課題：孔加工

1、課題：孔加作者:日期:課題4:孔加工4.1任務(wù)：端蓋零件上沉頭螺釘孔和銷孔的加工2個(gè)銷孔，試編寫(xiě)其加工程序。零件材料為HT15 0,端蓋零件如圖4 -1所示，底平面、兩側(cè)面和 40H8型腔已在前面工序加工完成。本 工序加工端蓋的4個(gè)沉頭螺釘孔和 加工數(shù)量為5000個(gè)/年。100AXI)5端蓋零件圖4.1J斗沁nA4. 2孔加工的工藝知識(shí)1 .孔加工的方法孔加工在金屬切削中占有很大的比重，應(yīng)用廣泛。在數(shù)控銑床上加工孔的方法很多， 根據(jù)孔的尺寸精度、位置精度及表面粗糙度等要求 ，一般有點(diǎn)孔、鉆孔、擴(kuò)孔，锪孔、 鉸孔、鏜孔及銑孔等方法。2孔加工的刀具1）鉆孔刀具及其選擇鉆孔刀具較多，有普通麻花鉆、可

2、轉(zhuǎn)位淺孔鉆、噴吸鉆及扁鉆等。應(yīng)根據(jù)工件材料、 加工尺寸及加工質(zhì)量要求等合理選用。在數(shù)控鏜銑床上鉆孔，普通麻花鉆應(yīng)用最廣泛，尤其是加工e30mn以下的孔時(shí)，以麻花鉆為主,如圖6- 2所示。在數(shù)控鏜銑床上鉆孔，因無(wú)鉆模導(dǎo)向，受兩種切削刃上切削力不對(duì)稱的影響，容易引 起鉆孔偏斜。為保證孔的位置精度，在鉆孔前最好先用中心鉆鉆一中心孔 ,或用一剛性 較好的短鉆頭鉆一窩。中心鉆主要用于孔的定位，由于切削部分的直徑較小，所以中心鉆鉆孔時(shí)，應(yīng)選取較 高的轉(zhuǎn)速。對(duì)深徑比大于5而小于100的深孔由于加工中散熱差，排屑困難，鉆桿剛性差，易使刀具損壞和引起孔的軸線偏斜，影響加工精度和生產(chǎn)率，故應(yīng)選用深孔刀具加工。2）

3、擴(kuò)孔刀具及其選擇3. 2um。3 4個(gè)齒。擴(kuò)孔鉆加工余量小，主切削刃較,可選擇較大的切削用量。圖63所示為刃帶a)b）圖6-3擴(kuò)孔鉆a）整體式擴(kuò)孔鉆 b）套式擴(kuò)孔鉆擴(kuò)孔多采用擴(kuò)孔鉆，也有用立銑刀或鏜刀擴(kuò)孔。擴(kuò)孔鉆可用來(lái)擴(kuò)大孔徑，提高孔加 工精度。用擴(kuò)孔鉆擴(kuò)孔精度可達(dá)IT 1 1I T 10,表面粗糙度值可達(dá)R a6 . 3 擴(kuò)孔鉆與麻花鉆相似，但齒數(shù)較多，一般為 短,無(wú)需延伸到中心，無(wú)橫刃，加之齒數(shù)較多 整體式擴(kuò)孔鉆和套式擴(kuò)孔鉆。3）鉸孔刀具及其選擇鉸孔加工精度一般可達(dá)IT9IT8級(jí)，孔的表面粗糙度值可達(dá) Ra1.6 0. 8um,可用于 孔的精加工，也可用于磨孔或研孔前的預(yù)加工。鉸孔只能提高

