数控车项目教学 模块三

课题1通孔类零件加工1.知识目标①了解钻中心孔、钻孔循环指令及应用。②了解钻深孔循环指令及应用。③掌握G17、G18平面选择指令含义。④掌握通孔加工刀具选择。⑤会制定通孔加工工艺。2.技能目标①掌握钻中心孔、钻孔（深孔）方法。②掌握通孔加工方法及尺寸控制方法。[知识学习]一、编程指令1.平面选择指令（G17、G18）（1）指令功能在圆弧插补、刀尖半径补偿、长度补偿（钻头类刀具）时必须首先确定一个平面，即确定一个由两个坐标轴构成的坐标平面；在此平面内可以进行圆弧插补、刀尖半径补偿、在所选平面的垂直坐标轴上进行刀具长度补偿。数控车床只有Z、X两个坐标轴，只能构成ZX平面，此外钻孔中还会用到XY平面，具体指令代码见表3-1和图3-3。表3-1坐标平面及代码指令代码坐标平面垂直坐标轴（钻削时长度补偿轴）G17XY平面ZG18ZX平面Y*G19YZ平面X图3-3坐标平面（2）指令使用数控车床零件加工在ZX平面内进行，即G18平面内；自动方式下钻中心孔、钻孔加工时，刀具是在XY平面垂直方向移动，即G17平面，西门子数控系统应指定G17平面。法那克系统用循环指令指定垂直坐标轴；此外，数控车床一般不用YOZ平面即G19指令。2.钻中心孔、钻孔循环指令（1）指令功能刀具以编程指定的主轴转速和进给速度进行钻孔，直至达到给定的钻削深度，在到达最终钻削深度时可编程一个停留时间，退刀时以快速移动速度退回。（2）指令格式法那克系统与西门子系统钻孔循环指令见表3-2。（3）指令使用说明1）调用钻孔循环G83（LCYC82）前应先指定主轴转速和方向。2）调用西门子钻孔循环（LCYC82）前应指定进给速度大小，法那克系统在循环指令（G83）中指定进给速度大小。3）调用西门子钻孔循环（LCYC82）前，刀具应处于钻孔位置,法那克系统钻孔位置由循环指令（G83）中X、C坐标值确定，刀具先运行到孔位置再进行钻孔。4）法那克系统钻孔循环（G83）中，当指定重复次数K时，只对第一个孔执行M代码；对第二或以后的孔，不执行M代码。5）西门子系统轴向钻孔时G17指令必须有效。法那克系统用G83表示端面（轴向）钻孔，用G87表示侧面（径向）钻孔。6）法那克系统G83为模态有效代码，西门子系统LCYC82为非模态代码3.钻深孔循环指令（1）指令功能通过分步钻入直至达到给定的钻削深度，在每步钻削时通过刀具退回且停顿一定时间达到断屑或排屑目的，最后刀具以快速移动速度退回。（2）指令格式法那克系统与西门子系统深孔钻削循环指令见表3-3。（3）指令使用说明1）调用钻孔循环G83（LCYC83）前应先指定主轴转速和方向。2）调用西门子钻孔循环（LCYC83）前，刀具应处于钻孔位置；而法那克系统钻孔位置由循环指令（G83）中X、C坐标值确定，刀具先运行到孔位置再进行钻孔。3）法那克系统钻孔循环（G83）中，当指定重复次数K时，只对第一个孔执行M代码；对第二或以后的孔，不执行M代码。4）西门子系统轴向钻深孔时G17指令必须有效。法那克系统用G83表示端面（轴向）钻深孔，用G87表示侧面（径向）钻深孔。5）法那克系统G83指令指定每次钻削深度“Q”则为深孔钻削，无“Q”则为普通钻孔循环。二、加工工艺分析1.选择工、量、刃具（1）工具选择：工件装夹在三爪卡盘中，用划线盘校正，调头装夹时用百分表校正，其余工具见表3-4。（2）量具选择：外径、长度用游标卡尺测量，内孔用内径百分表测量，表面粗糙度用粗糙度样板比对，其规格、参数见表3-4。（3）刀具选择：选择外圆车刀车外圆、端面；内孔车刀车内孔，本课题为通孔可选择主偏角小于90°的通孔车刀，其结构形状如图3-4所示。a)通孔车刀形状b)通孔车刀结构参数图3-4内孔（通孔）车刀形状、结构此外，车内孔前还需用中心钻钻中心孔及用麻花钻钻孔；内孔孔径为φ18，宜选取φ16麻花钻。具体见表3-4。2.加工工艺方案方案一：全功能数控车床（有C轴），先车外圆、端面，采用钻孔和钻深孔循环钻中心孔及钻孔；切断后，再调头装夹，车另一端面，粗、精车内孔。