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第四章 数控铣床/加工中心加工基础
§4-1 数控铣床/加工中心的主要功能及加工对象
§4-2 数控铣床/加工中心编程基础
§4-3 孔加工固定循环功能
§4-4 综合零件编程实例
§4-5 数控铣床/加工中心的操作
§4-6 数控铣床/加工中心加工实训课题
第四章 数控铣床/加工中心加工基础
§4-3 孔加工固定循环功能
（1）理解孔加工固定循环的动作组成。
（2）掌握各孔加工固定循环指令的格式、动作及应用。
知识目标
技能目标
（1）掌握孔加工方法的选择。
（2）熟练应用各种孔加工固定循环指令编写孔加工程序。
教学重点
（1）各孔加工固定循环的动作组成。
（2）各孔加工固定循环指令的格式及应用。
§4-3 孔加工固定循环功能
各孔加工固定循环指令的动作组成。
教学难点
教学流程
§4-3 孔加工固定循环功能
1．刀具半径左补偿和刀具半径右补偿是如何区分的？
2．执行G43、G44时，刀具的实际偏移量是如何计算的？
复习提问
在数控铣床/加工中心上进行孔加工时，通常采用数控系统配备的固定循环指令进行编程。通过对这些固定循环指令的使用，可以在一个程序段内完成某个孔的全部动作，从而大大减少编程工作量，提高编程效率，并增加程序的可读性。
新课导入
§4-3 孔加工固定循环功能
一、孔加工固定循环指令
探究新知
§4-3 孔加工固定循环功能
1．固定循环的动作组成
探究新知
动作 1：快速定位至初始点
动作 2：Z 轴快速定位至 R 点平面
动作 3：孔加工，以切削进给的方式进行孔加工的动作
动作 4：孔底动作，包括暂停、主轴准停、刀具移位等动作
动作 5：继续孔加工时，刀具返回至 R 点平面
动作 6：孔加工完成后，刀具快速返回初始点平面
§4-3 孔加工固定循环功能
1．固定循环的动作组成
探究新知
初始平面：是为安全下降刀具规定的一个平面。初始平面到零件表面的距离可以设定在一个安全的高度上，一般为50～100 mm
R点平面：又称参考平面R，这个平面是刀具进刀时由快速进给转为切削进给的平面，距工件表面的距离主要通过考虑工件表面尺寸的变化来确定，一般可取3～5 mm。
孔底平面：加工盲孔时孔底平面就是孔底的Z轴深度；加工通孔时刀具一般要伸出工件底平面一段距离，主要是为保证全部孔深都加工到尺寸；钻削加工时还需考虑钻尖对孔深的影响。
§4-3 孔加工固定循环功能
2．孔加工固定循环指令格式
探究新知
G98/G99 G73 ~ G89 X __ Y __ Z __ R __ Q __ P__ F __ K __ ；
§4-3 孔加工固定循环功能
（2）指令说明
探究新知
1）在孔加工循环结束后，刀具的返回方式有返回初始平面和返回 R 点平面两种方式。
返回初始平面方式（G98）：初始平面是刀具在钻孔循环指令执行前所处的平面。这种方式通常用于多孔系加工中最后一个孔的返回方式。
返回初始平面方式（G98）：初始平面是刀具在钻孔循环指令执行前所处的平面。这种方式通常用于多孔系加工中最后一个孔的返回方式。
§4-3 孔加工固定循环功能
二、各孔加工固定循环指令说明
探究新知
2）孔加工循环指令为模态指令，一旦某个孔加工循环指令有效，在接着的所有（X，Y）位置均采用该孔加工循环指令进行孔加工，直到用 G80 取消孔加工循环为止。在孔加工循环指令有效时，XY平面内的运动（即孔位之间的刀具移动）为快速运动（G00）。
1．钻孔和锪孔指令（G81、G82）
（1）指令格式
G81 X __ Y __ Z __ R __ F __ K __；
G82 X __ Y __ Z __ R __ P __ F __；
§4-3 孔加工固定循环功能
G81 指令的动作循环为 X、Y 坐标定位，快速进给，切削进给和快速返回等动作。
探究新知
（2）指令说明
G82 与 G81 动作相似，唯一不同之处是 G82 在孔底增加了暂停，因而适用于盲孔、锪孔或镗台阶孔的加工，以提高孔底表面加工精度，而 G81 只适用于一般孔的加工。
§4-3 孔加工固定循环功能
加工如图所示零件上的孔，试用G81或G82指令及G90方式进行编程。
探究新知
（3）示例
§4-3 孔加工固定循环功能
探究新知
2．深孔钻循环（G83、G73）
（1）指令格式