4、孔的尺寸精度、形狀精度 和減小表面粗糙度值，而不能提高孔的位置精度。因此，對(duì)于精度要求高的孔，在鉸削前 應(yīng)先進(jìn)行減少和消除位置誤差的預(yù)加工，才能保證鉸孔質(zhì)量。圖6- 3所示為直柄機(jī)用鉸刀和套式機(jī)用鉸刀。a)b）圖6-4鉸刀a）直柄機(jī)用鉸刀b）套式機(jī)用鉸刀4）鏜孔加工刀具及其選擇鏜孔是數(shù)控鏜銑床上的主要加工內(nèi)容之一，它能精確的保證孔系的尺寸精度和形位 精度,并糾正上道工序的誤差。在數(shù)控鏜銑床上進(jìn)行鏜孔加工通常是采用懸臂方式，因 此要求鏜刀有足夠的剛性和較好的精度。鏜孔加工精度一般可達(dá)IT7I T 6,表面粗糙度值可達(dá) Ra6. 30.8um。為適應(yīng)不同 的切削條件，鏜刀有多種類型。按鏜刀的切削刃

5、數(shù)量可分為單刃鏜刀（圖6- 5 a ）和雙刃鏜刀（圖6-5 b ）。Ib）圖6-5鏜刀雙刃鏜刀a）單刃鏜刀b）在精鏜孔中，目前較多地選用精鏜微調(diào)鏜刀，如圖6-6所示。這種鏜刀的徑向尺寸可 以在一定范圍內(nèi)進(jìn)行微調(diào)，且調(diào)節(jié)方便，精度咼。53圖6-6微調(diào)鏜刀3.孔加工的切削參數(shù)及加工余量1）孔加工的切削參數(shù)4攻螺紋的加工工藝1 ）底孔直徑的確定攻螺紋之前要先打底孔，底孔直徑的確定方法如下 對(duì)鋼和塑性大的材料D 孔=D P對(duì)鑄鐵和塑性小的材料D孔=D - (1 .0 5 1.1 ) Pmm式中：D孔一螺紋底孔直徑， D 螺紋大徑，mmP 螺距，mm。2）盲孔螺紋底孔深度盲孔螺紋底孔深度的計(jì)算方法如下:

6、盲孔螺紋底孔深度=螺紋孔深度+0.7 d式中:d 鉆頭的直徑，m m3）攻螺紋刀具,如圖6-7所示。絲錐是數(shù)控機(jī)床加工內(nèi)螺紋的一種常用刀具，其基本結(jié)構(gòu)是一個(gè)軸向開(kāi)槽的外螺 紋。一般絲錐的容屑槽制成直的，也有的做成螺旋形，螺旋形容易排屑。加工右旋通孔 螺紋時(shí)，選用左旋絲錐；加工右旋不通孔螺紋時(shí)，選用右旋絲錐OtaQQII 扌 Ihl III圖6-7絲錐5.孔加工路線安排,刀具自快進(jìn)轉(zhuǎn)為工進(jìn)時(shí)，刀尖點(diǎn)6-7選取。1）孔加工導(dǎo)入量與超越量 孔加工導(dǎo)入量（圖6-8中Z ）是指在孔加工過(guò)程中 位置與孔上表面間的距離?？准庸?dǎo)入量可參照表孔加工超越量（圖6-8中的 Z0 ,當(dāng)鉆通孔時(shí),超越量通常取ZP+（

7、 13）m m Z P為鉆尖高度（通常取0 . 3倍鉆頭直徑）；鉸通孔時(shí)，超越量通常取3 5m m鏜通孔 時(shí)，超越量通常取13mm;攻螺紋時(shí),超越量通常取58mm。圖6-8孔加工導(dǎo)入量與超越量i1表6-7孔加工導(dǎo)入量加CF面-狀丄已加工表面毛坯表面鉆孔235 8擴(kuò)孔3 558鏜孔3558鉸孔3558銃削3 55 8攻螺紋5105 1 02）相互位置精度高的孔系的加工路線對(duì)于位置精度要求較高的孔系加工，特別要注意孔的加工順序的安排，避免將坐標(biāo) 軸的反向間隙帶入，影響位置精度?！纠?-1】鏜削圖6 9a）所示零件上的4個(gè)孔。4與其它孔的位置精度。按圖6-9C ）所示P點(diǎn)，然后再折回來(lái)在孔4處進(jìn)行定

