数控铣床各种孔加工方式说明

项目5铰孔加工5.1知识准备5.1.1铰孔加工铰孔是利用铰刀从工件孔壁上切除微量金属层，以提高其尺寸精度和表面粗糙度值的加工方法。

铰孔往往作为中小孔钻、扩后的精加工，也可以用于磨孔或研孔前的预加工。

铰孔精度可达到IT9～IT7级，表面粗糙度值R a为1.6～0.8μm，适用于孔的半精加工及精加工。

直径在80mmm以内的孔可以采用铰孔；直径较大的孔多采用精镗加工。

对于小于12mmm 的孔，由于镗孔非常困难，一般先用中心钻定位，然后钻孔（扩孔）、最后铰孔，以保证孔的加工精度。

铰孔不能修正孔的直线度和孔的位置度误差，因此铰孔前孔的直线度和孔的位置精度应符合要求。

一般来说，对于IT8级精度的孔，只要铰削一次就能达到要求；IT7级精度的孔应铰两次，先用小于孔径0.05～0.02mm的铰刀粗铰一次，再用符合孔径公差的铰刀精铰一次。

铰一般孔时，采用直齿铰刀即可；铰不连续孔时，则应采用螺旋齿铰刀；铰通孔时应选用左旋铰刀，切屑向前排出；铰不通孔时，选用右旋铰刀，以使切屑向后排出，但应注意防止“自动进刀”现象引起的振动。

1.铰刀的结构铰刀是对中小直径孔进行半精加工和精加工的刀具，刀具齿数多，槽底直径大、导向性及刚性好。

铰削时，铰刀从工件的孔壁上切除微量的金属层，使被加工孔的精度和表面质量得到提高。

根据铰刀的结构不同，可分为圆柱孔铰刀和锥孔铰刀；根据铰刀制造材料不同可分为高速钢铰刀和硬质合金铰刀。

铰刀的结构如图5-1所示，它是由工作部分、颈部和柄部三部分组成，工作部分包括导锥、切削部分和校准部分。

图5-1 铰刀2.铰刀的装夹铰削的功能是提高孔的尺寸精度和表面质量，而不能提高孔的直线度和孔的位置精度。

铰孔时要求铰刀与机床主轴要有很好的同轴度要求。

采用刚性装夹并不理想，若同轴度误差大，则会出现孔不圆、喇叭口、扩张量大等现象。

因此最好采用浮动装夹装置。

机床或夹具只传递运动和动力，而依靠铰刀的校准部分自我导向。

3.铰削的工艺特点（1）因为采用浮动装夹，铰孔的精度和表面粗糙度主要不是取决于机床的精度，而取决于铰刀的精度、铰刀的安装方式、加工余量、切削用量和切削液等条件。

数控铣床典型零件加工实例集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）模块五 数控铣床典型零件加工实例本单元从综合数控技术的实际应用出发，列举了典型数控铣削编程实例，如果希望掌握这门技术，就应该仔细的理解和消化它，相信有着举一反三的效果。

一、数控铣床加工实例1——槽类零件 毛坯为70㎜×70㎜×18㎜板材，六面已粗加工过，要求数控铣出如图2-179所示的槽，工件材料为45钢。

图2-179 凹槽工件1．根据图样要求、毛坯及前道工序加工情况，确定工艺方案及加工路线1）以已加工过的底面为定位基准，用通用机用平口虎钳夹紧工件前后两侧面，虎钳固定于铣床工作台上。

