第5章数控钻镗床与加工中心编程 教学提示 了解数控钻镗床程序编制的基本方法 掌握数控铣床的主要功能及工艺性分析 掌握13种孔循环加工编程指令 数控加工中心将数控铣床 数控钻镗床的功能结合起来 能实现钻 铣 铰 扩 攻等功能 带有刀库 有自动换刀装置 实现复杂零件加工 较简单的零件可用手工编程 复杂的零件需用自动编程 教学目标 了解数控钻镗床孔加工固定循环指令 了解数控加工中心程序编制的基本方法 掌握数控加工中心的主要功能及工艺性分析 掌握坐标系的设定 刀具的自动换刀指令 多个工件坐标系设定 刀具补偿指令等编程指令 根据加工零件的要求灵活运用编程指令 能教熟练进行编程 孔加工是常见的加工工序 主要有钻孔 锪孔 镗孔 攻螺纹等操作 孔加工可在数控钻镗床上加工 也可以在数控铣床或加工中心上安装钻头 锪刀 镗刀 丝锥等不同的孔加工刀具 完成孔加工工序 加工中心简称MC 是由数控铣 数控钻镗类机床发展而来的 集铣削 钻镗 攻螺纹等各种功能于一体 并配备有规模庞大的刀具库 具有自动换刀功能 是适用于加工复杂工件的高效率 高精度的自动化机床 加工程序的编制 是决定加工质量的重要因素 加工中心是高效 高精度数控机床 工件在一次装夹中便可完成多道工序的加工 同时还备有刀具库 并且有自动换刀功能 5 1孔加工固定循环指令 数控钻镗编程时 数值计算比较简单 程序中只需要给出被加工孔的中心位置 孔的深度 及孔在加工过程中刀具的几个关键位置就可以了 一般 一条加工指令仅完成一个加工动作 但孔的加工需要一套连续的几个固定动作才能完成 孔循环一般包括六个动作 在XY面定位 快速移动到R平面 孔加工 孔底动作 返回到R平面 返回到起始点 如图5 1所示钻浅孔 刀具在初始平面快速定位至孔中心 再快速下至安全平面位置 然后以钻孔进给速度加工至孔底 最后再快速抬刀 完成一浅孔的加工 对孔加工中的这些典型的固定 的几个连续动作 数控系统均以子程序的形式事先存贮在子程序存储器中 在需要时可用一组 固定循环 指令代码去调用相应的子程序 执行不同的孔加工操作 使钻镗加工程序大大简化 5 1 1固定循环指令调用格式常用的孔加工固定循环指令有13个 G73 G74 G76 G80 G81 G89 其中G80为取消固定循环指令 其调用格式为 G98 G99GXYZRPQLFG98表示自动抬高至初始平面高度 G99表示自动抬高至安全平面高度 G98 G99GXYZRPQLFG为G73 G74 G76 G81 G89中的任一个代码 XY是孔中心位置坐标 Z是孔底位置或孔的深度 R是安全平面高度 P刀具在孔底停留时间 用于G76 G82 G88 G89 Q深孔加工 G73 G83 时 每次下钻的进给深度 或镗孔 G76 G87 时 刀具的横向偏移量 Q的值永远为正值 L为子程序调用次数 L0时 只记忆加工参数 不执行加工 只调用一次时 L1可以省略 F为钻孔的进给速度 5 1 2固定循环指令简介1 浅孔加工指令1 浅孔加工包括用中心钻打定位孔 用钻头打浅孔 2 用锪刀锪沉头孔等 指令有G81 G82两个 G81主要用于定位孔和一般浅孔加工 指令为 G81XYZRF 加工过程如图5 2所示 刀具在当前初始平面高度快速定位 至孔中心XY 然后沿Z的负向快速降至安全平面R的高度 再以进给速度F下钻 钻至孔深Z后 快速沿Z的正向退刀 例5 1 编制图5 3所示的4个 10mm浅孔的数控加工程序 工件坐标系原点定于工件上表面对称中心 选用 10的钻头 起始位置位于工件坐标系 0 0 200 处 N1G90G92X0Y0Z200 N2S500M03M08N3G00Z20 N4G99G81X45 Z 14 R3 F60N5X0Y45 N6X 45 Y0N7G98X0Y 45 N8G80M09M05N9G00Y0Z200 N10M02 3 G82主要用于锪孔 所用刀具为锪刀或锪钻 是一种专用刀具 用于对已加工的孔刮平端面或切出圆柱形或锥形深头孔 G82XYZRPF其加工过程与G81类似 唯一不同的是 刀具在进给加工至深度Z后 暂停P秒 然后再快速退刀 例5 2 如图5 4所示 工件上 5的通孔已加工完毕 需用锪刀加工4个直径为 7 深度为3mm的沉头孔 试编写加工程序 设锪刀的初始位置为 0 0 200 N1G90G92X0Y0Z200 N2G00Z10 N3S300M03M08N4G99G82X18 Z 3 R3 