项目三 任务四　镗孔（课件）——《数控铣床编程与操作项目教程 第4版》同步教学（机工版）

[学习目标] 1．知识目标 ①了解镗孔刀形状、结构、种类； ②掌握镗孔工艺参数选择； ③了解镗孔循环及使用。 2．技能目标 ①会进行镗刀尺寸控制及微调镗刀的使用； ②会进行圆柱（盘）类零件的对刀。 任务四 镗孔 1 图3－17 图3－18 1 [知识学习] 一、编程指令 1．镗孔循环指令 数控系统 发那科系统（镗孔循环） 西门子系统（镗孔循环） 指令格式 G85 X Y Z R F K ； G80；取消循环 CYCLE86(PL，RP，SC，加工位置，DIR，Z0， Z1，DT，SPOS，退刀模式，DX，DY，DZ) 加工图例 　　　　　　　　　　　　 1 数控系统 发那科系统（镗孔循环） 西门子系统（镗孔循环） 参数含义 X Y ：孔位置数据，即X轴、Y轴坐标 Z ：孔底的位置坐标（绝对值时），从R点到孔底的距离（增量值时） R ：从初始位置到R点位置的距离 F ：切削进给速度 K ：重复次数（仅限需要重复时） PL：加工平面，通过 键切换 RP：返回平面（绝对值） SC：安全距离（相对于参考点的高度，输入时不带正负号） 加工位置：有单个位置（在编程的位置上镗孔）和位置模式（带MCALL的位置），通过 键切换 DIR：主轴旋转方向 Z0：参考点Z坐标（绝对值） Z1：最后镗孔深度（绝对值或相对于Z0的深度） DT：最后镗孔深度时的停留时间，单位：转或秒 SPOS：主轴停止位置，单位：度 退刀模式：有不退刀和退刀返回两种，通过 切换 DX：X方向退刀量（仅在退刀时） DY：Y方向退刀量（仅在退刀时） DZ：Z方向退刀量（仅在退刀时） D：退刀量（增量）（仅在退刀时） 1 数控系统 发那科系统（镗孔循环） 西门子系统（镗孔循环） 使用说明 （1）调用循环前，应指定主轴转速及转向； （2）G17(XY)平面必须有效 （3）如用G98，则刀具退回至初始平面；如用G99，则刀具退回至R平面 （4）G85指令为模态有效代码，用G80或01组G(G01、G02、、、)代码取消 （1）输入程序时，点击屏幕下方 软键，再点击屏幕右侧 软键，出现上述加工图例界面，移动光标，按提示输入参数值，最后点 调用循环 （2）调用循环前，应指定主轴转速，刀具应处于镗孔位置 （3）G17(XY)平面必须有效 1 （4）应用示例 在XY平面X0 Y0处调用循环G85/CYCLE85，Z轴为镗孔轴，如图3-19所示。不设置停留时间。 图3-19 1 表3-28发那科系统与西门子系统镗孔加工参考程序 段号 发那科系统 西门子系统 N10 G90G54G0X0Y0T1；规定参数 G90 G54 G00 X0 Y0 T1 D1；规定参数 N20 M3S1000； 主轴正转转速S1000 M3 S1000； 主轴转速S1000 N30 G43Z10H1； 刀具快速移动Z10处 Z10； 刀具移动到Z10处 N40 G98 G85 Z-10R5F100；镗孔 CYCLE86（10，0，2，，-10，,1,2，,,,45，1,1,11）；调用镗孔循环，最终钻深以相对于参考平面而言 N50 G80G0Z200；刀具快速移动到Z200处 G00 Z200； 刀具退回到Z200处 N60 M30； 程序结束 M30； 程序结束 1 2．发那科系统精镗孔循环 （1）指令功能 精镗孔循环镗削精密孔。当到达孔底时，主轴停止，切削刀具离开工件的被加工表面并返回。其动作过程如图 所示 精镗孔循环动作过程 1 （2）指令格式 G76 X Y Z Q P F K （3）指令使用说明 1）Q表示孔底的偏移量，P表示孔底的暂停时间。 2）当到达孔底时，主轴在固定的旋转位置停止，刀具先向刀尖的相反方向移动退刀，然后快速退刀，这样既保证加工面不被破坏，又实现了精密和有效的镗削加工。 3）刀尖反向位移量用地址Q指定，其值q为正值。位移方向由MDI设定，可为“+X”、“-X”、“+Y”、“-Y”中的任一个。 1 二、加工工艺分析 1．