G73 X Y Z R Q F ；
G83 X Y Z R Q F ；
（2）动作说明
G73指令通过Z轴方向的啄式进给可以较容易地实现断屑与排屑。指令中的Q值是指每一次的加工深度。
G83通过Z轴方向的啄式进给来实现断屑与排屑的目的。与G73不同的是，刀具间隙进给后快速回退到R点，再快速进给到Z向距上次切削孔底平面d处，从该点处快进变成工进，工进距离为Q+d。
§4-3 孔加工固定循环功能
探究新知
（3）示例
加工如图所示零件上的孔，试用G73或G83指令及G90方式进行编程。
§4-3 孔加工固定循环功能
探究新知
3．粗镗孔循环（G85、G86、G88、G89）
（1）指令格式
G85 X__ Y__ Z__ R__ F__；
G86 X__ Y__ Z__ R__ P__ F__；
G88 X__ Y__ Z__ R__ P__ F__；
G89 X__ Y__ Z__ R__ P__ F__；
§4-3 孔加工固定循环功能
探究新知
（2）动作说明
执行G85循环，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R点平面。
执行G86循环，刀具以切削进给方式加工到孔底，然后主轴停转，刀具快速退到R点平面后，主轴正转。
G89动作与G85动作基本类似，不同的是G89动作在孔底增加了暂停，因此，该指令常用于台阶孔的加工。
执行G88循环，刀具以切削进给方式加工到孔底，刀具在孔底暂停后主轴停转，这时可通过手动方式从孔中安全退出刀具，再开始自动加工，Z轴快速返回R点或初始平面，主轴恢复正转。
§4-3 孔加工固定循环功能
探究新知
（3）示例
精加工如图所示零件中的四个孔（加工前底孔直径已分别加工至φ11.8 mm和φ29.5mm），试编写该零件的数控加工程序。
§4-3 孔加工固定循环功能
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4．精镗孔循环（G76、G87）
（1）指令格式
G76 X Y Z R Q P F ；
G87 X Y Z R Q F ；
（2）动作说明
§4-3 孔加工固定循环功能
探究新知
执行G76循环，刀具以切削进给方式加工到孔底，实现主轴准停，刀具向刀尖相反方向移动Q，使刀具脱离工件表面，保证刀具不擦伤工件表面，然后快速退刀至R点平面或初始平面，刀具正转。
执行G87循环，刀具在G17平面内定位后，主轴准停，刀具向刀尖相反方向偏移Q，然后快速移到孔底（R点），在这个位置刀具按原偏移量反向移动相同的Q值，主轴正转并以切削进给方式加工到Z平面，主轴再次准停，并沿刀尖相反方向偏移Q，快速提刀至初始平面并按原偏移量返回G17平面的定位点，主轴开始正转，循环结束。
§4-3 孔加工固定循环功能
探究新知
（3）示例
试用精镗孔循环指令编写图中φ30mm孔的加工程序。
O0003；
……
G90 G00 X0 Y0；
Z20.0；
G98 G76 X0 Y0.0 Z-22.0 R5.0 Q1000 P1000 F60； （精镗孔）
G80 M09；
G91 G28 Z0；
M30；
§4-3 孔加工固定循环功能
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5．左旋螺纹攻螺纹与右旋螺纹攻螺纹循环（G74、G84）
（1）指令格式
G74 X Y Z R P F ； （左旋螺纹攻螺纹）
G84 X Y Z R P F ； （右旋螺纹攻螺纹）
（2）动作说明
G74为左旋螺纹攻螺纹循环，用于加工左旋螺纹。执行该循环时，主轴反转，在G17平面快速定位后快速移到R点，执行攻螺纹到达孔底后，主轴正转退回R点，完成攻螺纹动作。
G84用于加工右旋螺纹。执行该循环时，主轴正转，在G17平面快速定位后快速移到R点，执行攻螺纹到达孔底后，主轴反转退回到R点，完成攻螺纹动作。
§4-3 孔加工固定循环功能
探究新知
（3）示例
应用攻螺纹循环指令编写如图所示两螺纹孔的加工程序。
O0004；
……
G95 G90 G00 X0 Y0；
G99 G84 X25.0 Z－15.0 R3.0 F1.75；
X－25.0；
G80 G94 G49 M09；
G91 G28 Z0；
M30；
§4-3 孔加工固定循环功能
探究新知