8、位加,提高了孔4的定位精度。42Y若按圖6-9b）所示進(jìn)給路線加工，由于孔4與孔1、孔2、孔3的定位方向相反, Y向反向間隙會(huì)使定位誤差增加，從而影響孔 進(jìn)給路線，加工完孔3后往上移動(dòng)一段距離至 工，這樣方向一致，就可避免反向間隙的引入1000血a)b)c)j【例8-1】使用G02對(duì)圖8 - 3所示的的螺旋線編程,起點(diǎn)在（0, 3 0 ,10）, 假設(shè)刀具最初在螺旋線起點(diǎn)。螺旋線終點(diǎn)（30,0,0 ）,圖8-3螺旋線插補(bǔ)用 G90 方式編程如下：G 90G17 G02 X 3 0 Y0 Z0 R3 0F20 0 ;用 G91方式編程如下： G91 G 17 G02 X 3 0 Y-30 Z-1

9、0 R30 F200;4.3鉆孔、锪孔及鉸孔固定循環(huán)指令1.孔加工固定循環(huán)孔加工固定循環(huán)動(dòng)作如圖6-6所示，固定循環(huán)通常由6個(gè)動(dòng)作順序組成：動(dòng)作1（AB段）：X 丫平面快速定位；動(dòng)作2 （B R段）：Z向快速進(jìn)給到R點(diǎn)；動(dòng)作3 （ RZ段）：Z軸切削進(jìn)給，進(jìn)行孔加工；動(dòng)作4（ Z點(diǎn)）:孔底部的動(dòng)作；動(dòng)作5（ZR段）：Z軸退刀；動(dòng)作6 （RB段）：Z軸快速回到起始位置。動(dòng)作1初鮒點(diǎn)斫廠幼件21 動(dòng)作6初蠟平面的平面6-6固定循環(huán)動(dòng)作工進(jìn)-快進(jìn)6-7固定循環(huán)平面/A I初始平面是為安全下刀而規(guī)定的一個(gè)平面|砒圖” 6W所示。初始平a.面可以設(shè)定在任意一個(gè)安全高度上。當(dāng)使用同一把刀具加工多個(gè)孔時(shí)，刀

10、具在初始平面 內(nèi)的任意移動(dòng)將不會(huì)與夾具、工件凸臺(tái)等發(fā)生干涉。b. R點(diǎn)平面 R點(diǎn)平面又叫R參考平面。這個(gè)平面是刀具下刀時(shí)，自快進(jìn)轉(zhuǎn)為工進(jìn) 的高度平面，距工件表面的距離主要考慮工件表面的尺寸變化 ，一般情況下取25mm圖 6 - 7 ）。C.孔底平面 加工不通孔時(shí)，孔底平面就是孔底的 Z軸高度。而加工通孔時(shí)，除要 考慮孔底平面的位置外，還要考慮刀具的超越量（圖6-7），以保證所有孔深都加工到尺-40寸。 固定循環(huán)編程格式孔加工循環(huán)的通用編程格式如下：G7A G89 X Y Z R Q P F K ;X Y :孔在XY平面內(nèi)的位置；Z :孔底平面的位置；R : R點(diǎn)平面所在位置；Q :G 7 3和

11、G83深孔加工指令中刀具每次加工深度或 G76和G87精鏜孔指令中主軸 準(zhǔn)停后刀具沿準(zhǔn)停反方向的讓刀量；P :指定刀具在孔底的暫停時(shí)間，數(shù)字不加小數(shù)點(diǎn)，ms; F :孔加工切削進(jìn)給時(shí)的進(jìn)給速度；K :指定孔加工循環(huán)的次數(shù)，該參數(shù)僅在增量編程中使用。在實(shí)際編程時(shí)，并不是每一種孔加工循環(huán)的編程都要用到以上格式的所有代碼。如 下例的鉆孔固定循環(huán)指令格式：【例】G8 1 X 5 0. 0 Y 3 0. 0 Z 25. 0 R 5.0 F 100；以上格式中，除K代碼外，其他所有代碼都是模態(tài)代碼，只有在循環(huán)取消時(shí)才被清 除，因此這些指令一經(jīng)指定，在后面的重復(fù)加工中不必重新指定。如下例所示：【例】G82