方案二：普通数控车床（不带C轴），先车外圆、端面，采用手动方式钻中心孔及钻孔；切断后，再调头装夹，车另一端面，粗、精车内孔。两种方案加工路线差不多。具体步骤见加工工艺（表3-5）。表3-5通孔零件加工工艺工步号工步内容刀具号切削用量背吃量ap/(mm)进给速度f/(mm/r)主轴转速n/(r/min)1车右端面T011～20.26002粗、精车φ34、φ30外圆至尺寸T011～20.26003自动（手动）钻中心孔T021.50.18004自动（手动）钻φ16孔T0380.084005切断T0440.084006调头夹住φ30外圆，手动车左端面，控制长度尺寸40±0.1T0110.156007粗车φ18+0.0840内孔，留0.4mm精车余量T051～20.156008精车φ18+0.0840内孔至尺寸T060.20.088003.选择合理切削用量三、编写参考程序1.建立工件坐标系加工右侧表面时取右端面与工件轴线交点为工件坐标系原点，如图3-1所示。调头装夹后则取左侧端面与工件轴线交点为工件原点。2.计算基点坐标（略）3.参考程序（1）车外圆、钻中心孔、钻孔程序法那克系统程序名“O0030”；西门子系统程序名“SKC0030．MPF”。若手动钻中心孔、钻孔则只编写车外圆程序，钻中心孔、钻孔不需编程，程序内容见表3-6。表3-6法那克系统与西门子系统参考程序程序段号程序内容（法那克系统）程序内容（西门子系统）动作说明N10G40G99G80G18G40G90G95G18设置初始状态N20T0101T01D1选择外圆车刀N30M3S600M3S600设置工件转速N40G00X0Z5G00X0Z5刀具移至进刀点N50G01Z0F0.2G01Z0F0.2刀具车削至工件原点N60X34.4X34.4车右端面N70Z-45Z-45粗车φ34外圆N80X36X36刀具沿+X方向退出N90G00Z3G00Z3刀具沿+Z方向退回N100X30.4X30.4刀具沿-X方向进刀N110G01Z-25G01Z-25粗车φ30外圆N120X32X32刀具沿+X方向退出N130G00Z3G00Z3刀具沿+Z方向退回N140X30S800X30S800刀具沿-X方向进刀，转速为800r/minN150G01Z-25F0.1G01Z-25F0.1精车φ30外圆N160X34X34精车台阶面N170Z-45Z-45精车φ34外圆N180X36X36刀具沿+X方向退出N190X100Z200X100Z200刀具退回至换刀点N200M0M5M0M5程序停、主轴停、测量N210T0202T02D1换中心钻N220M3S800M3S800F0.1设置钻中心孔转速N230G00X0Z10G00X0Z10G17刀具移动至循环起点N240G98G83X0C0Z-4R5P2F0.1M31R101=10R102=2R103=0R104=-4R105=2设置循环参数，调用钻孔循环钻中心孔N245LCYC82N250G00X100Z200G00X100Z200刀具退回至换刀点N260T0303T03D1换麻花钻N270M3S400M3S400设置钻孔速度N280G00X0Z10G00X0Z10钻头移动至循环起点N290G98G83X0C0Z-47R5Q6P2F0.08M31R101=10R102=2R103=0R104=-47R105=2R107=0.08R108=0.06R109=2R110=-8R111=4R127=1设置循环参数，调用深孔钻削循环钻φ16孔N295LCYC83N300X100Z200X100Z200G18刀具退至换刀点，N310T0404T04D1换切槽刀N320M3S400M3S400设置切槽转速N330G00X38Z-45G00X38Z-45刀具移近切断点N340G01X14F0.08G01X14F0.08切断工件N350X35F0.5X35F0.5刀具退出N360G00X100Z200G00X100Z200刀具退回N370M30M30程序结束（2）调头装夹,车内孔程序法那克系统程序名“O0031”；西门子系统程序名“SKC0031．