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。

1.背吃刀量（端铣）或侧吃刀量（圆周铣）的选择
背吃刀量ap为平行于铣刀轴线测量的切削层尺寸，单位为mm 。端铣时ap为切削层深度；而圆周铣时，ap为被加工表面的宽度
。
侧吃刀量ae为垂直于铣刀轴线测量的切削层尺寸，单位为mm。 端铣时ae为被加工表面的宽度；而圆周铣时为切削层的深度。
背吃刀量或侧吃刀量的选取主要由加工余量和对表面质量的要求 决定。
4.铣削内外轮廓的进给路线
当内部几何元素相切无交点时，为防止刀补取消时在轮廓拐角处 留下凹口，刀具切入切出点应远离拐角。
当整圆加工完毕时，不要在切点处直接退刀，而应让刀具沿切线 方向多运动一段距离，以免取消刀补时，刀具与工件表面相碰， 造成工件报废。
铣削外圆的切入切出路径
从拐角切入切 出，容易产 生过切现象。
(1)直角沟槽的铣削 直角通槽主要用三面刃铣刀来铣削，也可用立铣刀、槽铣刀和
合成铣刀来铣削。对封闭的沟槽则都采用立铣刀或键槽铣刀。 (2)键槽的铣削方法 ①铣通键槽 ②铣封闭键槽 (3)T形槽的铣削 ①铣T形槽的步骤 ②铣T形槽应注意的事项
T形槽的铣削步骤
22
数控加工工艺
二、常见零件的数控铣削方法
二、数控铣削加工工序的划分 1.加工阶段的划分
(1)加工阶段 (2)数控铣加工工序的划分原则
按所用刀具划分。如加工中心，减少换刀次数。 按安装次数划分。减少定位误差。 按粗、精加工划分。减少误差复映，提高加工精度。 按加工部位划分。减少空行程，提高效率。
30
数控加工工艺
二、数控铣削加工工序的划分
14
数控加工工艺
三、铣刀的选择
1.铣刀形式的选择
铣刀的选择必须符合铣刀使用的规范；超规范的使用会损坏铣刀， 造成废品。

• 3）、按铣刀形状及用途分： • （1）立铣刀—刀齿分布在圆柱的柱面及一端面上，它有
直柄和锥柄两种。立铣刀用于铣削平面、沟槽和台阶面。
• （2）端铣刀－刀齿分布在圆柱的柱面及一端面上。这种 铣刀主要用于铣平面 和台阶。
• （3）盘铣刀－这种铣刀除在圆柱面上有齿外，有的一个 端面上或两个端面上也有齿，分别称为单面刃盘铣刀、双 面刃盘铣刀、三面刃盘铣刀。圆柱面上刀齿交错倾斜的又 称为错齿盘铣刀。盘铣刀用于铣凹槽和台阶。
• ⑴背吃刀量（mm）的选择由加工余量确定，粗加工（ 10~80）时，一次进给应尽可能切除全部余量。在中等功 率机床上，背吃刀量可达8～10mm，半精加工（1.25~10） 时，背吃刀量可取0.5～2mm
• 精加工（0.32~1.25）时，背吃刀量取0.2～0.4mm。 • 粗加工分多次进刀时应在第一、第二次的进给时的背次刀
• 3 切削用量的确定 • 铣削切削用量包括主轴转速、进给速度、背吃刀量和侧吃
刀量几个方面。切削用量选择正确与否对切削力、切削功 率、刀具磨损、加工质量及加工成本都有影响。数控加工 时选取切削用量的原则；就是在保证加工质量和刀具耐用 度的前提下，充分发挥机床性能和刀具切削性能，使加工 效率最高，加工成本最低。
有高精度，高性能。所以数控铣床加工对刀具要求更高， 数控加工用的刀具要有精度高、刚度好、耐用度高，尺寸 稳定，安装调整方便等方面的功能。合理地选择刀具结构 及几何参数。是选使数控铣刀时要特别注意的；
• 1）.面铣刀的选择 • 标准可转位面铣刀直径为φ16～φ630mm，应根据侧吃刀量
选择适当的铣刀直径，尽量包容工件整个加工宽度，以提 高加工精度和效率，减少相邻两次进给之间的接刀痕迹和 保证铣刀的耐用度。
• 二 数控铣床的主要功能 • 1.三坐标联动

