资源简介

数控铣削（加工中心）技术训练理实一体课教案
项目六 孔加工
任务 任务一 钻孔加工
授课时间 年 月 日 授课班级
教学方法 讲授、讨论、提示启发、归纳总结法 授课时数 课时
教学用具 多媒体 教学资源 多媒体课件、教材
课前准备 1.实训设备、实习任务书、评分标准及多媒体课件的准备；2.学生工位分配。
教学目标 知识目标： 1. 了解孔类零件的特征及技术要求。 2. 掌握选用孔类零件刀具的方法。 3. 掌握孔类零件刀具参数的计算方法。 4. 掌握孔类零件的编程方法。 技能目标： 1. 能对孔类零件进行工艺分析。 2. 能熟练使用钻孔等孔类加工指令编程。
教学重点 1.孔类零件的特征 2.钻孔刀具 3.钻孔加工方法 4.钻孔加工编程指令
教学难点 能熟练使用孔类加工指令编程
教学过程 1.孔类零件的特征 2.钻孔刀具 3.钻孔加工方法 4.钻孔加工编程指令
实施环节 教学内容 导学方法
组织教学 1.检查学生出勤情况并做好记录。2.调整学生的注意力，为上课作准备。 互动交流
复习提问 简述子程序和简化指令的编程方法。 提问导思
导入 孔是机械零件上最常见的特征之一，根据用途可以分为定位孔、基准孔、装配孔、工艺孔等，孔的精度和要求也大不一样。孔加工传统的方法以钻削为主，然而随着加工中心的应用，孔加工的方式、工艺、刀具等也随之而变，孔的加工不再以钻削加工为主，取而代之的是工艺集中的复合加工工艺。本项目将主要介绍在加工中心上加工孔的方法。 启发学习积极性
讲授新课 一、孔类零件的特征用麻花钻在实体材料上加工孔的方法称为钻孔。一般钻孔加工可以达到的尺寸公差等级为 IT10～IT13，表面粗糙度 Ra 值为 12.5 μm。常见的孔类零件，如图 6-1所示。二、钻孔刀具1. 中心钻中心钻用于孔加工的预制精确定位，引导麻花钻进行孔加工，减少误差。常见的中心孔类型有 A 型和 B 型。A 型中心孔只有 60°锥孔，B 型中心孔外端的 120°锥面又称保护锥面，用以保护 60°锥孔的外缘不被碰坏，如图 6-2 所示。中心钻切削用量见表 6- 1。2. 麻花钻 麻花钻是应用最广的孔加工刀具。通常直径范围为 0.25～80mm。它主要由切削部位、导向部位和柄部构成，如图 6-3 所示。标准麻花钻的切削部位顶角为 118°，横刃斜角为 40°～60°，后角为 8°～20°。由于结构上的原因，前角在外缘处较大，逐渐向中间减小，横刃处为负前角（可达 -55°左右）。麻花钻切削刃的几何角度，如图 6-4 所示。麻花钻切削用量见表 6-2。3. 铰刀铰刀用于孔的精加工和半精加工。铰刀由工作部分、颈部及柄部三部分组成。工 作部分主要有切削部分和校准部分， 校准部分由圆柱部分与倒锥部分组成， 如图 6-5 所示。铰刀切削用量见表 6-3。三、钻孔加工方法① 对于孔径尺寸和表面粗糙度要求不高的孔，可以直接采用钻孔加工；② 对于孔距要求较高的孔加工，应先采用中心钻加工预制定位孔，在采用麻花钻 进行孔加工；③ 对于孔距、孔径和表面粗糙度要求较高的孔，应采用中心钻加工预制定位孔，再采用麻花钻进行钻孔，最后使用铰刀进行铰孔；④ 对于孔径较大的孔，应采用圆弧插补方式进行铣削加工。四、钻孔加工编程指令1. 孔加工固定循环动作孔加工固定循环指令有 G73、G74、G76、G80～G89，加工过程通常由 6 个动作构成，如图 6-6 所示。●动作 1：刀具快速定位到钻孔位置；●动作 2：刀具由初始平面快速定位到 R点（参考点）；●动作 3：刀具以进给速度加工孔；●动作 4：孔底的动作（如进给暂停、主轴停止、主轴准停、刀具偏移等）；●动作 5：返回到 R点（参考点）；●动作 6：快速返回到初始平面。2. 孔加工固定循环指令指令格式：式中：X、Y—指定孔的位置；Z ─孔的深度；R ─参考平面高度；Q ─每次进给深度；P ─刀具在孔底的暂停时间；I、J ─镗孔时轴向位移量；K ─每次退刀距离；F ─钻孔进给速度；L ─ 固定循环次数。对于以上孔加工循环的通用格式，并不是每一种孔加工循环指令都要用到以上格式中的所有代码。在孔加工循环的通用格式中，除 L 代码外，其他代码都是模态代码，只有在循环取消时才被清除，因此，这些指令一经指定，在后面的重复加工中不必重新指定。取消孔加工循环采用代码 G80。另外，如在孔加工循环中出现G00、G01、G02、G03 代码，则孔加工方式也会自动取消。（1）循环指令数控系统配备的固定循环功能，主要用于孔加工，包括钻孔、镗孔和攻螺纹等加工内容，调用固定循环的 G 指令有 G73、G74、G76、G81～G89，G80 用于取消固定循环状态。