2）工步顺序① 铣刀先走两个圆轨迹，再用左刀具半径补偿加工50㎜×50㎜四角倒圆的正方形。

② 每次切深为2㎜，分二次加工完。

2．选择机床设备根据零件图样要求，选用经济型数控铣床即可达到要求。

3．选择刀具现采用φ10㎜的平底立铣刀，定义为T01，并把该刀具的直径输入刀具参数表中。

4．确定切削用量切削用量的具体数值应根据机床性能、相关的手册并结合实际经验确定，详见加工程序。

5．确定工件坐标系和对刀点在XOY 平面内确定以工件中心为工件原点，Z 方向以工件上表面为工件原点，建立工件坐标系，如图2-118所示。

采用手动对刀方法（操作与前面介绍的数控铣床对刀方法相同）把点O 作为对刀点。

学习目标知识目标： ●学会对工艺知识、编程知识、操作知识的综合运用 能力目标： ●能够对适合铣削的典型零件进行工艺分析、程序编制、实际加工。

6．编写程序考虑到加工图示的槽，深为4㎜，每次切深为2㎜，分二次加工完。

为编程方便，同时减少指令条数，可采用子程序。

该工件的加工程序如下：O0001; 主程序N0010 G90 G00 Z2. S800 T01 M03;N0020 X15.Y0 M08;N0030 G01 Z-2. F80;N0040 M98 P0010; 调一次子程序，槽深为2㎜N0050 G01 Z-4.F80;N0060 M98 P0010; 再调一次子程序，槽深为4mmN0070 G00 Z2.N0080 G00 X0 Y0 Z150. M09;N0090M02 主程序结束O0010 子程序N0010G03 X15. Y0 I-15.J0；N0020 G01 X20.；N0030 G03 X20. YO I-20. J0；N0040 G41 G01 X25. Y15.；左刀补铣四角倒圆的正方形N0050 G03 X15. Y25. I-10. J0；N0060G01 X-15.；N0070 G03 X-25. Y15. I0 J-10.；N0080G01 Y-15.N0090 G03 X-15. Y-25. I10. J0;N0100 G01 X15.;N0110 G03 X25. Y-15. I0 J10.;N0120 G01 Y0;N0130 G40 G01 X15. Y0; 左刀补取消N0140 M99; 子程序结束7.程序的输入（参见模块四具体操作步骤）8.试运行（参见模块四具体操作步骤）9.对刀（参见模块四具体操作步骤）10.加工选择“自动方式”，按“启动”开始加工。

数控铣床加工数控铣床是出现对比早和使用对比早的数控机床，在制造中具有非常重要的地位，在汽车，航天，军工，模具等行业得到了广泛的应用。

一数控铣床按构造上分类⑴工作台升落式数控铣床这类数控铣床采纳工作台移动、升落，而主轴不动的方式。

小型数控铣床一般采纳此种方式。

⑵主轴头升落式数控铣床这类数控铣床采纳工作台纵向和横向移动，且主轴沿垂向溜板上下运动；主轴头升落式数控铣床在精度维持、承载重量、系统构成等方面具有许多优点，已成为数控铣床的主流。

⑶龙门式数控铣床这类数控铣床主轴能够在龙门架的横向与垂向溜板上运动，而龙门架那么沿床身作纵向运动。

大型数控铣床，因要考虑到扩大行程，缩小占地面积及刚性等技术上的咨询题，往往采纳龙门架移动式。

二数控铣床也能够按通用铣床的分类方法分类⑴数控立式铣床数控立式铣床在数量上一直占据数控铣床的大多数，应用范围也最广。

从机床数控系绕操纵的坐标数量来瞧，目前3坐标数控立铣仍占大多数；一般可进行3坐标联动加工，但也有局部机床只能进行3个坐标中的任意两个坐标联动加工(常称为2.5坐标加工)。

此外，还有机床主轴能够绕X、Y、Z坐标轴中的其中一个或两个轴作数控摆角运动的4坐标和5坐标数控立铣。

⑵卧式数控铣床与通用卧式铣床相同，其主轴轴线平行于水平面。

为了扩大加工范围和扩充功能，卧式数控铣床通常采纳增加数控转盘或万能数控转盘来实现4、5坐标加工。

如此，不但工件侧面上的连续回转轮廓能够加工出来，而且能够实现在一次安装中，通过转盘改变工位，进行“四面加工〞。

⑶立卧两用数控铣床目前，这类数控铣床已不多见，由于这类铣床的主轴方向能够更换，能到达在一台机床上既能够进行立式加工，又能够进行卧式加工，而同时具备上述两类机床的功能，其使用范围更广，功能更全，选择加工对象的余地更大，且给用户带来很多方便。

特殊是生产批量小，品种较多，又需要立、卧两种方式加工时，用户只需买一台如此的机床就行了。

1.1.2数控铣床的组成，工作原理及特点数控铣床的全然组成见图1，它由床身、立柱、主轴箱、工作台、滑鞍、滚珠丝杠、伺服电机、伺服装置、数控系统等组成。

25 数控铣削加工编程指令（固定循环）授课内容一、孔加工固定循环功能孔加工是最常见的零件结构加工之一，孔加工工艺内容广泛，包括钻削、扩孔、铰孔、锪孔、攻丝、镗孔等孔加工工艺方法。

