项目三 任务一　钻孔（教学设计）——《数控铣床编程与操作项目教程 第4版》同步教学（机工版）

《数控铣床编程与操作项目教程》教案 授课班级 班级人数 授课教师 课题序号 9 授课课型 授课课时 6课时 授课章节 名 称 项目三 孔加工 任务一 钻 孔 教学目标 知识 目标 1.了解孔的类型及加工方法； 2.了解麻花钻、钻孔工艺及工艺参数选择； 3.掌握刀具长度补偿指令； 4.掌握孔加工循环指令。 能力 目标 1.会进行浅孔、深孔加工； 2.会用循环指令加工浅孔、深孔。 情感 目标 1.养成文明生产、安全生产习惯； 2.养成优良的劳动态度和职业素养； 3.培养团队合作精神。 教学重点 刀具长度补偿指令 孔加工循环指令 教学难点 刀具长度补偿指令的运用 孔加工循环指令 教学方法 讲授法、讨论法、演示法、自主学习法、探究法、训练法 教学资源 网络资源，教学视频，相关PPT，配套练习题、数控铣床及其工艺装备 板书设计 任务一 钻 孔 [知识学习] 一、编程指令 1．刀具长度补偿指令 （1）指令功能 （2）指令代码 （3）发那科系统指令格式 G43 Z H G44 Z H G49或H0 （4）长度补偿的使用 （5）长度补偿指令使用说明 2．钻中心孔循环 法：G81；西：CYCLE81 3．钻孔循环 法：G82 X Y Z R F P K 西：CYCLE82(RP，Z0，SC，DT，，) 4．深孔钻削循环 （1）指令功能 （2）指令格式 法：G83 X Y Z R Q F P K 西：CYCLE83（RP，Z0，SC，Z1，D，FD1，FD，V1，V2，V3，DTB，DT，DTS） 二、加工工艺分析 三、参考程序编制 [任务实施] 教 学 过 程 主 要 教 学 内 容 及 步 骤 教师活动 学生活动 教学目标 【一】导入新课题 数控铣床（加工中心）出来进行轮廓的铣削外，还有一个非常重要的用途，那就是孔的加工，特别是加工箱体类零件，主要就是进行钻孔、镗孔等操作。 【二】新授 任务一 钻孔 [学习目标] 1．知识目标 ①了解孔的类型及加工方法； ②了解麻花钻、钻孔工艺及工艺参数选择； ③掌握刀具长度补偿指令； ④掌握孔加工循环指令。 2．技能目标 ①会进行浅孔、深孔加工； ②会用循环指令加工浅孔、深孔。 [知识学习] 一、编程指令 1．刀具长度补偿指令 （1）指令功能 通常在数控铣床（加工中心）上加工一个工件要使用多把刀具，由于每把刀具长度不同，所以每次换刀后，刀具Z方向移动时，需要对刀具进行长度补偿，让不同长度的刀具在编程时Z方向坐标统一。 （2）指令代码 表3-1-1 发那科系统与西门子系统长度补偿指令 系统 发那科系统 西门子系统 指令代码 G43 正向长度补偿 G44 负向长度补偿 G49 取消长度补偿 无刀具长度补偿指令，调用某把刀具及刀具刀沿号时即调用该刀具及该刀沿号的长度补偿值；如：T2 D2即调用T2 刀具D2刀沿号中的长度补偿值，刀具号后不写刀沿号则D1自动生效。 （3）发那科系统指令格式 G43 Z H G44 Z H G49或H0 其中：H为长度补偿寄存器号，H0中长度补偿值为0。 2．钻中心孔循环指令 数控系统 发那科系统（钻中心孔循环） 西门子系统（钻中心孔循环） 指令格式 G81 X Y Z R F L ； G80；取消循环 CYCLE81(RP，Z0，SC，Z1，，DT，，) 加工图例 　 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； L ：重复次数（仅限需要重复时）； PL：加工平面，通过选择/转换键切换 RP：返回平面（绝对值） Z0：参考点Z坐标（绝对值） SC：安全距离（相对于参考点的高度） 刀尖/直径：钻深方式，通过选择/转换键切换 Z1：最后钻孔深度（绝对值或相对于Z0的钻深） φ:直径值(仅限选择直径时提供) DT：最后钻深时的停留时间，单位：r或s； 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）G81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，按屏幕下方 软键，再按屏幕右侧软键，出现加工图例界面，移动光标，按提示输入参数值，最后按，调用循环 （2）调用循环前，应指定主轴转速、转向及进给速度，刀具应处于钻孔位置 （3）G17(XY)平面必须有效 （4）钻中心孔有和两种，选“刀尖”时，刀具加工至编程指定的深度，选“直径”时，刀具加工至该深度下达到编程指定的中心孔直径 3．