1、【知识点知识点】固定循环的组成；孔加工所用指令；【技能点技能点】掌握孔的各种加工方法；掌握固定循环指令的使用方法；【任务描述任务描述】完成如图3-8所示零件中所有孔的编程与加工。任务任务3 3 孔类零件的加工孔类零件的加工 图图3-8 钻、扩、铰、镗类零件的加工钻、扩、铰、镗类零件的加工【任务分析任务分析】一、各种孔加工的方法一、各种孔加工的方法在数控铣床上，常用于加工孔的方法有钻孔、扩孔、铰孔、粗/精镗孔及攻丝等。通常情况下，在数控铣床上能较方便地加工出IT7IT9级精度的孔。1.点孔点孔用于钻孔加工之前，由中心钻来完成。由于中心钻的直径较小，加工时主轴转速应不得低于1000r/min。2.
2、钻孔钻孔是用钻头在工件实体材料上加工孔的方法。麻花钻是钻孔最常用的刀具，一般用高速钢制造。钻孔精度一般可达到IT1011级，表面粗糙度Ra为5012.5，钻孔直径范围为0.1100mm，广泛应用于孔的粗加工，也可作为不重要孔的最终加工。3.扩孔扩孔是用扩孔钻，对工件上已有的孔进行扩大的加工，扩孔钻有34个主切削刃，没有横刃，它的刚性及导向性好。扩孔加工精度一般可达到IT910级，表面粗糙度Ra为6.33.2。一般工件的扩孔使用麻花钻，对于精度要求较高或生产批量较大时应用扩孔钻，扩孔加工余量为0.40.5mm。4.锪孔锪孔是指用锪钻或锪刀刮平孔的端面或切出沉孔的加工方法，通常用于加工沉头螺钉的沉
3、头孔、锥孔、小凸台面等，锪孔时切削速度不宜过高，以免产生径向振纹或出现多棱形等质量问题。5.铰孔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方法。铰孔精度等级可达到IT78级，表面粗糙度Ra为1.60.8，适用于孔的半精加工及精加工。铰刀是定尺寸刀具，有612个切削刃，刚性和导向性比扩孔钻更好，适合加工中小直径孔。铰孔之前，工件应经过钻孔、扩孔等加工，铰孔的加工余量参考表3-8。孔的直径8mm820mm2132mm3350mm5170mm铰孔余量（mm）0.10.20.150.250.20.30.250.350.250.356.镗孔镗孔丝锥是攻丝并能直接获得螺纹尺
4、寸的刀具，一般由合金工具钢或高速钢制成。常用的丝锥分为机用丝锥和手用丝锥两种。（3）螺纹底孔直径的确定攻丝前应加工出螺纹的底孔，底孔的直径尺寸可根据螺纹的螺距查阅手册或按下面的经验公式确定。加工钢件或塑性材料时；加工铸铁或脆性材料时式中：D底孔直径（mm），d螺纹公称直径（mm），P螺距（mm）攻盲孔工件时，由于丝锥切削部分不能攻到孔底，所以孔的深度要大于螺纹长度，孔深可按下式计算：。式中：L孔的深度（mm），螺纹长度（mm），d螺纹公称直径（mm）（4）注意事项表3-8铰孔余量（直径值）直径在M6以下的螺纹不适合在立式数控铣床上加工，因为自动攻螺纹不能随机控制加工状态，且小直径丝锥易折断。攻
5、丝时要求排屑效果好，因此一般应加注切削液。丝锥用钝后应及时更换，不得强行攻制，以免加工时发生折断。立式数控铣床上采用固定循环指令编写攻丝程序，它的6个基本动作类同于孔加工循环。加工前首先根据图纸要求计算出螺纹底孔的直径，并选择麻花钻加工出底孔；攻丝加工的进给速度与主轴转速及内螺纹的螺距有关，编程中有的直接给定螺距，机床可自动计算其进给速度；有的则需将计算出的进给速度（）写入程序中。孔的精度有无预孔孔尺寸0121224203030606080IT9IT11无钻铰钻扩钻扩镗（或铰）有粗扩精扩；或粗镗精镗（余量少可一次性扩孔或镗孔）IT8无钻扩铰钻扩精镗（或铰）钻扩粗镗精镗有粗镗半精镗精镗（或精铰）