工、量、刃具选择 （1）工具选择：工件用平口钳装夹，平口钳用百分表校正，其工具见表3-4-4。 （2）量具选择：因尺寸精度较高，孔深用深度游标卡尺测量；孔径尺寸用内径百分表测量，内径百分表用千分尺校对；表面质量用粗糙度样板比对。 （3）刃具选择：镗孔作为孔的精加工方法之一，之前还需安排钻孔（含钻中心孔定心）、扩孔、铣孔等粗、半精加工工序，需用到中心钻、麻花钻、铣刀等刀具；最后用镗刀进行加工，其中镗刀分为粗镗刀和精镗刀。 1 粗镗孔刀的结构和形状如图3-21所示，其调整精度为每调整一个刻度刀头移动0.01mm。 精镗孔刀具的结构和形状如图3-22所示，其调整精度每调整一个刻度刀头移动0.002mm 1 种类 序 号 名 称 规 格 数 量 工   具 1 机用虎钳 QH160 1个 2 平行垫铁   若干 3 塑胶榔头   1个 4 呆扳手   若干 量   具 1 百分表及表座 0～10mm 1个 2 千分尺 25～50mm 1把 3 内径百分表 18～35mm 1把 4 深度游标卡尺 0～200mm 1把 5 粗糙度样板 N0～N1 1副 刃 具 1 中心钻 A5 1个 2 麻花钻 Φ25 1个 3 键槽铣刀 Φ20 1个 4 微调镗刀(盲孔刀) Φ26 1把 5 微调镗刀(盲孔刀) Φ30 1把 1 3．加工工艺方案 ⑴加工工艺路线 ①用A5中心钻钻中心孔。 ②用Φ25麻花钻钻孔深12mm。 ③用Φ20键槽铣刀铣Φ26和Φ30盲孔底孔深度至尺寸要求。 ④用微调镗刀镗Φ26+0.021深12mm。 ⑤用微调镗刀镗Φ30+0.021深6mm。 ⑵合理切削用量选择 加工铝件钻孔和粗铣孔速度要低，镗孔精度要求较高，可以减少切削余量，提高主轴转速，降低进给速度，参考切削用量参数见 表3-4-5。 1 表3-30切削用量选择 刀具号 刀具规格 工 序 内 容 F（mm/min） S（r/min） T1 A5中心钻 钻钻中心孔 100 1000 T2 Φ25麻花钻 钻孔深12mm 100 400 T3 Φ20键槽铣刀 铣Φ26和Φ30盲孔 100 800 T4 Φ26微调镗刀镗 镗Φ26+0.021 0深12mm 80 1200 T5 Φ30微调镗刀镗 镗Φ30+0.021 0深6mm 80 1200 1 三、参考程序编制 1．工件坐标系选择：选择工件上表面中心位置为工件坐标系原点。 2．参考程序 发那科系统（FANUC-0I-MB/MC）程序，程序名为“O0341 ” 程序 段号 程序内容 （发那科系统） 程序内容 （西门子系统） 说 明 N0010 G40 G17 G80 G49 G40 G17 T1 D1 设置初始状态 N0020 G90 G54 G00 X0 Y0 Z50 G90 G54 G00 X0 Y0 Z50 绝对编程、设置工件坐标系，刀具快速移动到（0，0，50） N0030 M3 S1000 M3 S1000 F100 主轴正转，转速1000r/min N0040 G43 Z5 H01 M8 Z5 M8 刀具快速移动至Z5处，发那科系统调用1号刀具长度补偿 N0050 G99 G81 Z-2 R5 F100 CYCLE81（10，0，3，-2，，） 调用孔加工循环，钻中心孔深2mm N0060 G80 G00 Z200 G00 Z200 刀具Z方向快速退回 N0070 M5 M9 M00 M5 M9 M00 主轴停转，程序停止 1 N0080 G90 G54 G00 X0 Y0 G90 G54 G00 X0 Y0 T2 D1 绝对编程、设置工件坐标系，刀具快速移动到（0，0） N0090 M3 S400 M3 S400 F100 主轴正转，转速400r/min N0100 G43 Z5 H02 M8 Z5 M8 刀具快速移动至Z5处 N0110 G99 G83 Z-12 R5 Q3 F100 CYCLE83（10，0，3，-12，，-3，80，1，,100,0、、、） 调用孔加工循环，钻孔深12mm N0120 G80 G00 Z200 G00 Z200 