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项目四 孔的加工
一、教学目标
掌握孔实际钻削深度计算的方法。
掌握孔中心坐标计算的方法。
掌握孔加工固定循环的基本动作。
掌握孔加工用刀具的选用方法及切削参数的选择。
掌握常见孔系加工路径的选择方法。
掌握G81、G82、G73、G83固定循环的格式、含义及用法。
二、课时分配
本章共3个任务，本章安排3课时。
三、教学重点
通过本章的学习，能够掌握孔实际钻削深度计算的方法，中心坐标的计算方法，以及加工固定循环动作。
四、教学难点
孔加工用刀具的选用方法。
切削参数的选择。
五、课后作业
完成课后习题。
六、教学过程和组织
任务一 钻、扩、孔加工
孔加工工艺知识
孔的加工方法
钻孔、扩孔、锪孔的加工刀具
中心钻
中心钻主要用于孔的定位，由于切削部分的直径较小，所以中心钻钻孔时应选取较高转速。
标准麻花钻
标准麻花钻的切削部分有两个主切削刃、两个副切削刃、一个横刃和两个螺旋槽组成。用在数控机床上钻孔时，因无钻模夹具导向，受两切削刃上切削力不对称的影响，容易引起钻孔偏斜，故要求钻头的两切削刃必须有较高的刃磨精度。
深孔钻
深孔是指孔深与直径之比大于5而小于10的孔。加工深孔时，由于加工中心散热差，排屑困难，钻杆刚性差，易使刀具损坏和引起孔的轴线偏移，从而影响孔的加工精度和生产效率，故应选用深孔刀具加工。
锪钻
锪孔时使用的刀具称为锪钻，一般用高速钢制造是一种金属加工方法，指在已加工的孔上加工圆柱形沉头孔、锥形沉头孔和凸台断面等。加工大直径凸台断面的锪钻，可用硬质合金重磨式刀片或可转位式刀片，用镶齿或机夹的方法，固定在刀体上制成。
孔加工路线安排
最短的加工路线
相互位置精度高的孔系的加工路线
对于位置精度要求较高的孔系加工，特别需要注意孔的加工顺序的安排，避免将坐标轴的反向间隙带入，从而影响位置精度。
孔加工导入量与超越量
孔加工导入量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2～5　mm。超越量如图48中的ΔZ＇所示，当钻通孔时，超越量通常取ZP＋（1～3）mm[注：　ZP=（D/2）cosα≈0．3　D]，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3～5　mm；镗通孔时，超越量通常取1～3　mm。加工不通孔时，超越量大于等于钻尖高度ZP。
钻孔及锪孔固定循环指令
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。
孔加工固定循环
固定循环的平面
初始平面：　初始平面是为安全下刀而规定的一个平面；当使用同一把刀具加工多个孔时，刀具在初始平面内的任意移动将不会与夹具、工件凸台等发生干涉。
R点平面：　R点平面（R参考平面）刀具下刀时，自快进转为工进的高度平面。
孔底平面：　加工不通孔时，孔底平面就是孔底的Z轴高度；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，保证所有孔深都加工到尺寸。
固定循环动作组成
动作1：　X、Y轴快速定位到孔的加工位置。
动作2：　Z向快速进给到R点平面；在多孔加工时，为了刀具移动的安全，应注意R点平面Z值的选取。
动作3：　孔加工。以切削进给方式执行孔的加工动作。
动作4：　在孔底的运作。包括进给暂停、主轴定向停止、刀具移位等动作。
动作5：　以一定的方式返回到R点平面。
动作6：　快速返回到初始平面。
固定循环编程格式
孔加工循环的通用编程格式如下：　
G90/G91　G98/G99　G73～G89　X＿Y＿Z＿R＿Q＿P＿F＿K＿；
X＿Y＿：　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，单位为ms。