快进的速度已确定。 ③ 在G00状态下，不同书空机床坐标轴的运动情况可
能不同 ④ 其执行过程是刀具由程序起点开始加速移动至最大
速度，然后报纸快速移动，最后减速到达终点， 实现快速点定位。 3. 直线插补指令---G01 1）功能：命令刀具从当前位置以两坐标或三坐标或 三坐标联动方式按指定的F进给速度作任意斜率的 直线运动到达指定的位置。
9
EXIT
§4-2 基本功能指令及编程方法
4. 圆弧插补指令---G02（顺时针）G03（逆时针）
1）方向判别：在圆弧插补中，沿垂直于要加工的圆弧 所在平面的坐标轴由正方向向负方向看，刀具相对于工 件的转动方向是顺时针方向为G02，是逆时针方向为G03。
2）格式： G17
G02
X Y IJ
G18 F
；
增量：N001 G91 G00 X24 Y30；
N002 G01X72 Y40 F100；
N003
X72 Y-20；
N004
X-144 Y-20；
N005
X-24 Y-30 ；
8
EXIT
§4-2 基本功能指令及编程方法
注意： ① GO1指令既可双坐标连动插补运动，又可三坐标连动 插补运动，取决于书空系统的功能，当G01指令后面只有 两个坐标值时，刀具将作平面直线插补，若有三个坐标值 时，将作工件直线插补； ② 必须含F指令 ③ G01和F指令均为续效指令。
工通孔要伸出工件底平面一段距 离。 3.固定循环代码
1）返回点平面（G98—G99） 2）孔加工方式（G73—G89）
格式：G73—G89 X Y Z R Q P F L ； 说明： X Y： 指定待加工孔的位置；
Z： 指定孔底平面的位置；

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 。

对于直径小于φ30mm无底孔的孔加工，通常采用 锪平端面——打中心孔——钻——扩——孔口倒角——铰加工方案， 对有同轴度要求的小孔，需采用锪平端面——打中心孔——钻——半 精镗——孔口倒角——精镗(或铰)加工方案。
二、孔加工方法的选择原则
内孔表面加工方法选择实例:
Φ40H7内孔可选择钻孔—粗镗（或扩孔）—半精镗—精镗方 案。阶梯孔Φ 13和Φ 22没有尺寸公差要求，因而可选择钻孔—锪 孔方案。
③ 孔加工：以切削进给的方式执行孔加工的动作。
④ 在孔底的动作：包括暂停、主轴准停、刀具位移 等动作。 ⑤ 返回到R点：继续孔的加工而又可以安全移动刀
具时选择R点。
⑥ 返回到初始点：孔加工完成后一般应选择初始点
四、固定循环功能
表1
2、固定循环的代码组成
① 固定循环平面 初始平面 初始平面是为了安全下刀而规定的一个平 面。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 R点平面 R点平面又叫R参考平面，这个平面是刀具 下刀时自快进转为工进的高度平面。距工件表面的距 离主要考虑工件表面尺寸的变化，一般可取2～5mm。 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出工件底平面一段距离， 主要是保证全部孔深都加工到尺寸，钻削加工时还应 考虑钻头钻尖对孔深的影响。
60 80
40
25
3）高速深孔往复排屑循环G73 指令格式：G73
X_ Y_ Z_ R_ Q_ F_ ;
功能：该循环用于深孔加工。 孔加工动作如图所示，钻头先快速定位至X、Y所指定的坐标 位置，再快速定位至R点，接着以F所指定的进给速度向下钻 削至Q所指定的距离（Q必须为正值，用增量值表示），再快 速回退d 距离（d 是CNC系统内部参数设定的）。依此方式 进刀若干个Q，最后一次进刀量为剩余量（小于或等于q）， 到达Z所指的孔底位置。G73指令是在钻孔时间断进给，有利 于断屑、排屑，冷却、润滑效果佳。