刀具Z方向快速退回，发那科系统取消钻孔循环 N0130 M5 M9 M00 M5 M9 M00 主轴停转，程序停止 N0140 G90 G54 G00 X0 Y0 G90 G54 G00 X0 Y0 T3 D1 绝对编程、设置工件坐标系，刀具快速移动到（0，0） N0150 M3 S800 M3 S800 主轴正转，转速1200r/min N0160 G43 Z5 H03 M8 Z5 M8 刀具快速移动至Z5处 N0170 G01 Z-6.0 F100 G01 Z-6.0 F100 铣孔深6.0mm，进给速度100mm/min N0180 G91 G01 X4.9 G91 G01 X4.9 增量方式编程，刀具沿X正方向移动4.9mm 1 N0190 G02 I-4.9 G02 I-4.9 顺时针圆弧插补 N0200 G90 G01 X0 Y0 G90 G01 X0 Y0 绝对方式编程，刀具回到（0，0）处 N0210 G01 Z-12 G01 Z-12 刀具沿Z负方向插补至Z-12处 N0220 G91 G01 X2.9 G91 G01 X2.9 增量方式编程，刀具沿X正方向移动2.9mm N0230 G02 I-2.9 G02 I-2.9 顺时针圆弧插补 N0240 G90 G01 X0 Y0 G90 G01 X0 Y0 绝对方式编程，刀具回到（0，0）处 N0250 G00 Z200 G00 Z200 刀具沿Z轴快速移动到Z200处 N0260 M5 M9 M00 M5 M9 M00 主轴停转，程序停止，安装T4刀具（φ26微调镗刀） N0270 G90 G54 G00 X0 Y0 G90 G54 G00 X0 Y0 T4 D1 绝对编程、设置工件坐标系，刀具快速移动到（0，0） N0280 M3 S1200 M3 S1200 主轴正转，转速1200r/min 1 N0290 G43 Z5 H04 M8 Z5 M8 f80 刀具快速移动至Z5处，发那科系统调用4号刀具长度补偿 N0300 G99 G85 Z-12.0 R5 F80 CYCLE86（5，0，2，，12，，1,3,,,,,45,1,1,11） 调用镗孔加工循环，镗孔深度12mm N0310 G80 G00 Z200 G00 Z200 刀具Z方向快速退回，发那科系统取消钻孔循环 N0320 M5 M9 M00 M5 M9 M00 主轴停转，程序停止，安装T5刀具 N0330 G90 G54 G00 X0 Y0 G90 G54 G00 X0 Y0 T5 D1 绝对编程、设置工件坐标系，刀具快速移动到（0，0） N0340 M3 S1200 M3 S1200 主轴正转，转速1200r/min N0350 G43 Z5 H05 M8 Z5 M8 f80 刀具快速移动至Z5处 N0360 G99 G85 Z-6 R5 F80 CYCLE86（5,0,2，，6，，1,3,,,,45,1,1,11） 调用镗孔加工循环，镗孔深度6mm N0370 G80 G00 Z200 G00 Z200 刀具Z方向快速退回，发那科系统取消钻孔循环 N0380 M5 M9 M2 M5 M9 M2 主轴停转，程序结束 1 [任务实施] 一、加工准备 1．阅读零件图，并检查坯料的尺寸。 2．开机，机床回参考点。 3．输入程序并检查该程序。 4．安装夹具，夹紧工件。 把机用虎钳安装在工作台面上，并用百分表校正钳口。工件装夹在机用虎钳上并夹紧。 5．刀具装夹 本练习题共使用了5把刀具，把不同类型的刀具分别安装到对应的刀柄上 1 二、对刀，设定工件坐标系 1．X、Y向对刀 通过试切法进行对刀操作得到X、Y零偏值，并输入到G54中。 2．Z向对刀 利用试切法分别测量5把刀的刀位点从参考点到工件上表面的Z数值，并把Z数值分别输入到对应的刀具长度补偿值中（G54中Z值为0）。 三、空运行及仿真 1 四、零件自动加工及尺寸控制 首先使各个倍率开关达到最小状态，按下循环启动键。机床正常加工过程中适当调整各个倍率开关，保证加工正常进行。 