数控铣床和加工中心通常都具有能完成钻孔、镗孔、铰孔和攻螺纹等加工的固定循环功能。

本节介绍的固定循环功能指令，即是针对各种孔的加工，用一个G代码即可完成。

该类指令为模态指令，使用它编程加工孔时，只须给出第一个孔加工的所有参数，接着加工孔凡与第一个孔有相同的参数均可省略，这样可极大提高编程效率，而且使程序变得简单易读。

表5－2 列出了这些指令的基本含义。

表5－2 固定循环功能指令一览表二、固定循环的基本动作如图5-44所示，对工件孔加工时，根据刀具的运动位置可以分为四个平面：初始平面、R平面、工件平面和孔底平面。

图5-44 固定循环的动作(1) 初始平面初始平面是为安全操作而设定的定位刀具的平面。

(2) R点平面R点平面又叫R参考平面。

这个平面表示刀具从快进转为工进的转折位置，R点平面距工件表面的距离主要考虑工件表面形状的变化，一般可取2-5mm。

(3) 孔底平面Z表示孔底平面的位置，加工通孔时刀具伸出工件孔底平面一段距离，保证通孔全部加工到位，钻削盲孔时应考虑钻头钻尖对孔深的影响。

孔加工固定循环一般由下述六个动作组成（图中用虚线表示的是快速进给，用实线表示的是切削进给）；动作1――x轴和y轴定位：使刀具快速定位到孔加工的位置。

动作2――快进到R点：刀具自初始点快速进给到R点（Referance point）。

动作3――孔加工：以切削进给的方式执行孔加工的动作。

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――返回到R点：继续加工其他孔且可以安全移动刀具时选择返回R点。