孔加工方法孔加工是机械加工中的一项重要工艺，它在工业生产中有着广泛的应用。

孔是机械零件的重要结构部分，对于孔的加工质量和精度要求很高。

要求孔加工过程具有高效性、精度性和稳定性。

本文将介绍几种常见的孔加工方法。

1.盘式钻床盘式钻床是钻孔的一种常用设备，主要适用于小孔径的钻孔。

它的主要特点是加工效率高，钻孔精度和表面质量较好。

盘式钻床通常采用自动送料和夹紧钻头的方式来进行自动化的钻孔过程，从而提高效率和加工精度。

盘式钻床的结构简单，使用方便，维修保养成本低，是中小型企业的首选设备。

2.数控铣床数控铣床是一种利用数控技术对工件进行铣削的设备，它适用于孔的加工和复杂曲面的加工。

数控铣床具有高精度、高效率、高自动化程度等特点，可以满足各种复杂的孔加工需求。

数控铣床有多种型号和规格，可以根据加工任务的要求选择不同的型号和规格。

3.钻孔加工中心钻孔加工中心是一种专门用于加工孔的设备，它可以完成多个孔的加工，钻孔、攻丝、镗孔、铰孔等。

钻孔加工中心具有高加工效率、高加工精度和高自动化程度等优良特点。

钻孔加工中心具有多个轴向和多个刀刃，可以快速、精确地完成多种复杂加工任务。

4.激光孔加工激光孔加工是一种非接触式加工方法，通过激光束对工件进行加热、熔化或蒸发，实现孔的加工。

激光孔加工具有加工速度快、加工精度高、环保节能等特点。

激光孔加工可以在各种材料上进行加工，包括金属材料和非金属材料。

5.电火花冲孔电火花冲孔是利用电火花放电的高温、高压效应，在工件表面进行孔加工。

它具有加工精度高、孔径小、工件硬度高、加工效率高等特点。

电火花冲孔适用于各种难加工、高硬度的金属材料和合金材料。

但它的缺点是加工时需要消耗大量的电荷，环保不如其他加工方法。

孔加工是机械加工中必不可少的工艺之一。

了解各种孔加工方法的特点和应用范围，可以为企业的孔加工提供有利参考，选择适合自己企业的加工方法，能够提高加工效率、加工精度和产品质量。

除了以上介绍的常规孔加工方法，还有其他的孔加工方法。

G88循环
二、相关知识
（二）固定循环功能
（5）精镗循环（G76） 指令格式： G76 X_ Y_ Z_ R_ Q_ F_
精镗时，主轴在孔底定向停止后，向刀尖反方向移 动，然后快速退刀。
这种带有让刀的退刀不会划伤已加工平面，保证了 镗孔精度。
程序格式中，Q 表示刀尖的偏移量，一般为正数， 移动方向由机床参数设定。
1
钻中心孔
2
钻φ5mm通孔
3
攻丝
螺纹孔加工工序卡
刀具规格
类型
材料
A4中心钻
高速钢
Φ4.2mm麻花钻 高速钢
M5mm细牙丝锥 高速钢
主轴转速 （r/min）
1200 600 80
进给速度 （mm/min）
20 30 64
（6）编制零件螺纹孔钻中心孔加工程序
四、拓展知识
用西门子802D孔及螺纹加工循环指令加工图零件。
（二）固定循环功能
（2）带停顿的钻孔循环（G82） 指令格式：
G82 X_Y_Z_P_R_F_
G82循环
该指令除了要在孔底暂停外，其它动作与G81相同。暂 停时间由地址P给出。此指令主要用于加工盲孔，以提 高孔深精度。
二、相关知识
（二）固定循环功能
（3）断屑式深孔加工循环（G73）
指令格式： G73 X_Y_Z_Q_R_F_
三、工作任务的完成
（一）数控加工工艺的制订
4.刀具准备，填写刀具卡
序号
1 2 3
4
5 6 7
刀具号
T05 T06 T07
名称 麻花钻 麻花钻 镗刀
T08 镗刀
T09 中心钻 T10 机用铰刀 T11 麻花钻
刀具规格 直径

6．3 孔加工及固定循环6．3．1 孔加工概述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。

在CNC铣床和加工中心上加工孔时，孔的形状和直径由刀具选择来控制，孔的位置和加工深度则由程序来控制。

圆柱孔在整个机器零件中起着支承、定位和保持装配精度的重要作用。

因此，对圆柱孔有一定的技术要求。

孔加工的主要技术要求有：⑴尺寸精度：配合孔的尺寸精度要求控制在IT6～IT8，精度要求较低的孔一般控制在IT11。

⑵形状精度：孔的形状精度，主要是指圆度、圆柱度及孔轴心线的直线度，一般应控制在孔径公差以内。

对于精度要求较高的孔，其形状精度应控制在孔径公差的1／2～1／3。

⑶位置精度：一般有各孔距间误差，各孔的轴心线对端面的垂直度允差和平行度允差等。

⑷表面粗糙度：孔的表面粗糙度要求一般在Ra12.5～0.4 μm之间。

加工一个精度要求不高的孔很简单，往往只需一把刀具一次切削即可完成；对精度要求高的孔则需要几把刀具多次加工才能完成；加工一系列不同位置的孔需要计划周密、组织良好的定位加工方法。