镗孔时孔径尺寸控制方法是通过对镗刀进行调整、试切、试测的步骤实现。 ①松开刀头锁紧螺钉，调节刀头伸出长度后锁紧（见图3-23）， 伸出长度按经验公式计算： l=(d1-d2)/2 L=l+d2 其中：l-刀头伸出长度。 d1-预制孔直径。 d2-为镗刀杆直径。 L-游标卡尺测量长度（L应比所需尺寸小0.5～0.3mm）。 图3-23 1 ②试切与试测，用自动方式使主轴到达孔轴线位置，在孔口处试切1-2mm，检验孔的轴线位置是否正确；如果已经切到孔的表面则进行测量，再根据测量尺寸调整刀头伸出长度，仍在孔口处试切1～2mm并测量，直到达到要求。 ③试切法调整镗刀一定要遵循“少进多试”的原则，如果镗刀尺寸偏大会出现废品。粗镗刀调整精度可在±0.05mm内，精镗刀一定要调整到精度要求范围内。 1 五、零件检测 零件加工结束后，进行尺寸检测，检测结果写在评分表中（见表3-4-6）。 六、加工结束，清理机床 松开夹具，卸下工件，清理机床。 1 序号 检测项目 检测内容及要求 配分 学生 自检 学生 互检 教师 检测 得分 1 职业素养 文明、礼仪 5         2 安全、纪律 10         3 行为习惯 5         4 工作态度 5         5 团队合作 5         6 制定工艺 1．选择装夹与定位方式 2．选择刀具 3．选择加工路径 4．选择合理切削用量 5         表3-32 镗孔加工任务检测评价表 1 7 程序编制 1．编程坐标系选择正确 2．指令使用与程序格式正确 3．基点坐标正确 10         8 机床操作 1．开机前检查、开机、回参考点 2．工件装夹与对刀 3．程序输入与校验 5         9 零件加工 φ260+0.021 mm 16         10 φ300+0.021 mm 16         11 6mm（2处） 8         12 表面粗糙度值Ra1.6μm 10         综合评价   1 [资料链接] 1．当被加工工件为圆盘类零件时，常采用百分表或千分表进行对刀，实现工件坐标系设定。其操作步骤如下： ①百分表安装：直径小于Φ40的孔或外圆，可用钻夹头刀柄直接夹持百分表，如图3-4-9a所示；直径大于Φ40的孔或外圆，可将磁力表座直接吸附在主轴上，如图所示。 ②调整百分表的触头，使其与Y方向的两个极限点A、C接触，用手拨动主轴，观察A、C两点在表盘上的偏移量Δ，然后在手轮方式下只调整主轴Y方向的位置，使其向读数偏小的一方移动Δ/2。如此反复，再进行测量调整，直到A、C两点在表盘上的读数相同。同理可测量X轴方向的两个极限点B、D，调整主轴在X方向的位置，用手拨动主轴使主轴旋转，百分表指针在B、D两点位置相同，此时主轴所在位置为孔的轴线在X向的位置。通过对刀操作，将操作得到的数值输入到零点偏置代码（G54）中。 ③由于百分表的量程较小，事先要进行粗找正，使轴线偏移精度在百分表的量程之内。若毛坯表面粗糙度值较大，可用铁丝代替百分表进行粗找正。 1 2．镗刀的选择应根据所加工孔的直径，尽可能选择截面积大的刀杆；选择刀杆的长度时，只需选择刀杆伸出长度略大于孔深即可；为了减少切削过程中由于受径向力作用而产生振动，镗刀的主偏角一般选得较大。镗铸铁孔或精镗孔时，一般取kr=900，粗镗钢件孔时，取kr=600～750，以提高刀具使用寿命。对于微调镗刀的调整应先用对刀板或百分表将镗刀刀尖预调至理想尺寸（±0.1mm）内，然后再进行微调。微调后，将镗刀紧固即可使用。 1 [操作注意事项] 1．毛坯装夹时，要考虑垫铁与加工部位是否干涉。 2．镗孔试切对刀时要准确找正预镗孔的中心位置，保证试切一周切削均匀 3．镗孔刀对刀时，工件零点偏置值可以直接借用之前工艺中应用麻花钻或铣刀测量得到的X、Y值，Z值通过试切获得。 1 [思考与练习] 1．简述如何调整镗刀的尺寸？ 2. 发那科系统与西门子系统镗孔循环指令是什么？其指令格式有何区别？ 3．练一练：编写程序并加工如图3-25所示零件中的成形孔。 1 $$