钻孔循环指令 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。 数控系统 发那科系统（钻孔循环） 西门子系统（钻孔循环） 指令格式 G82 X Y Z R P F L ； G80；取消循环 CYCLE82(RP，Z0，SC，Z1，，DT，，) 加工图例 　 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； P ：孔底的暂停时间 F ：切削进给速度 L ：重复次数（仅限需要重复时） PL：加工平面，通过选择/转换键切换 RP：返回平面（绝对值） Z0：参考点Z坐标（绝对值） SC：安全距离（相对于参考点的高度） 刀杆/刀尖：钻深方式，通过选择/转换键切换 Z1：最后钻孔深度（绝对值或相对于Z0的钻深） DT：最后钻深时的停留时间，单位：转或秒 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）G82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，按屏幕下方 软键，再按屏幕右侧软键，出现上述加工图例界面，移动光标，按提示输入参数值，最后按调用循环 （2）调用循环前，应指定主轴转速、转向及进给速度，刀具应处于钻孔位置 （3）G17(XY)平面必须有效 4．深孔钻削循环 数控系统 发那科系统（钻深孔循环） 西门子系统（钻深孔循环） 指令格式 G83 X Y Z R P Q F K ； G80；取消循环 CYCLE83(RP，Z0， SC，Z1，D，FD1，DF，V1，V2，V3，DTB，DT，DTS) 加工图例 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 P ：孔底的暂停时间 Q ：每次切削进给的深度，必须用增量值指定 F ：切削进给速度 K ：重复次数（仅限需要重复时） PL：加工平面，通过选择/转换键切换 RP：返回平面（绝对值） Z0：参考点Z坐标（绝对值） SC：安全距离（相对于参考点的高度）； 断屑/排屑：钻孔方式，通过选择/转换键切换 刀杆/刀尖：钻深方式，，通过选择/转换键切换 Z1：最后钻孔深度（绝对值或相对于Z0的钻深） D：第1次钻孔深度或相对于Z0的第1次钻深 FD1：首次钻孔时的进给速度百分比 DF：后续钻削时钻孔深度或钻孔深度百分比，若DF＝100%，则保持相同的钻孔深度；若DF＜100%，则钻孔深度逐渐递减 V1：最小钻孔深度，当DF＜100才存在 V2：断屑时每次加工后的退回量V3：排屑方式手动输入的提前距离 DTB：每次钻深时的停留时间，单位：r或s DT：最后钻深时的停留时间，单位：r或s DTS：排屑方式时的停留时间，单位：r或s 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）G83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，按屏幕下方 软键，再按屏幕右侧软键，出现上述加工图例界面，移动光标，按提示输入参数值，最后按调用循环 （2）调用循环前，应指定主轴转速及转向，刀具应处于钻孔位置 （3）G17(XY)平面必须有效 （4）加工性质有排屑和断屑两种，排屑方式是指钻头钻入一定深度后从工件中退出进行退刀排屑；断屑方式是指钻头钻入一定深度后回退V2的量进行断屑 应用示例: 例如：如图3-5所示，孔位置坐标（40，60），钻削深度为145mm的深孔，试用两种系统编写程序。 表3-7发那科系统与西门子系统深孔加工参考程序 段号 发那科系统 西门子系统 N10 G54 G17 G90 T1； 设置初始参数 G54 G17 G90 T1 D1； 设置初始参数 N20 M3 S500；设置转速 M3 S500 F100； 设置转速，进给速度 N30 G43 Z180 H01； 设置长度补偿 G00 X40 Y60 Z180； 刀具空间移动至孔上方 N40 G83 G98 X40 Y60 Z5 R155 P2 Q20 F100； 调用钻孔循环 CYCLE83（165，150，1，145，50，80，1，1，1，100，0，0、、、）； 调用钻孔循环，最终钻深和首钻深度均以相对于参考平面而言的相对值 N50 G80 G0 Z200； 取消钻孔循环 G00 Z200； 抬刀 N60 M30；程序结束 M30； 程序结束 二、加工工艺分析 1．