所示的螺纹加工程序：设刀具起点距工作表面100mm处，切削深度为10mm。图15-13 拓展训练零件图