6、IT7无钻粗铰精铰钻扩粗铰精铰；或钻扩粗镗半精镗精镗有粗镗半精镗精镗（如仍达不到精度还可进一步采用精细镗）表3-9 数控铣床上孔的加工方法关于表3-8的说明如下：在加工直径小于30mm且没有预孔的毛坯孔时，为了保证钻孔加工的定位精度，可选择在钻孔前先将孔口端面铣平或采用打中心孔的加工方法。对于表5-1中的扩孔及粗镗加工，也可采用立铣刀铣孔的加工方法。在加工螺纹孔时，先加工出螺纹底孔，对于直径在M6下的螺纹，通常不在数控铣床上加工；对于直径在M6M20的螺纹，通常采用攻螺纹的加工方法；而对于直径在M20以上的螺纹，可采用螺纹铣刀铣削加工。二、孔加工指令概述二、孔加工指令概述1 孔加工固定循环指令
7、表FANUC-0系统加工中心配备的固定循环功能，主要用于孔加工，包括钻孔、镗孔、攻螺纹等。使用一个程序段可以完成一个孔加工的全部动作（钻孔进给、退刀、孔底暂停等），如果孔的动作无需变更，则程序中所有模态数据可以不写，从而达到简化程序，减少编程工作量的目的。固定循环指令如表3-10所示。表3-10 FANUC系统固定循环指令功能一览表G指令钻削（-Z方向）孔底的动作回退（+Z方向）用途G73间歇进给快速移动高速深孔往复排屑钻循环G74切削进给主轴：停转正转切削进给反转攻左旋螺纹循环G76切削进给主轴定向停止刀具移位快速移动精镗孔循环G80取消固定循环G81切削进给快速移动中心钻、钻孔循环G82切
8、削进给进给暂停数秒快速移动锪孔、镗阶梯孔循环G83间歇进给快速移动深孔往复排屑钻循环G84切削进给主轴：停转反转切削进给正转攻右旋螺纹循环G85切削进给切削进给精镗孔循环G86切削进给主轴停止快速移动镗孔循环G87切削进给主轴正转快速移动反镗孔循环G88切削进给进给暂停主轴停转手动移动镗孔循环G89切削进给进给暂停数秒切削进给精镗阶梯孔循环2 孔加工固定循环概述孔加工固定循环概述 图3-9 固定循环动作及图形符号（1）孔加工固定循环动作固定循环通常由六个基本动作构成。（见图3-9）动作1X、Y轴定位。刀具快速定位到孔加工的位置（初始点）。动作2快进到R点平面。刀具自初始点快速进给到R点平面（准
9、备切削的位置），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加工的动作。动作4在孔底的动作。包括暂停、主轴定向停止、刀具移位等动作。动作5返回到R点平面。动作6快速返回到初始点。（2）孔加工固定循环的基本格式孔加工固定循环通用格式：孔加工固定循环通用格式：G90（G91）G98（G99）G73G89 X_ Y_ Z_ R_ Q_ P_ F_ K_；数据形式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，见图3-10。在采用绝对方式时，R与Z一律取其绝对坐标值；在采用增量方式时，R是R点相对于I点的增量值，Z是孔底相对于R点
10、的增量值。在循环指令中X、Y与Z可以分别用G90或G91进行指令，因为X、Y的移动与Z的动作是在不同的基本动作中完成的，所以可以这样编程。如：G91 G98 G73 X100 Y30 G90 Z20 R3 Q5 F50；返回点平面选择指令由G98、G99指令决定刀具在返回时到达的平面。G98指令返回到初始点平面（I平面）；G99指令返回到R平面（R点平面），见图3-11。图3-10 数据形式及孔加工数据 图3-11 返回点平面选择孔加工方式G73G89规定孔加工方式，具体根据孔加工形式选取（见表3-9）。孔加工位置X、Y：孔加工位置坐标值。孔加工数据Z：在G90指令有效时，Z值为孔底的绝对坐标
11、值；在G91指令有效时，Z是孔底相对于R点的增量值，见图3-10。R：在G90指令有效时，R值为绝对坐标值；在G91指令有效时，R值为R点相对于I点的增量值。此段动作是快速进给的。Q：在G73、G83方式中，Q规定每次加工的深度；以及在G76、G87方式中，Q为刀具的偏移量。Q始终用正值表示。P：规定在孔底的暂停时间，用整数表示，以ms为单位。F：切削的进给速度。在图3-8中，循环动作3（切削进给）的速度由F指定，而循环动作5的速度则由选定的循环方式确定。上述孔加工数据，不一定全部都写，根据需要可省略若干地址和数据。重复次数K：决定图3-9中动作1动作6等一系列操作的重复加工次数，最大值为99