工、量、刃具选择 （1）工具选择 （2）量具选择 （3）刃具选择 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 游标卡尺 0～150mm 1把 2 百分表及表座 0～10mm 1个 刃 具 1 中心钻 A2 1个 2 麻花钻 Φ6、Φ8 各1个 2．加工工艺方案 （1）孔的种类及常用加工方法 ①按孔的深浅分浅孔和深孔两类；当长径比（L/D孔深与孔径之比）小于5时为浅孔，大于等于5时为深孔 ②按工艺用途分 序号 种 类 特 点 加工方法 1 中心孔 定心作用 钻中心孔 2 螺栓孔 孔径大小不一，精度较低 钻孔、扩孔、铣孔 3 工艺孔 孔径大小不一，精度较低 钻孔、扩孔、铣孔 4 定位孔 孔径较小，精度较高，表面质量高 钻孔+铰孔 5 支承孔 孔径大小不一，精度较高，表面质量高 钻孔+镗孔（钻孔+铰孔） 6 沉头孔 精度较低 锪孔 （2）加工工艺路线 （3）合理切削用量选择 刀具号 刀具规格 工序内容 F（mm/min） S（r/min） T1 A2中心钻 钻2×Φ6及2×Φ8的中心孔 100 1000 T2 Φ6麻花钻 钻2×Φ6的盲孔 100 1200 T3 Φ8麻花钻 钻2×Φ8的盲孔 100 1000 三、参考程序编制 1．工件坐标系建立 2．参考程序 [任务实施] 一、仿真软件使用 二、加工准备 1.检查毛坯尺寸。 2.开机、回参考点。 3.程序输入 4.工件装夹 5.刀具装夹 三、对刀 四、仿真加工 五、自动加工 六、检测与评分 [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．钻孔加工前，要先钻中心孔。 3．钻孔加工时，要正确合理选择切削用量。 4．固定循环运行中，在开始加工时要特别注意，使固定循环剩余动作进行到结束。 5．当程序执行到M00暂停时，不允许手动移动机床，在停止位置手动换刀，继续执行程序。 6．编程时应计算钻头的顶点应加工的深度。 7．通常直径大于Ф30的孔应在普通机床上完成粗加工，留4至6mm余量（直径方向），再由数控铣床（加工中心）进行精加工；而小于Ф30的孔可以直接在数控铣床（加工中心）上完成粗、精加工。 【三】总结与经验分享 【二】作业布置 1．发那科（FANUC-0i-MD）系统中，G82和G83有何区别？西门子（SIEMENS 828D）系统中CYCLE82和CYCLE83有何区别？ 2．练一练：针对图3-7所示零件，编写钻4个Φ5孔的加工程序并进行加工练习。 教师展示成品，让同学有一个先入为主的印象以及明确的学习目标 教师引导学生读懂零件图 出示本次课目标 讲解刀具长度补偿指令，举例并引导学生思考如何运用指令编程 老师分析、讲解钻中心孔循环指令功能、代码并举例分析其运用 老师分析、讲解钻孔循环指令功能、代码并举例分析其运用 老师分析、讲解钻深孔循环指令功能、代码并举例分析其运用 举例、分析运用深孔指令编程 引导学生分析本次课用到的工、量、刃具 按表分析各种孔用途及工艺 加工路线讲解、分析并引导学生分析工艺 引导学生完成课题零件加工程序编写 提示安全注意事项，引导学生做好加工准备、对刀工作 指导学生完成零件加工 提醒安全生产、文明生产要求 引导学生总结与经验分享 观看成品，思考 理解、思考并记录零件图 理解学习目标 看图、分析、思考、讨论 记录、思考并能运用钻中心孔循环加工指令 记录、思考并能运用钻孔循环加工指令 记录、思考并能运用钻深孔循环加工指令 讨论、思考、学习编程 分组思考讨论、得出结论 讨论、思考、分析 听讲、思考 讨论、分析、思考并编程程序 做好加工准备工作，按前面课题方法对刀 完成零件加工 听讲并思考原因 学生自主总结并分享经验 提高学生学习兴趣 任务导向 明确本次课学习目标 了解刀具长度补偿指令及运用 掌握钻中心孔循环指令功能、代码、格式及运用 掌握钻孔循环指令功能、代码、格式及运用 掌握钻深孔循环指令功能、代码、格式及运用 灵活运用钻深孔循环指令编程 会选择工、量、刃具 掌握各种孔的工艺过程 会制订加工路线 会灵活运用钻孔、钻深孔循环编写加工程序 熟悉加工准备工作及对刀操作 熟悉加工方法 培养安全生产、文明生产习惯 培养学生综合能力 教后记 9 学科网（北京）股份有限公司 $$