12、X50. 0 Y3 0.0Z-25. 0 R5.0 P 1 0 00 F100;X 8 0. 0； G 80；執(zhí)行以上指令時(shí)，將在(50.0，30 .0)和(8 0. 0,30.0 )處加工出相同深度的孔。 孔加工循環(huán)由指令GOD取消。另外,遇到01組的G代碼(如G00、G01 G02 G 03)，則孔加工循環(huán)方式也會(huì)自動(dòng)取消。 G98與G9 9方式當(dāng)?shù)毒呒庸さ娇椎灼矫婧?，刀具從孔底平面以兩種方式返回(圖6 -8 ),即返回到R 點(diǎn)平面和返回到初始平面，分別用指令 G98與G99來(lái)決定。a. G9 8方式 G98為系統(tǒng)默認(rèn)返回方式，表示返回初始平面。當(dāng)米用固定循環(huán)進(jìn)行 孔系加工時(shí)，通常不必返回

13、到初始平面。當(dāng)全部孔加工完成后或孔之間存在凸臺(tái)或夾具 等干涉件時(shí)，則需返回初始平面。G9 8指令格式如下：G98 G8 1 X Y Z R F ；b. G99方式G99表示返回R點(diǎn)平面。在沒(méi)有凸臺(tái)等干涉情況下,加工孔系時(shí)，為了節(jié)省加工時(shí)間，刀具一般返回到 R點(diǎn)平面。G99指令格式如下：G9 9 G8 1 X Y Z R F ； G90與 G91方式 固定循環(huán)中R值與Z值數(shù)據(jù)的指定與G90 與G 91的方式選擇 有關(guān)(Q值與G9 0與G91方式無(wú)關(guān))。a. G90方式 G90方式中，X、Y、Z和R的取值均指工件坐標(biāo)系中絕對(duì)坐標(biāo)值。b. G 91方式 G91方式中，R值是指R點(diǎn)平面相對(duì)初始平面的Z

14、坐標(biāo)值，而Z值 是指孔底平面相對(duì)R點(diǎn)平面的Z坐標(biāo)值。X、Y數(shù)據(jù)值也是相對(duì)前一個(gè)孔的 X、丫方向的 增量距離?！纠?如圖6 10所示,在一條直線上加工4個(gè)孔,其坐標(biāo)分別為(5 0.0,2 0. 0 )、( 1 00.0,20. 0 )、(20 0 .0，20.0)，孑 L深都為 40 mm 如編程序?yàn)椋篘 30 G9 0 G99；t丿O t丿丿囂一匸WN40 G81 X50 . 0 Y2 0 .0 R3. 0 ZF 200;N50 G91 X50 K3;N6 0 G90 G8 0 G00 ；由于相鄰孔X值的增量為50,在程序段N4 0中采用G91方式,并利用重復(fù)次數(shù)K的 功能，便可顯著縮短CN

15、C程序，提高編程效率。6-10 直線上的孔鉆（擴(kuò)）孔循環(huán)G 8 1與锪孔循環(huán)G82 指令格式G81 X Y Z R F ;G82 X 丫 Z R P F 指令動(dòng)作 G8 1指令常用于普通鉆孔，其加工動(dòng)作如圖 6- 1 1所示,刀具在 初始平面快速（G00方式）定位到指令中指定的X、Y坐標(biāo)位置，再Z向快速定位到R點(diǎn) 平面，然后執(zhí)行切削進(jìn)給到孔底平面，刀具從孔底平面快速 Z向退回到R點(diǎn)平面（G9 9 方式）或初始平面（G98方式）。G82指令在孔底增加了進(jìn)給后的暫停動(dòng)作，以提高孔底表面粗糙度精度，如果指令中 不指定暫停參數(shù)P,則該指令和G81指令完全相同。該指令常用于锪孔或臺(tái)階孔的加工。(工邊 一