HNC-22M 固定循环功能指令参见表 6-4。（2）G90与 G91方式固定循环中R值与Z值数据的指定与G90、G91方式的选择有关，而Q值与G90、G91 方式无关。在G90方式下，R值与Z值是指相对于工件坐标系的Z向坐标值，此时R一般为正值，而Z一般为负值。在G91方式下，R值是指从初始点到R点的增量值，而Z值是指从 R点到孔底平面的增量值，R值与Z值（G87 例外）均为负值。（3）G98 与 G99 方式G98、G99 决定刀具在返回时达到的平面，G98指令控制刀具返回到初始平面，G99 指令控制刀具返回到 R点平面。一般地来讲，如果被加工的孔系在一个平整的平面上，使用 G99 指令，可以缩短零件加工时间。在全部孔加工完成后或孔之间存在凸台或夹具等干涉件时，使用 G98 指令控制刀具回到初始平面。3. 固定循环平面孔加工时，刀具按照循环指令要经过初始平面、R平面、工件平面和孔底平面，如图 6-7 所示。（1）初始平面初始平面是为安全进刀切削而规定的一个平面，是开始执行固定循环时刀位点的轴向位置。初始平面到零件表面的距离可以任意设定在一个安全的高度上，当使用同一把刀具加工若干孔时，只有孔间存在障碍需要跳跃或全部孔加工完成时，才使用 G98，使刀具返回初始平面上的初始点。（2）R 平面参考平面又叫 R 平面，这个平面是刀具进刀切削时由快进转为工进的高度平面，距工件表面的距离（这个距离叫引入距离）主要考虑工件表面尺寸的变化，一般可取 2～5mm。使用 G99 时，刀具将返回到该平面的 R点。在已加工表面上钻孔、镗孔、铰孔时，引入距离为 1～3 mm（或 2～5mm）；在毛坯表面上钻孔、镗孔、铰孔，引入距离为 5～8mm；攻螺纹、铣削时，引入距离为 5～10mm 。编程时，应根据零件、机床的具体情况进行选取。（3）孔底平面加工盲孔时孔底平面就是孔底的 Z 轴高度，加工通孔时一般刀具还要伸长超过工件底平面一段距离。主要是保证全部孔深都加工到尺寸，钻削时还应考虑钻头钻尖对孔深的影响。4. 固定循环指令（1）钻孔循环指令（G81）指令格式：G81 指令用于钻孔，切削进给执行到孔底，然后刀具从孔底快速退回。G81 动作如图 6-8 所示。（2）锪孔循环指令（G82）指令格式：G82 指令除了在孔底暂停外，其他动作与 G81 相同。暂停时间由地址P 指定，单位为秒。G82 指令主要用于加工盲孔， 以减小孔底面的表面粗糙度。（3）高速深孔钻孔循环指令（G73）指令格式：当加工深度大于 5 倍刀具直径的深孔时，刀具排屑较为困难。G73 指令为沿 Z 轴 方向采用间断进给方式，每次进给深度为 Q，最后一次进给深度≤ Q，退刀量为 K，直至刀具加工到孔底为止，G73 动作如图 6-9 所示。（4）深孔往复排屑钻孔循环指令（G83）指令格式：该循环用于深孔加工，G83 指令孔加工动作如图 6- 10 所示，Q 和 K 与 G73 循环中的含义相同，与 G73 略有不同的是每次刀具间歇进给后，快速退回到 R 点平面，有利于深孔加工中的排屑。五、钻孔加工实例如图 6- 11 所示，零件的外形表面是已加工面，毛坯尺寸为 80 mm ×30 mm ×20 mm，材料为 45 号钢。请根据图纸要求在数控铣床上使用钻孔指令编写加工程序。1.工艺分析如图 6- 11 所示，零件的加工内容为直径 12mm 的两个孔。从图样中分析孔径、孔 距和粗糙度都有一定的要求，因此加工时应先使用中心钻加工预制定位孔，再使用钻头进行钻孔，最后使用铰刀进行铰孔。（1）选择刀具图 6- 11 所示，孔的直径为 12 mm， 应采用钻、扩、铰的形式进行孔加工刀具分别选择公称直径为 2 mm 的中心钻，直径为 11.8 mm 的钻头，直径为 12 mm 的铰刀。2.程序编制（1）加工预制定位孔参考程序（2）钻孔加工参考程序（3）铰孔加工参考程序3.加工操作过程评价 用麻花钻在实体材料上加工孔的方法称为钻孔。钻孔刀具：1. 中心钻2. 麻花钻 3. 铰刀钻孔的加工方法比较多，根据孔精度的要求，钻孔加工方法可以分为 4 种。钻孔加工编程指令：1. 孔加工固定循环动作2. 孔加工固定循环指令3. 固定循环平面4. 固定循环指令钻孔加工实例1.工艺分析2.程序编制3.加工操作过程评价
课堂小结 1.孔类零件的特征 2.钻孔刀具 3.钻孔加工方法 4.钻孔加工编程指令
课后作业
教学后记

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