12、99。没有指定K时，系统默认1，亦就是K1可以省略；如果把K指定为0，即K0，则只存储孔加工数据，而不进行孔加工。固定循环指令是模态指令，一旦指定，就一直保持有效，直到用G80撤消指令为止。因此，只要在开始时用了这些指令，在后面连续的加工中不必重新指定。如果仅仅是某个孔加工数据发生变化（如孔深发生变化），仅需要修改变化了的数据即可。此外，G00、G01、G02、G03等01组的指令也起撤消固定循环指令的作用。三、固定循环指令三、固定循环指令1 定位、钻孔循环（定位、钻孔循环（G81）（1）指令格式：G81 X_ Y_ Z_ R_ F_；（2）孔加工动作说明：如图3-12，G81指令用于中心钻的
13、定位钻孔和对孔要求不高的钻孔，切削进给执行到孔底，然后刀具从孔底快速移动退回。图3-12 G81钻孔循环指令G81 2 深孔钻循环（深孔钻循环（G83、G73）G73和G83一般用于较深孔的加工，又称为啄式孔加工指令。(1）指令格式：G73 X_ Y_ Z_ R_ Q_ F_；G83 X_ Y_ Z_ R_ Q_ F_；(2）孔加工动作说明：如图3-13、14所示，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（均为正值）。d值由机床系统指定，无须用户指定。G83指令同样通过Z轴方向的啄式进给来实现断屑与排屑的目的。但与G73指令不同的是，刀具间隙
14、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，快进变成切削进给，进给距离为Q+d。此种方式多用于加工深孔。3铰孔、精镗孔循环（铰孔、精镗孔循环（G85）（1）指令格式：G85 X_ Y_ Z_ R_ F_；（2）铰孔加工动作说明：如图3-15所，铰孔加工循环时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。图3-15 铰孔、镗孔循环G85 4 粗镗孔循环（粗镗孔循环（G86、G88）(1）指令格式：G86 X_ Y_ Z_ R_ F_；G88 X_ Y_ Z_ R_ P_ F_；（2）孔加工动作说明：如图3-16，执行G86循环，刀具以切削进给方式加工到
15、孔底，然后主轴停转，刀具快速退到R点平面后，主轴正转。由于刀具在退回过程中容易在工件表面划出条痕，所以该指令常用于精度或粗糙度要求不高的镗孔加工。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，再进行自动运行，Z轴快速返回R点或初始平面，主轴恢复正转。此种方式虽能相应提高孔的加工精度，但加工效率较底。图3-16 镗孔循环指令G86与G885.精镗孔循环（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_ P_ F_；（2）指令动作说明：如图3-17，G7
16、6、G87这两种指令只能用于有主轴定向停止（主轴准停）的数控铣削机床上。在G76指令中，刀具从上往下镗孔切削，切削完毕后定向停止，并在定向的反方向偏移一个Q（一般取0.51mm）后返回。在G87指令中，刀具首先定向停止，并在定向的反方向偏移一个Q（一般取精加工单边余量0.51mm），到孔底后由下往上进行镗孔切削。另外在G87指令中，点Z平面在点R平面的上方，所以没有G99状态。图3-17 精镗孔循环指令G76与反精镗孔循环指令G87 四、四、刚性攻丝循环（刚性攻丝循环（G74、G84）（1）指令格式G84 X_ Y_ Z_ R_ F_；（加工右旋螺纹）G74 X_ Y_ Z_ R_ F_；（加