16、快#Jj trT/f疋平面：1 ;工進(jìn)目1 一彌dJ111111.1! 1i 1aau12中初給平gnr3與深孔鉆循環(huán)G83-t直徑之比大于 5的孔。難，鉆桿剛性差：易使刀具損壞和引起孔的軸線偏斜指令格式 G 73 X Y Z R Q F6-11 G81與G82G令動(dòng)作圖Y Z R QCm加工深孔時(shí)7加工中散熱差T排屑困 ,從而影響加工精度和生產(chǎn)率。F ； 6-12 G73 與 G83指令動(dòng)作圖 指令動(dòng)作如圖6- 12所示，G73指令通過(guò)刀具Z軸方向的間歇進(jìn)給實(shí)現(xiàn)斷屑動(dòng)作。指令中的Q值是指每一次的加工深度（均為正值且為帶小數(shù)點(diǎn)的值）。圖中的d 值由系統(tǒng)指定，通常不需要用戶修改。G83指令通過(guò)Z

17、軸方向的間歇進(jìn)給實(shí)現(xiàn)斷屑與排屑的動(dòng)作。該指令與 G73指令的不 同之處在于：刀具間歇進(jìn)給后快速回退到 R點(diǎn),再快速進(jìn)給到Z向距上次切削孔底平面 d 處，從該點(diǎn)處,快進(jìn)變成工進(jìn)，工進(jìn)距離為 Q+dG73指令與G8 3指令多用于深孔加工的編程。（4 ）鉸孔循環(huán)G 85 指令格式G8 5 X 丫 Z R F ; 指令動(dòng)作 如圖613所示，執(zhí)行G8 5固定循環(huán)時(shí)，刀具以切削進(jìn)給方式加工 到孔底，然后以切削進(jìn)給方式返回到R平面或初始平面。 該指令常用于鉸孔和擴(kuò)孔加工， 也可用于粗鏜孔加工。K始牢面VW殆平面 盲工進(jìn) 快進(jìn)6-13 G85G指令加工動(dòng)作-Z向在孔底部的動(dòng) 作回退動(dòng)作-Z向用途1G73間歇進(jìn)

18、給快速進(jìn)給咼速鉆深孔G74切削進(jìn)給主軸正轉(zhuǎn)切削進(jìn)給反轉(zhuǎn)攻螺紋G76切削進(jìn)給主軸定向停止快速進(jìn)給精鏜循環(huán)G80取消固定循環(huán)G81切削進(jìn)給快速進(jìn)給定點(diǎn)鉆循環(huán)G82 切削進(jìn)給暫?？焖龠M(jìn)給忽孔G83間歇進(jìn)給快速進(jìn)給深孔鉆G84切削進(jìn)給主軸反轉(zhuǎn)切削進(jìn)給攻螺紋G45 4 /壬務(wù)切削和執(zhí)行切削進(jìn)給鏜循環(huán)G工藝分析切削進(jìn)給主軸停止切削進(jìn)給鏜循環(huán)GS據(jù)圖樣；需加削進(jìn)2X 10主軸停止尺寸;青度手動(dòng)或快表面粗.糙度Ra反鏜循環(huán)D 2X9通G和2X切削沉1給沉孑暫深停、主軸停-01手動(dòng)或快寸精度和fl表面質(zhì)量鏜循環(huán)較咼，可采用G8孔、擴(kuò)孔切方進(jìn)給成;4X暫停通孔用 9鉆頭直接鉆出即可；4X鏜循環(huán)沉孔鉆孔后冉锪孔。2