动作6――返回到起始点：孔加工完成后一般应选择返回起始点。

为了保证孔加工的加工质量，有的孔加工固定循环指令需要主轴准停、刀具移位。

说明：1）固定循环指令中地址R与地址Z的数据指定与G90或G91的方式选择有关。

任务二铰孔加工[教学目标]1.了解数控铣床/加工中心铰削加工的加工过程。

2.掌握数控铣床/加工中心铰削编程基础知识。

[教学重点]铰孔的编程指令及方法[教学难点]铰孔的编程指令及方法[教学过程]新课教学一、铰孔概述钻孔是在实体材料中钻出一个孔，而铰孔是扩大一个已经存在的孔。

铰孔和钻孔、扩孔一样都是由刀具本身的尺寸来保证被加工孔的尺寸的，但铰孔的质量要高得多。

铰孔时，铰刀从工件孔壁上切除微量金属层，以提高其尺寸精度和减小其表面粗糙度值。

铰孔是孔的精加工方法之一，常用作直径不很大、硬度不太高的工件孔的精加工，也可用于磨孔或研孔前的预加工。

机铰生产率高，劳动强度小，适宜于大批大量生产。

直径在100 mm以内的孔可以采用铰孔，孔径大于100 mm时，多用精镗代替铰孔。

铰孔加工精度可达IT9～IT7级，表面粗糙度一般达Ra1.6～0.8μm。

这是由于铰孔所用的铰刀结构特殊，加工余量小，并用很低的切削速度工作的缘故。

二、铰刀1. 铰刀的结构在加工中心上铰孔时，多采用通用的标准机用铰刀。

通用标准铰刀有直柄、锥柄和套式三种。

直柄铰刀直径为φ6mm～φ20mm，小孔直柄铰刀直径为φ1 mm～φ6mm，锥柄铰刀直径为φ10mm～φ32mm，套式铰刀直径为φ25mm～φ80mm。

铰刀分H7、H8、H9三种精度等级。

如图5-10所示，整体式铰刀工作部分包括切削部分与校准部分。

铰刀刀头开始部分称为刀头倒角或“引导锥”，方便刀具进入一个没有倒角的孔。

一些铰刀在刀头设计一段锥形切削刃，为刀具切削部分，承担主要的切削工作，其切削半锥角较小，一般为10～150，因此，铰削时定心好，切屑薄。

校准部分的作用是校正孔径、修光孔壁和导向。

校准部分包括圆柱部分和倒锥部分。

圆柱部分保证铰刀直径和便于测量。

刀体后半部分呈倒锥形可以减小铰刀与孔壁的摩擦。

图5-10 铰刀结构图2. 铰刀直径尺寸的确定铰孔的精度主要决定于铰刀的尺寸精度。

由于新的标准圆柱铰刀直径上留在研磨余量，且其表面粗糙度也较差，所以在铰削IT8级精度以上孔时，应先将铰刀的直径研磨到所需的尺寸精度。

数控铣床各种孔加工方式说明(1)高速深孔往复排屑钻G73指令指令格式：G73 X_ Y_ Z_ R_ Q_ F_孔加工动作如图4.24左图所示。

G73指令用于深孔钻削，Z轴方向的间断进给有利于深孔加工过程中断屑与排屑。

指令Q为每一次进给的加工深度（增量值且为正值），图示中退刀距离d由数控系统内部设定。

(2)深孔往复排屑钻G83指令指令格式：G83 X_ Y_ Z_ R_ Q_ F_孔加工动作如下图右图所示。

与G73指令略有不同的是每次刀具间歇进给后回退至R点平面，这种退刀方式排屑畅通，此处的d表示刀具间断进给每次下降时由快进转为工进的那一点至前一次切削进给下降的点之间的距离，d值由数控系统内部设定。

由此可见这种钻削方式适宜加工深孔。

图4.24 G73循环与G83循环(3)精镗孔G76指令指令格式：G76 X_ Y_ Z_ R_ Q_ F_;孔加工动作如图4.25所示。

图中OSS表示主轴准停，Q表示刀具移动量（规定为正值，若使用了负值则负号被忽略）。

在孔底主轴定向停止后，刀头按地址Q所指定的偏移量移动，然后提刀，刀头的偏移量在G76指令中设定。

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。

图4.25 精镗孔图 4.26 钻孔与锪孔(4)钻孔G81指令与锪孔G82指令G81的指令格式为：G81 X_ Y_ Z_ R_ F_;G82的指令格式为：G82 X_ Y_ Z_ R_ F_;如图4.26所示，G82与G81指令相比,唯一不同之处是G82指令在孔底增加了暂停，因而适用于锪孔或镗阶梯孔，提高了孔台阶表面的加工质量，而G81指令只用于一般要求的钻孔。

(5)精镗孔G85指令与精镗阶梯孔G89指令G85的指令格式为：G85 X_ Y_ Z_ R_ F_;G89的指令格式为:G89 X_ Y_ Z_ R_ P_ F_;如图4.27所示，这两种孔加工方式，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，G89指令在孔底增加了暂停，提高了阶梯孔台阶表面的加工质量。

FANUC 系统（加工中心）的11 种孔加工固定循环指令”FANUC 系统共有 11 种孔加工固定循环指令，下面对其中的部分指令加以介绍。

1)钻孔循环指令 G81G81 钻孔加工循环指令格式为：G81 G △△X__ Y__ Z__ R__ F__X，Y 为孔的位置、 Z 为孔的深度， F 为进给速度（ mm/min ）， R 为参考平面的高度。

G△△可以是 G98 和 G99 ， G98 和 G99 两个模态指令控制孔加工循环结束后刀具是返回初始平面还是参考平面； G98 返回初始平面，为缺省方式； G99 返回参考平面。

编程时可以采用绝对坐标G90 和相对坐标G91 编程，建议尽量采用绝对坐标编程。

其动作过程如下（1）钻头快速定位到孔加工循环起始点B(X ，Y)；（2）钻头沿 Z 方向快速运动到参考平面R；（3）钻孔加工；（4）钻头快速退回到参考平面R 或快速退回到初始平面 B。

该指令一般用于加工孔深小于 5 倍直径的孔。

编程实例：如图 a 所示零件，要求用 G81 加工所有的孔，其数控加工程序如下：图 a图bN02T01 M06;选用 T01 号刀具 ( Φ 10钻头 )N04 G90 S1000 M03;启动主轴正转 1000r ／ minN06G00 X0. Y0. Z30. M08;N08 G81 G99 X10. Y10. Z-15. R5 F20;在(10，10)位置钻孔，孔的深度为15mm ，参考平面高度为5mm ，钻孔加工循环结束返回参考平面N10 X50;在 (50 ，10) 位置钻孔 (G81 为模态指令，直到 G80 取消为止 ) N12 Y30;在 (50,30)位置钻孔N14 X10;在 (10,30)位置钻孔N16 G80 ；取消钻孔循环N18 G00 Z30N20 M302)钻孔循环指令 G82G82 钻孔加工循环指令格式为：G82 G △△X__ Y__ Z__ R__ P__ F__在指令中 P 为钻头在孔底的暂停时间，单位为ms( 毫秒 )，其余各参数的意义同G81 。