6．取消固定循环指令（G80）
取消固定循环可用 G80 指令，也可用 G00、G01、G02、G03指令。
提示：应用固定循环指令注意事项如下
（1）指定固定循环之前，必须用辅助功能 M03 使主轴正转；使用主轴停止转动指令之后，一定要重新使主轴正转后再指定固定循环。
（2）指定固定循环状态时，必须给出 X、Y、Z、R 中的每一个数据，固定循环才能执行。
（3）操作时，若利用复位或急停按钮使数控装置停止，固定循环加工数据仍然存在，所以，再次加工时应使固定循环剩余动作进行到结束。
§4-3 孔加工固定循环功能
探究新知
（4）使用具有主轴自动启动的固定循环（G74、G84、G86）时，如果孔的XY平面定位距离较短，或从起始点平面到R点平面的距离较短，且需要连续加工，为了防止在进入孔加工动作时主轴不能达到指定的转速，应使用 G04暂停指令进行延时。
（5）在固定循环方式中，刀具半径补偿功能无效。
§4-3 孔加工固定循环功能
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三、示例
加工如图所示零件上的 4 个φ12H7 和 1 个φ14H7 的孔。
§4-3 孔加工固定循环功能
探究新知
1．制定加工工艺
（1）按1、2、3、4、5 的顺序钻中心孔。
（2）按1、2、3、4、5 的顺序钻 4 个φ12 mm和 1 个φ14 mm 的孔。
（3）扩中心位置φ14 mm 的孔。
（4）按 1、2、3、4 的顺序铰4个φ12 mm的孔。
（5）铰中心位置φ14 mm的孔。
§4-3 孔加工固定循环功能
探究新知
2．确定加工刀具
（1）用 A2 中心钻钻4个φ12 mm 和1个φ14 mm 的中心孔。
（2）用φ11.8 mm的麻花钻钻5个通孔。
（3）用φ13.8 mm的麻花钻钻、扩φ14mm的孔。
（4）用φ12 mm的铰刀铰4个φ12H7 的孔。
（5）用φ14 mm的铰刀铰φ14H7的孔。
§4-3 孔加工固定循环功能
探究新知
3．选择切削用量
（1）钻中心孔时，f = 80 mm/min ，ap = 2 mm ，n = 1 000 r/min 。
（2）钻φ12 mm和φ14 mm的通孔时，f = 50 mm/min ，ap = 5.9 mm，n = 560 r/min。
（3）扩φ14 mm 的通孔时，f=50 mm/min ，ap=1 mm，n= 500 r/min 。
（4）铰φ12 mm 的通孔时，f=50 mm/min ，ap=0.1 mm ，n=150r/min 。
（5）铰φ14 mm 的通孔时，f=50 mm/min ，ap= 0.1 mm ，n=100r/min 。
4．参考程序
§4-3 孔加工固定循环功能
学习评价
1．刀具加工到孔底后暂停的固定循环指令有哪几个？
2．刀具返回时以切削进给的速度运动的有哪几个指令？
3．画图并解释说明精镗G76和反镗G87的动作过程。其指令格式中的Q值指的是什么？
4．请编制如图所示孔加工程序。
§4-3 孔加工固定循环功能
知识总结与提升
1．孔加工是数控加工中的一项重要内容，其几个常用的固定循环指令必须熟练掌握，如G81、G83、G84、G86等。
2．钻削用量选择的原则是：在保证加工精度、表面粗糙度及刀具合理寿命的前提下，同时在机床的功率和机床、刀具、工件等的强度和刚度的承受范围内，使生产效率较高。
3．扩孔加工切削用量的选择如下：扩孔时的背吃刀量为扩孔前、后孔半径之差，扩孔时的进给量一般取钻孔的1.5~2倍，扩孔时的切削速度可取钻孔时的1/2。
4．镗孔时，镗刀杆的刚度、镗削中的排屑是镗孔加工需要解决的关键问题。
§4-3 孔加工固定循环功能
知识总结与提升
5．攻螺纹固定循环指令G84和左旋攻螺纹固定循环指令G74可以在标准方式或刚性攻螺纹方式中执行。
在标准方式中，为执行攻螺纹，使用辅助功能M03（主轴正转）、M04（主轴反转）和M05（主轴停止）使主轴旋转、停止，并沿着攻螺纹轴线运动。
在刚性攻螺纹方式中，由主轴电动机控制攻螺纹过程，主轴电动机的工作与伺服电动机一样，由攻螺纹轴线和主轴之间的插补来执行攻螺纹。
对于刚性攻螺纹方式，主轴每旋转一转，沿攻螺纹轴线产生一定的进给（螺纹导程）。

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