17、工左旋螺纹）（2）指令动作说明：如图3-18，G74循环为左旋螺纹攻丝循环，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动到R点，执行攻丝到达孔底后，主轴正转退回到R点，完成攻丝动作。图3-18 反转攻左旋螺纹指令G74与正转攻右旋螺纹指令G84G84动作与G74基本类似，只是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动到R点，执行攻丝到达孔底后，主轴反转退回到R点，完成攻丝动作。攻丝时进给量F的指定根据不同的进给模式指定。当采用G94模式时，进给量F=导程转速；当采用G95模式时，进给量F=导程。在指定G74前，应先使主轴反转。另外
18、，在G74与G84攻丝期间，进给倍率、进给保持均被忽略。当采用这种方式攻丝时，必须配用带有弹簧伸缩装置的夹头，用它来补偿 Z 轴进给与主轴转角运动产生的螺距误差。例例5-6：试用攻丝循环编写如图3-19中两螺纹孔的加工程序。M03S100；G95G90G00X0Y0；G99G84X-25.0Y0Z-15.0 R3.0 F1.75；M05；M04S100；G94；G98G74X25.0Y0Z-15.0 R3.0 F175；G80；1.1.刀具及切削用量刀具及切削用量加 工 工 序刀 具 与 切 削 参 数序号加工内容刀 具 规 格长度进给率mm/min刀具补偿刀号刀具名称材料半径1定位T13中心
19、钻高速钢1200100H1D12钻4个 10的孔T2 10钻头高速钢600100H2D23钻中间大孔T3 20钻头高速钢30040H3D34扩38的孔T4 35钻头高速钢15020H4D45镗38的孔T5 38镗刀硬质合金90050H5D56扩2个 12孔T6 12钻头高速钢60080H6D67扩2个 16孔T7 15.8钻头高速钢40050H7D78铰2个 16孔T8 16铰刀硬质合金25030H8D8表3-11 各工序刀具的切削参数【任务实施任务实施】2 2孔加工程序孔加工程序说明：编程坐标系原点选在毛坯上表面的中心，毛坯上表面为工件坐标系Z=0面，机床坐标系设在G54上。程序注解O000
20、1程序名程序号加工程序程序说明O0001；程序名N10G54G94 G90 G21 G40 G17 G49；程序初始化N20G00 X0 Y0；刀具在X、Y平面快进至切削起点N30G43 Z20.H01；执行1号长度补偿，Z方向快进至安全高度N40M03 S1200 M08；打开转速和冷却液N50G81G99 X-60.Y25.Z-3.R5.0 F100；G81定位所有的孔N60Y-25.；N70X60.Y-22.5；N80Y22.5；表3-12 孔加工参考程序N90G00Z150.；取消固定循环，Z轴快速定位N100M05；主轴停转N110M00；程序暂停（手动换刀，换上10mm麻花钻）N1
21、20M03S600；主轴正转，转速600r/minN130G43G00Z100.H2 M07；Z轴快速定位，调用刀具2号长度补偿，切削液开N140X0Y0；X、Y轴快速定位N150G83G99X-60.Y25.Z-30.R2Q5K1F100；钻孔，进给率100mm/minN160Y-25.；N170X60.Y-22.5；N180Y22.5；N190G00Z150.M09；取消固定循环，Z轴快速定位，切削液关N200M05；主轴停转N210M00；程序暂停（手动换刀，换上20麻花钻）N220M03S300；主轴正转，转速300r/minN230G43G00Z100.H3M07；Z轴快速定位，调用
22、刀具3号长度补偿，切削液开N240X0Y0；X、Y轴快速定位N250G83G99X0Y0Z-35.R2Q5K1F40；钻孔，进给率40mm/minN260G80；取消固定循环，Z轴快速定位，切削液关N270G00Z150.M09；N280M05；主轴停转N290M00；程序暂停（手动换刀，换上35麻花钻）N300M03S150；主轴正转，转速150r/minN310G43G00Z100.H4M07；Z轴快速定位，调用刀具4号长度补偿，切削液开N320X0Y0；X、Y轴快速定位N330G83G99X0Y0Z-42.R2Q5K1F20；扩孔，进给率20mm/minN340G80；取消固定循环，Z轴
