数控孔加工

项目5孔加工模块一数控铣床编程与加工技术项目5孔加工任务描述：端盖零件如图5-1所示，底平面、两侧面和φ40H8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2个销孔，试编写其加工程序。零件材料为HT150，加工数量为5000个/年。图5-1端盖零件图5.1任务1端盖零件上沉头螺钉孔和销孔的加工模块一数控铣床编程与加工技术5.2知识链接5.2.1孔加工工艺知识1.孔的加工方法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。常用孔的加工方法如表5-1所示。模块一数控铣床编程与加工技术表5-1孔的加工方法与步骤的选择序号加工方案精度等级表面粗糙度Ra适用范围1钻11～1350～12.5加工未淬火钢及铸铁的实心毛坯，也可用于加工有色金属（但粗糙度较差），孔径＜15mm～20mm2钻—铰93.2～1.63钻—粗铰（扩）—精铰7～81.6～0.84钻—扩116.3～3.2同上，但孔径＞15mm～20mm5钻—扩—铰8～91.6～0.86钻—扩—粗铰—精铰70.8～0.47粗镗(扩孔)11～136.3～3.2除淬火钢外各种材料，毛坯有铸出孔或锻出孔8粗镗(扩孔)—半精镗(精扩)8～93.2～1.6粗镗(扩)—半精镗(精扩)—精镗6～71.6～0.8模块一数控铣床编程与加工技术2.孔加工刀具图5-2常用钻头模块一数控铣床编程与加工技术图5-3扩孔钻模块一数控铣床编程与加工技术图5-4机用铰刀模块一数控铣床编程与加工技术3.孔加工切削用量孔加工切削用量见表5-2。表5-2孔加工切削用量模块一数控铣床编程与加工技术4.加工余量孔加工余量见表5-3。表5-3孔加工余量模块一数控铣床编程与加工技术5.孔加工路线安排（1）孔加工进给路线①定位要迅速（a图）②定位要准确（b图）图5-5孔加工进给路线模块一数控铣床编程与加工技术（2）孔加工导入量与超越量孔加工导入量（图5-6中ΔZ）是指在孔加工过程中，刀具自快进转为工进时，刀尖点位置与孔上表面间的距离。导入量通常取2～5mm。超越量如图1-中的ΔZ＇所示，当钻通孔时，超越量通常取ZP＋（1～3）mm，ZP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3～5mm；镗通孔时，超越量通常取1～3mm。图5-6孔加工导入量与超越量模块一数控铣床编程与加工技术5.2.2钻孔、锪孔及铰孔固定循环指令含义：数控加工中，某些加工动作循环已经典型化。例如，钻孔、镗孔的动作是孔位平面定位、快速引进、工作进给、快速退回等，这样一系列典型的加工动作已经预先编好程序，存储在内存中，可用包含G代码的一个程序段调用，从而简化编程工作。这种包含了典型动作循环的G代码称为循环指令。模块一数控铣床编程与加工技术1.孔加工固定循环（1）固定循环动作组成①X、Y轴快速定位到孔中心位置②Z轴快速运行到靠近孔上方的安全高度平面R点(参考点)③孔加工（工作进给）④在孔底做需要的动作⑤退回到安全平面高度或初始平面高度⑥快速返回到初始点位置。模块一数控铣床编程与加工技术图5-7固定循环动作图5-8固定循环平面模块一数控铣床编程与加工技术（2）固定循环的平面a．初始平面初始平面是为安全下刀而规定的一个平面，如图5-7所示。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。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5-8），以保证所有孔深都加工到尺寸。模块一数控铣床编程与加工技术③固定循环编程格式孔加工循环的通用编程格式如下：G73～G89XYZRQPFK；XY：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：G73和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。模块一数控铣床编程与加工技术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：④G98与G99方式（图5-9）a．G98方式G98为系统默认返回方式，表示返回初始平面。b．G99方式G99表示返回R点平面。模块一数控铣床编程与加工技术图5-9G98与G99方式图5-10G90与G91方式模块一数控铣床编程与加工技术⑤G90与G91方式如图5-10所示，固定循环中R值与Z值数据的指定与G90与G91的方式选择有关（Q值与G90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．G91方式G91方式中，R值是指R点平面相对初始平面的Z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、Y方向的增量距离。模块一数控铣床编程与加工技术2.钻（扩）孔循环G81与锪孔循环G82一般钻孔循环指令G81格式：G98（G99）G81X_Y_Z_R_F_刀具以进给速度向下运动钻孔，到达孔底位置后，快速退回（无孔底动作），用于一般定点钻。带停顿的钻孔循环指令G82格式：G98（G99）G82X_Y_Z_R_P_F_与G81指令唯一的区别是有孔底暂停动作，暂停时间由P指定。执行该指令使孔的表面更光滑，孔底平整。常用于做沉头台阶孔。模块一数控铣床编程与加工技术3.高速深孔钻循环G73与深孔钻循环G83①高速深孔钻循环G73格式G73XYZRQF；_该固定循环用于Z轴的间歇进给，有利于断屑，适用于深孔加工，减少退刀量，可以进行高效率的加工。Q值为每次的进给深度(Q)，指令中用Q为增量值。退刀用快速，每次的退刀量d，d由系统参数设置。例：G98G73X10Y20Z-60R5Q10F50②深孔加工循环指令G83与G73不同之处在每次进刀后都返回安全平面高度处，这样更有利于钻深孔时的排屑。