对给定的孔或孔系加工，选择适当的工艺方法显得非常重要。

6．3．2 孔加工固定循环格式1．孔加工固定循环的概念钻孔、铰孔、攻丝以及镗削加工时，孔加工路线包括X、Y方向的点到点的点定位路线，Z轴向的切削运动。

所有孔加工运动过程类似，其过程至少包括：①在安全高度刀具X、Y向快速点定位于孔加工位置；②Z轴方向快速接近工件运动到切削的起点；③以切削进给率进给运动到指定深度；④刀具完成所有Z方向运动离开工件返回到安全的高度位置。

一些孔的加工或有更多的动作细节。

孔加工运动可用G00、G01编程指令表达，但为避免每次孔加工编程时，编写G00、G01运动信息的重复，数控系统软件工程师把类似的孔加工步骤、顺序动作编写成预存储的微型程序，固化存储于计算机的内存里，该存储的微型程序就称为固定循环。

换φ9mm钻头 刀具定位，换转速
钻四个孔 取消固定循环 换φ16mm扩孔钻 刀具定位，换转速
（转下页）
程序号
N240 N250 N260 N270 N280 N290 N300 N310 N320 N330 N340 N350
加工程序
G81 X30.0 Y30.0 Z－20.0 R5.0 F200 M08； X－30.0 －Y30.0；
G81与G82指令动作图
G73与G83动作图
三、孔加工方法的选择
1．孔加工方法的选用原则：保证加工表面的加工精度和 表面粗糙度要求。
2．孔的加工方法推荐选择表
孔的 精度 IT9～IT11
IT8
IT7
有无 预孔
无 有 无 有
无 有
0～12 钻—铰
孔尺寸（mm） 12～20 20～30 30～60
1．孔加工导入量: ΔZ 一般情况下取2～10mm。
2．孔加工超越量： Δ Z′
加工不通孔时，超越量大于等于钻尖高 度Zp=（D/2）cosα≈0.3D； 通孔镗孔时，刀具超越量取1～3mm； 通孔铰孔时，刀具超越量取3～5mm；
钻加工通孔时，超越量取Zp+（1～3）mm。
孔加工导入量与超越量
3．相互位置精度高的孔系的加工路线 ——避免将坐标轴的反向间隙带入，影响位置精度。
铰孔 镗孔 反镗孔 镗孔 镗孔
2．固定循环编程格式
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（ms)； F ：孔加工切削进给时的进给速度； K ：孔加工循环的次数，该参数仅在增量编程中使用。

任务1 钻孔加工
4）固定循环的两种返回方式
注意： G98返回初始平面。 G99返回安全平面。
任务1 钻孔加工
固定循环的两种返回方式动画演示
任务1 钻孔加工
G98、G99两种返回方式的应用区别
任务1 钻孔加工
（2）G81、G82钻孔循环指令详解 1）G81、G82指令格式： G81 X Y Z R F K ; G82 X Y Z R P F K ;
任务1 钻孔加工
2、孔加工路线及余量的确定
（3）孔加工时各工序间余量确定
加工工序
加工直径 （毫米）
工序特点
扩孔
10~20 20~50
钻孔后扩孔 粗扩后精扩 钻孔后扩孔 粗扩后精扩
10~20
铰孔
20~30 30~50
50~80
80~100
半精镗
20~80 80~150
精镗
<30 30~130
>130
任务1 钻孔加工 相关知识：
1、孔加工方法选择及常见孔加工刀具 2、孔加工路线及余量的确定 3、钻孔加工固定循环指令
任务1 钻孔加工
1、孔加工方法选择及常见孔加工刀具
序号 1 2 3 4 5 6 7
8
9
加工方案
钻 钻—铰 钻—粗铰（扩）—精铰
钻—扩 钻—扩—铰 钻—扩—粗铰—精铰
粗镗(扩孔) 粗镗(扩孔) —半精镗
暂停、主轴正转 主轴准停 — — 暂停 —
暂停、主轴正转 —
主轴停 主轴正转 暂停、主轴停
暂停
退刀动作 快速进给 快速进给 快速进给
— 快速进给 快速进给 快速进给 切削进给 切削进给 快速进给 快速进给 手动进给 切削进给
用途 高速深孔加工 攻左旋螺纹