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：　
G81　X26．0　Y26．0　Z30．0　R7．0　F60;
（4）　G98/G99指令
G98/G99表示孔切削进给结束后，刀具返回时到达的平面。G98为系统默认返回方式，表示返回至初始平面。G99表示返回至R点的平面，如图411所示。　小贴士
在通常情况下，采用G99方式比采用G98方式加工效率高。（5）　G90与G91方式
G90方式：　X、Y、Z和R的取值均指工件坐标系中绝对坐标值。
G91方式：　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。
任务二 铰、镗孔加工
精孔加工工艺
常用的孔精加工刀具
铰刀
镗刀
孔精加工常用方法的选择
3．孔精加工路线设计
（1）　孔加工导入量：　ΔZ，一般情况下取2～10　mm。
（2）　孔加工超越量：　ΔZ′。
通孔铰孔时，刀具超越量ΔZ′取3~5　mm；
通孔镗孔时，刀具超越量ΔZ′取1~3　mm。
孔精加工指令
铰孔循环指令G85
1）　指令格式
G98/G99　G85　X＿Y＿Z＿R＿F＿；
（2） 参数说明
X＿Y＿：　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。
F＿：　孔加工切削进给时的进给速度。
（3）　指令动作
刀具以切削进给方式加工到孔底，然后以切削进给方式返回到R平面，如图422所示。常用于铰孔和扩孔加工，也可用于粗镗孔加工。
镗孔循环指令G86、G88、G89
（1）　指令格式
G98/G99　G86　X＿Y＿Z＿R＿P＿F＿；
G98/G99　G88　X＿Y＿Z＿R＿P＿F＿；
G98/G99　G89　X＿Y＿Z＿R＿P＿F＿；
（2） 参数说明
X＿Y＿：　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。
P＿：　指定刀具在孔底的暂停时间，数字不加小数点，单位为ms。
F＿：　孔加工切削进给时的进给速度。
（3）　指令说明
采用G86指令加工时，加工到孔底后主轴停止，返回初始平面或R点平面后，主轴再重新启动。采用这种方式，如果连续加工的孔间距较小，可能出现刀具已经定位到下一个孔加工的位置而主轴尚未到达指定的转速，为此可以在各孔动作之间加入暂停G04指令，使主轴获得指定的转速，如图424（a）所示。
采用G89指令加工时，刀具以切削进给的方式加工到孔底，然后又以切削进给的方式返回R点平面，因此适用于精镗孔等情况，在孔底增加了暂停，提高了阶梯孔台阶表面的加工质量，如图424（b）所示。
G88指令加工时，刀具到达孔底后暂停，暂停结束后主轴停止且系统进入进给保持状态，在此情况下可以执行手动操作，但为了安全，应先把刀具从孔中退出，再启动加工按“循环启动”按纽，刀具快速返回到R点平面或初始点平面，然后主轴正转
精镗孔循环指令G76和背镗孔循环指令G87
（1）　精镗孔循环指令G76
①　指令格式。
G98/G99　G76　X＿Y＿Z＿R＿Q＿P＿F＿；
②　参数说明。　
X＿Y＿：　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＿：　孔底的偏移量（规定为正值，若使用了负值则负号被忽略）。
P＿：　指定刀具在孔底的暂停时间，数字不加小数点，单位为ms。
F＿：　孔加工切削进给时的进给速度。
③　指令动作。
孔加工动作如图425所示。刀具在孔底主轴定向停止后，刀头按Q所设定的偏移量移动一段距离后快速移动退刀。采用这种镗孔方式可以高精度、高效率地完成孔加工而不损伤工件表面。
工艺分析
制定加工工艺
①　?12H7通孔采用中心钻→钻孔→铰孔的加工工艺。