23、快速定位，切削液关N350G00Z150.M09；N360M05；主轴停转N370M00；程序暂停（手动换刀，换上12麻花钻）N380M03S600；主轴正转，转速600r/minN390G43G00Z100.H6M07；Z轴快速定位，调用刀具6号长度补偿，切削液开N400X0Y0；X、Y轴快速定位N410G83G99X-60.Y25.Z-31.R2Q5K1F80；扩孔，进给率80mm/minN420Y-25.；N430G00Z150.M09；取消固定循环，Z轴快速定位，切削液关N440M05；主轴停转N450M00；程序暂停（手动换刀，换上15.8麻花钻）N460M03S400；主轴正转，转
24、速400r/minN470G43G00Z100.H7M07；Z轴快速定位，调用刀具7号长度补偿，切削液开N480X0Y0；X、Y轴快速定位N490G83G99X60.Y-2.25Z-33.R2Q5K1F50；扩孔，进给率50mm/minN500Y22.5；N510G00Z150.M09；取消固定循环，Z轴快速定位，切削液关N520M05；主轴停转N530M00；程序暂停（手动换刀，换上16机用铰刀）N540M03S250；主轴正转，转速250r/minN550G43G00Z100.H8M07；Z轴快速定位，调用刀具8号长度补偿，切削液开N560X0Y0；X、Y轴快速定位N570G85G99X6
25、0.Y-22.5Z-30.R2F30；铰孔，进给率30mm/minN580Y22.5；N590G00Z150.M09；取消固定循环，Z轴快速定位，切削液关N600M05；主轴停转N610M00；程序暂停（手动换刀，换上38精镗刀）N620M03S900；主轴正转，转速1000r/minN630G43G00Z100.H5M07；Z轴快速定位，调用刀具5号长度补偿，切削液开N640X0Y0；X、Y轴快速定位N650G85G99X0Y0Z-26.R2F50；精镗加工孔，进给率50mm/minN660G80；取消固定循环，取消刀具长度补偿，Z轴快速定位N670G00G49Z150.；N680M30；程
26、序结束回起始位置，机床复位（切削液关，主轴停转）工件编号工件编号总得分总得分项目与权重项目与权重序序号号技术要求技术要求配分配分评分标准评分标准检测记检测记录录得分得分工件加工（60）12X 16+0.018 020每超0.01mm扣2分2 38+0.025 020每超差全扣1分52X1210每超0.01mm扣2分6其他尺寸10错一处扣2分程序与加工工艺（20）7程序格式规范10每错一处扣2分8程序正确、完整每错一处扣2分9切削用量参数设定正确5不合理每处扣3分10换刀点与循环起点正确5不正确全扣机床操作（10）11机床参数设定正确5不正确全扣12机床操作不出错5每错一次扣3分文明生产（10）
27、13安全操作5不合格全扣表3-13 配分权重表【任务评价任务评价】14机床维护与保养15工作场所整理5不合格全扣【任务拓展任务拓展】华中系统固定循环孔加工固定循环通用格式：G90（G91）G98（G99）G73G89 X_ Y_ Z_ R_ Q_ P_ I_ J_ K_ F_ L_；与FANUC系统不同的数据说明：1、P：刀具在孔底的暂停时间，单位为秒（S）。2、I、J：刀具在轴反向位移增量（G76/G87）。3、K：每次退刀距离，为正值，一般在2mm左右。4、L：固定循环的重复次数。5、Q：表示每次加工的深度，Q值始终是增量值，用负值表示。（在G73与G83指令中使用）图图3-20孔类零件的加工孔类零件的加工【任务巩固任务巩固】完成如图3-20所示零件中所有孔的编程与加工。