MPF”。手动车端面控制总长，车内孔程序内容见表3-7。表3-7法那克系统与西门子系统车孔参考程序程序段号程序内容（法那克系统）程序内容（西门子系统）动作说明N10G40G99G80G18G40G90G95G18设置初始状态N20T0505T05D1选择刀具N30M3S600M3S600主轴正转，转速600r/minN40G00X17.6Z3G00X17.6Z3刀具快速接近内孔表面N50G01Z-43F0.15G01Z-43F0.15粗车内孔N60X17X17刀具沿-X方向退回N70G00Z3G00Z3刀具沿+Z方向退回N80X100Z200X100Z200刀具退回至换刀点N90M0M5M0M5程序停、主轴停、测量N100T0606T06D1换内孔精车刀N110M3S800M3S800设置精车内孔转速N120G00X18.042Z3G00X18.042Z3刀具快速接近内孔表面N130G01Z-43F0.08G01Z-43F0.08精车内孔N140X17X17刀具沿-X方向退出N150G00Z3G00Z3刀具沿+Z方向退出N160X100Z200X100Z200刀具退回至换刀点N170M30M30程序结束[技能训练]一、加工准备1）按坯料图检查毛坯尺寸。2）开机、回参考点。3）输入程序：把编写好的程序通过数控面板输入数控机床。4）装夹工件：把铝棒装入三爪卡盘，伸出约55mm左右，用划线盘校正并夹紧，调头加工用百分表校正。5）装夹刀具：把外圆车刀、中心钻、麻花钻、切断刀、内孔粗车刀、内孔精车刀按要求依次装入T01、T02、T03、T04、T05、T06号刀位（普通数控车床中心钻、麻花钻分别装夹在尾架套筒中）。其中中心钻、麻花钻应与工件轴线重合，内孔车刀刀尖也应与工件轴线等高。二、对刀内孔车刀对刀方法：（1）X方向对刀用内孔车刀试车一内孔，长度为3～5mm，然后沿+Z方向退出刀具，停车测出内孔直径，将其值输入到相应刀具长度补偿中，如图3-5所示。图3-5内孔车刀X方向对刀示意图（2）Z方向对刀移动内孔车刀使刀尖与工件右端面平齐，可借助直尺确定，然后将刀具位置数据输入到相应刀具长度补偿中，如图3-6所示。图3-6内孔车刀Z方向对刀示意图外圆车刀对刀方法同前面课题；中心钻、麻花钻只需对Z坐标，分别将中心钻、麻花钻钻尖与工件右端面对齐，再将其值输入到相应长度补偿中；若手动钻中心孔、钻孔则中心钻、麻花钻不需对刀。三、空运行及仿真法那克系统：选择MEM（自动加工）模式，打开程序，按下空运行按钮及机床锁住开关，按循环启动按钮，观察程序运行情况；若按图形显示键再按循环启动键可进行加工轨迹仿真。空运行结束后使空运行按钮及机床锁住开关复位，重新回机床参考点。西门子系统：打开程序，选择AUTO（自动加工）模式，通过数控面板设置空运行和程序测试有效，按数控启动键，观察程序运行情况，若按“仿真”软键再按数控启动键可进行加工轨迹仿真，空运行及仿真结束后，取消空运行及程序测试有效等设置。四、零件自动加工及孔径尺寸控制打开程序，选择MEM（或AUTO）自动加工模式，调好进给倍率，按数控启动按钮进行自动加工。孔径尺寸控制：内孔尺寸通过设置刀具磨损量及加工过程中试切、试测来保证。执行调头车孔程序时，程序运行到N90段时停车测量，根据测量结果，设置刀具磨损量，运行精车内孔程序，内孔精加工结束后，测量孔径尺寸，根据测量结果，修调刀具磨损量，继续运行精车内孔程序段，直至符合尺寸要求为止。具体示例如下：内孔精车刀（T06）刀具磨损量设为-0.2mm，执行精车φ18内孔程序后测得内孔实际孔径为φ17.92，比孔径平均尺寸还小0.122，单边余量小0.061，则把刀具磨损量修调为-0.2+0.061=-0.