②　?30H8的通孔采用中心钻→钻孔→扩孔→镗孔的加工工艺。
刀具规格及切削用量的选择
任务三 螺纹孔加工
螺纹加工工艺知识
数控铣床加工螺纹常用方法
（1）　柔性攻丝方式
柔性攻丝方式是一种使用丝锥和弹性攻丝刀柄进行攻丝加工的一种方式。数控机床的主轴的回转和Z轴的进给一般不能够实现严格地同步，而弹性攻丝刀柄恰好能够弥补这一点，以弹性变形保证两者的一致，如果扭矩过大，就会脱开，以保护丝锥不断裂。
（2）　刚性攻丝方式
刚性攻丝方式是一种使用丝锥和弹簧夹头刀柄进行攻丝加工的一种方式。使用这种加工方式时，要求数控的主轴必须配置编码器，以保证主轴的回转和Z轴的进给严格地同步，即主轴每转一圈，Z轴进给一个螺距。由于机床的硬件保证了主轴和进给轴的同步关系，因此刀柄使用弹簧夹头刀柄即可，但弹性夹套建议使用丝锥专用夹套，以保证扭矩的传递。
（3）　G33螺纹切削指令
使用这种加工方式时，要求数控机床的主轴必须配置有编码器，同时刀具使用定尺寸的螺纹刀，这种方法使用较少。
（4）　螺纹铣刀铣削加工
上述三种方法仅用于定尺寸的螺纹刀，一种规格的刀具只能够加工同等规格的螺纹。而使用螺纹刀铣削螺纹的特点是：　可以使用同一把刀具加工直径不同的左旋和右旋螺纹，如果使用单齿螺纹铣刀，还可以加工不同螺距的螺纹孔。编程时使用螺旋插补指令。
丝锥与攻丝刀柄的结构特点
（1）　丝锥的结构特点
丝锥由工作部分和柄部组成，如图437所示。工作部分包括切削部分和校准部分。切削部分的前角为8°～10°，后角铲磨成6°～8°。前端磨出切削锥角，使切削负荷分布在几个刀齿上，使切削更省力。校正部分的大径、中径、小径均有（0．05～0．12）/100的倒锥，以减少与螺孔的摩擦，减小所攻螺纹的扩涨量。
（2）　攻丝刀柄
浮动攻丝刀柄是柔性攻丝中常用的一种刀柄，这种攻丝刀柄采用棘轮机构来带动丝锥，当攻丝扭矩超过棘轮机构的扭矩时，丝锥在棘轮机构中打滑，从而防止丝锥折断。
螺纹加工指令
1．　右旋螺纹攻螺纹指令G84与左旋螺纹攻螺纹指令G74
（1）　左旋螺纹攻螺纹指令
①　指令格式。
G98/G99　G74　X＿Y＿Z＿R＿P＿F＿；
②　参数说明。　
X＿Y＿：　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。
P＿：　指定刀具在孔底的暂停时间，数字不加小数点，单位为ms。
F＿：　孔加工切削进给时的进给速度。小贴士
如果是每转进给，F值即为螺距,如加工M20*2.5的螺数，F取2.5即可，如果是每分钟进给，F值＝螺距×转速，如加工M20*2.5的螺纹，转速100，F取值为250。③　指令动作。
G74攻左旋螺纹指令，主轴反转，在G17平面快速定位到R点后，执行攻螺纹指令到孔底，正转退回R点，主轴恢复反转，如图441所示。
（2）　右旋螺纹攻螺纹指令
①　指令格式。
G98/G99　G84　X＿Y＿Z＿R＿P＿F＿；
②　参数说明。　
X＿Y＿：　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。
P＿：　指定刀具在孔底的暂停时间，数字不加小数点，单位为ms。
F＿：　孔加工切削进给时的进给速度。
③　指令动作。
G84仅仅是主轴转向与G74相反。
三、 工艺分析
1．　制定加工工艺
读图分析零件外形及尺寸精度要求，制定以下工艺流程：　
（1）　10H7通孔采用中心钻→钻孔→铰孔的加工工艺
（2）　36H8通孔采用中心钻→钻孔→扩孔→镗孔的加工工艺
（3）　M12螺纹孔采用中心钻→钻孔→攻丝的加工工艺
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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