19、.刀具與工藝參數(shù)見(jiàn)表1 - 5、表1- 6。鉆中心孔 鉆孔 擴(kuò)孔锪孔鉸孔所有孔都首先打中心孔，以保證鉆孔時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生斜歪現(xiàn)象。用 9鉆頭鉆出4x9孔和2X1 0H7孔的底孔。用9 .8鉆頭擴(kuò)2X 10H7孔。用 15锪鉆锪出4X 15沉孔。用10 H7加工出2X1 0H7孔。表1 5數(shù)控加工刀具卡單位數(shù)控加工刀具卡片產(chǎn)品名稱零件圖號(hào)零件名稱程序編號(hào)序號(hào)刀具號(hào)刀具名稱刀具補(bǔ)償值刀補(bǔ)號(hào)直徑長(zhǎng)度半徑長(zhǎng)度半徑長(zhǎng)度1T01中心鉆 3mm2T0 2麻花鉆9 mm3T 0 3麻花鉆9 .8mm4T04锪鉆 15 m m5T05鉸刀10mm表1-6數(shù)控加工工序卡單位數(shù)控加工工序卡片產(chǎn)品名稱零件名稱材料零件圖號(hào)

20、工序號(hào)程序編號(hào)夾具名稱夾具編號(hào)設(shè)備名稱編制審核工步號(hào)工步內(nèi)容刀具號(hào)刀具規(guī)格主軸轉(zhuǎn)速進(jìn)給速度背吃刀量/ (r /mi n )/(m m/m i n)/mml鉆所有孔的中心孔T0 13 mm中心鉆20 0 08024X9孔和2 xl 0H7孔的底孔T02 9mm麻花鉆6001003擴(kuò) 2X1 0H7 孑LT03 9.8mm麻花鉆8001 0 04锪4X 15沉孔T04 1 5 m m锪鉆5001005鉸 2X 10H7 孔T05 10m m鉸刀20 0503.裝夾方案由于該零件為中大批量生產(chǎn)，可利用專用夾具進(jìn)行裝夾。由于底面和40H8內(nèi)腔已在前面工序加工完畢，本工序可以 40H8內(nèi)腔和底面為定位面

21、，側(cè)面加防轉(zhuǎn)銷限制六 個(gè)自由度,用壓板夾緊。(4)程序編制在 40H 7內(nèi)孔中心建立工件坐標(biāo)系,Z軸原點(diǎn)設(shè)在端蓋底面上。利用偏心式尋邊器 找正X、Y軸零點(diǎn)，裝上中心鉆頭，完成Z軸的對(duì)刀。孔加工的安全平面設(shè)置在端蓋頂面 以上50mn#( Z坐標(biāo)為80m m) ;R點(diǎn)平面設(shè)置在沉孔上表面 5mm處(Z坐標(biāo)為20mm) 程序如下：O000 1;N10 G1 7 G 21 G4 0 G 5 4 G80 G90 G94N2 0 G0 0 Z8 0. 0 M07;N30 M03 S 20 00 ;N4 0 G9 8 G81 X28. 28 Y28.2中心孔N50 X0 Y40.0 ;N60 X-28.28

22、 Y 2 8.2 8 ;N70Y-28. 2 8;N80 X0 Y-4 0 .0 ;N90 X2 8 .28 Y-28 . 28;N100 G00 Z180.0 M 09;Nil 0 M 05;N120 M00;N130 MO 3 S 6 0 0 ;N140 G00 Z80.0 M 0 7;N150 G 98 G81 X28.孔N160 X0 Y40.0;Nl 70 X-28.2 8 Y 2N180 Y- 2 8. 2 8 ;N190 X 0 Y- 4 0.程序初始化刀具定位到安全平面，啟動(dòng)主軸8 R20.0 Z12.0 F1 0 0;鉆出六個(gè)孔的刀具抬到手工換刀高度程序暫停,手工換T2刀，換轉(zhuǎn)速2 8 Y2 8 . 2 88 .2 8 ;N20 0 X2 8. 28 Y 28.2 8 ;N2 10 G0 0 Z l 80. 0M09;N220 M05;N230 M00 ;N240 MO 3 S8 0 0;N250 G 00 Z 8 0.0 M 0 7 ;R2