第八章西门子系统操作第一节西门子数控系统的简介三十年来，西门子凭借在数控系统及驱动产品方面的专业思考与深厚积累，为自动化应用提供了日趋完美的技术支持。

SINUMERIK 不仅意味着一系列数控产品，其力度在于生产一种适于各种控制领域不同控制需求的数控系统，其构成只需很少的部件。

它具有高度的模块化、开放性以及规范化的结构，适于操作、编程和监控。

下面就SINUMERIK 802D作简单介绍。

一、控制器1.具有免维护性能的SINUMERIK802D，其核心部件 PCU （面板控制单元）将CNC、PLC、人机界面和通讯等功能集成于一体。

可靠性高、易于安装。

2.SINUMERIK802D可控制4个进给轴和一个数字或模拟主轴。

通过生产现场总线PROFIBUS将驱动器、输入输出模块连接起来。

3.块化的驱动装置SIMODRIVE611Ue配套1FK6系列伺服电机，为机床提供了全数字化的动力。

通过视窗化的调试工具软件，可以便捷地设置驱动参数，并对驱动器的控制参数进行动态优化。

4.SINUMERIK802D集成了内置PLC系统，对机床进行逻辑控制。

采用标准的PLC的编程语言Micro/WIN进行控制逻辑设计。

并且随机提供标准的PLC子程序库和实例程序，简化了制造厂设计过程，缩短了设计周期。

二、CNC功能1.控制车床、钻铣床2.可控制4个进给轴和一个数字或模拟主轴3.三轴联动，具有直线插补、平面圆弧插补、螺旋线插补、空间圆弧（CIP）插补等控制方式4.螺纹加工、变距螺纹加工5.转轴控制6.端面和柱面坐标转换（C轴功能）7.前馈控制、加速度突变限制8.程序预读可达35段9.刀具寿命监控10.主轴准停，刚性攻丝、恒线速切削11.F RAME功能（坐标的平移、旋转、镜象、缩放）三、操作单元1.彩色10.4" TFT显示器，彩色为选件2.功能数控键盘具有水平安装方式，和垂直安装方式3.标准机床控制面板（选件）4.三个手轮接口5.RS232串行接口6.生产现场总线接口7.标准键盘接口8.PC卡插槽（用于数据备份和批量生产）四、操作和显示1.带有8个水平软键和8个垂直软键的直观操作2.对刀及刀具测量，工件坐标系测量，基本坐标偏移3.MDA方式端面加工4.程序段搜索运行5.坐标轴锁定、快速空运行6.后台编程7.加工外部程序（通过串行接口）8.示波器、袖珍计算器、和工件计数器9.两种语言在线切换10.16种语言可选择安装11.在线公英制切换12.机床坐标系、工件坐标系、和相对坐标系显示13.加工轨迹实时显示（可辨认快速和加工轨迹）14.在线帮助15.有效G功能和M功能显示16.坐标位置、余程以及各轴速度显示五、零件编程1.准G代码编程（DIN66025）和西门子高级语言编程2.ISO标准编程3.车削、铣削工艺循环编程4.蓝图编程5.极坐标编程6.程序存储器容量达340K字节六、PLC1.采用标准的S7-200编程语言 Micro/WIN2.梯图编程3.梯图在线显示4.PLC远程诊断5.完全汉化的PLC编程工具随机提供6.随机提供PLC子程序和用于车床铣床的PLC应用程序实例7.PLC的处理速度是6000步/24毫秒8.40个定时器，32个计数器第二节控制面板与操作一、控制面板1.字输入输出为144 / 96西门子机床系统控制面板（如图8-2-1）:图8-2-1西门子机床系统控制面板2、机床控制面板示意（如图8-2-2）:图8-2-2机床控制面板第三节数控铣床操作步骤一、JOG方式操作操作步骤：通过机床控制面板上的JOG键选择JOG运行方式。