模块一数控铣床编程与加工技术图5-11G73与G83指令动作图模块一数控铣床编程与加工技术任务描述：端盖零件如图5-1所示，底平面、两侧面和φ40H8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2个销孔，试编写其加工程序。零件材料为HT150，加工数量为5000个/年。图5-1端盖零件图任务1端盖零件上沉头螺钉孔和销孔的加工编程模块一数控铣床编程与加工技术5.3任务决策和执行1.工艺过程①点孔所有孔首先都要点孔，以保证钻孔时，不会产生斜歪现象。②钻孔用φ9钻头钻出4×φ9孔和2×φ10H7孔的底孔。③扩孔用φ9.8钻头扩2×φ10H7孔。④锪孔用φ15锪钻锪出4×φ15沉孔。⑤铰孔用φ10H7加工出2×φ10H7孔。模块一数控铣床编程与加工技术2.刀具与工艺参数见表5-4、表5-5。表5-4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φ3mm2T02麻花钻φ9mm3T03麻花钻φ9.8mm4T04锪钻φ15mm5T05铰刀φ10mm模块一数控铣床编程与加工技术表5-5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r/min进给速度mm/min背吃刀量mm1钻所有孔的中心孔T01φ3mm中心钻20008024×φ9孔和2×φ10H7孔的底孔T02φ9mm麻花钻6001003扩2×φ10H7孔T03φ9.8mm麻花钻8001004锪4×φ15沉孔T04φ15mm锪钻5001005铰2×φ10H7孔T05φ10mm铰刀20050模块一数控铣床编程与加工技术3.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φ40H8内腔已在前面工序加工完毕，本工序可以φ40H8内腔和底面为定位面，侧面加防转销限制六个自由度，用压板夹紧。4.程序编制在φ40H7内孔中心建立工件坐标系，Z轴原点设在端盖底面上。设初始平面高度,距端盖顶面50mm处，即Z为80mm;参考平面（R平面）设在沉孔上表面5mm处，即Z为20mm.模块一数控铣床编程与加工技术参考程序：O0001；N10G17G21G40G54G80G90G94；程序初始化N20G00Z80.0M07；刀具定位到安全平面，启动主轴N30M03S2000；N40G98G81X28.28Y28.28R20.0Z12.0F100；钻出六个孔的中心孔N50X0Y40.0；N60X-28.28Y28.28；N70Y-28.28；N80X0Y-40.0；N90X28.28Y-28.28；N100G00Z180.0M09；刀具抬到手工换刀高度N110M05；N120M00；程序暂停，手工换T2刀，换转速N130M03S600；N140G00Z80.0M07；刀具定位到安全平面N150G98G81X28.28Y28.28R20.0Z-5.0F100；钻出六个φ9mm孔模块一数控铣床编程与加工技术N160X0Y40.0；N170X-28.28Y28.28；N180Y-28.28；N190X0Y-40.0；N200X28.28Y-28.28；N210G00Z180.0M09；刀具抬到手工换刀高度N220M05；N230M00；程序暂停，手工换T3刀，换转速N240M03S800；N250G00Z80.0M07；刀具定位到安全平面N260G98G81X0Y40.0R20.0Z-5.0F100；扩2×φ10H7mm孔至φ9.8mmN270Y-40.0；N280G00Z180M09；刀具抬到手工换刀高度N290M05；N300M00；程序暂停，手工换T4刀，换转速N310M03S500；模块一数控铣床编程与加工技术N320G00Z80.0M07；刀具定位到安全平面N330G98G82X28.28Y28.28R20.0Z10.0P2000F100；锪出四个φ15mm沉头孔N340X-28.28；N350Y-28.28；N360X28.28；N370G00Z180M09；刀具抬到手工换刀高度N380M05；N390M00；程序暂停，手工换T5刀，换转速N400M03S200；N410G00Z80.0M07；刀具定位到安全平面N420G98G85X0Y40.0R20.0Z-5.0F50；铰2×φ10H7mm孔N430Y-40.0；N440M05；程序结束N450M09G00Z200；N460M30；模块一数控铣床编程与加工技术5.4巩固练习利用数控加工仿真软件，完成如图所示零件上定位销孔、螺栓孔的加工，并完成工序卡片的填写。零件材料为45钢。模块一数控铣床编程与加工技术任务描述：支撑座零件如图5-12所示，上下表面、外轮廓已在前面工序加工完成。本工序完成零件上所有孔的加工，试编写其加工程序。零件材料为HT150。图5-12支撑座零件图5.1任务2支撑座零件上的孔加工模块一数控铣床编程与加工技术5.2知识链接5.2.1攻螺纹和镗孔的加工工艺1.攻螺纹的加工工艺（1）普通螺纹简介普通螺纹分粗牙普通螺纹和细牙普通螺纹，牙型角为60°。粗牙普通螺纹螺距是标准螺距，其代号用字母“M”及公称直径表示，如M16、M12等。细牙普通螺纹代号用字母“M”及公称直径螺距表示，如M24×1.5、M27×2等。模块一数控铣床编程与加工技术（2）攻螺纹底孔(预孔)直径的确定攻螺纹前所钻的预孔直径应稍大于丝锥的小径，否则，攻螺纹时孔中的金属材料会挤压丝锥，轻则箍死，重则折断。底孔直径大小，可根据螺纹的螺距查阅手册或按下面经验公式确定。加工钢件等塑性材料时，D底≈d－P；铸铁等脆性材料时，D底≈d－1.05P式中：D底──底孔直径，mm；d──丝锥螺纹公称直径，mm；P──螺距，mm。模块一数控铣床编程与加工技术（3）盲孔螺纹底孔深度的确定攻盲孔螺纹时，由于丝锥切削部分有锥角，端部不能切出完整的