P1000F40N5X0Y18 N6X 18 Y0N7G98X0Y 18 N8G80M09M05N9G00X0Y0Z200 N10M02 2 深孔加工指令深孔加工固定指令有两个G73和G83 分高速深孔加工和一般深孔加工 1 G73为高速深孔加工指令 G73XYZRQF其固定循环指令动作如图5 5 a 所示 高度深孔加工采用间断进给 有利于断屑 排屑 每次进给钻孔深度为Q 一般取3 10mm 末次进刀深度 Q d为间断进给时的抬刀量 由机床内部设定 一般为0 2 1mm 2 G83为一般深孔加工指令 G83XYZRQF 其固定循环指令动作如图5 5 b 所示 G83与G73的区别在于 G73每次以进给速度钻出Q深度后 快速抬高d 再由此处以进给速度钻孔至第二个Q深度 依次重复 直至完成整个深孔的加工 而G83则是在每次进给钻进一个Q深度后 均快速退刀至安全平面高度 然后快速下降至前一个Q深度之上d处 再以进给速度钻孔至下一个Q深度 3 螺纹加工指令螺纹加工指令有两个 G74和G84 它们分别用于左螺纹加工和右螺纹加工 1 G74为左螺纹加工指令 G74XYZRFG98返回R安全平面 G99返回初始平面 其固定循环动作如图5 6所示 丝锥在初始平面高度快速平移至孔中心X Y 处 然后再快速下降至安全平面R 高度 反转启动主轴 以进给速度 导程 转 F 切入至Z 处 主轴停转 再正转启动主轴 并以进给速度退刀至R平面 主轴停转 然后快速抬刀至初始平面 2 G84为右螺纹加工指令 G84XYZRF其固定循环动作如图5 7所示 与G74不同的是 在快速降至安全平面R后 正转起动主轴 丝锥攻入孔底后停转 再反转退刀 例5 3 如图5 8所示 零件上5个M20 1 5的螺纹底孔已打好 零件厚为10mm 通丝 试编写右螺纹加工程序 设工件坐标系原点位于零件上表面对称中心 丝锥起始位置在 0 0 200 处 加工程序如下 N1G90G92X0Y0Z200 N2G00Z30 S200N3G84X0Y0Z 20 R5 F1 5N4X25 Y25N5X 25 N6Y 25 N7X25 N8G80G00X0Y0Z200 N9M02 4 镗孔加工指令1 G85 G86 G88 G89为粗镗循环指令其格式为 G85X Y Z R F 其固定循环动作如图5 9所示 在初始高度 刀具快速定位至孔中心X Y 接着快速下降至安全平面R 处 再以进给速度F 镗至孔底Z 然后以进给速度退刀至安全平面 再快速抬至初始平面高度 G86参数格式与G85相同 如图5 10所示 与G85固定循环动作不同的是 当镗至孔底后 主轴停转 快速返回安全平面 G99时 或初始平面 G98时 后 主轴重新启动 G88X Y Z R P F 其固定循环动作与G86类似 不同的是 刀具在镗至孔底后 暂停P 秒 然后主轴停止转动 退刀是在手动方式下进行 G89X Y Z R P F 其固定循环动作与G85的唯一差别是在镗至孔底时暂停P 秒 2 G76为精镗循环指令 精镗循环与粗镗循环的区别是 刀具镗至孔底后 主轴定向停止 并反刀尖偏移 使刀具在退出时刀具不划伤精加工孔的表面 其指令参数格式为 G76X Y Z R Q P F 其固定循环动作如图5 11所示 镗刀在初始平面高度快速移至孔中心X Y 再快速降至安全平面R 然后以进给速度F 镗孔至孔底Z 暂停P 秒 然后刀具抬高一个回退量d 主轴定向停止转动 然后反刀尖方向快速偏移Q 再快速抬刀至安全平面 G99时 或初始平面 G98时 再沿刀尖方向平移Q 3 G87为背镗 又称反镗 循环指令 背镗中的镗孔进给方向与一般孔加工方向相反 一般加工时 刀具主轴沿Z轴负向向下加工进给 安全平面R在孔底Z的上方 见图5 12 背镗时 刀具主轴沿Z轴正向向上加工进给 安全平面R在孔底Z的下方 其指令参数格式为 G87X Y Z R Q P F 其固定循环动作如图5 12所示 刀具在初始平面高度快速移至孔中心X Y 主轴定向停转 然后快速沿反刀尖方向偏移Q 再沿Z轴负向快速降至安全平面R 然后沿刀尖正向偏移Q 值 主轴正转启动 再沿Z轴正向以进给速度向上反镗至孔底Z 暂停P 秒 然后沿Z轴负向回退d 主轴定向停转 反刀尖方向偏移Q 并快速沿Z轴正向退刀至初始平面高度 再沿刀尖正向横移Q 回到初始孔中心位置后 主轴再次启动 6 使用固定循环指令注意事项1 固定循环指令是模态变量2 孔中心位置的确定3 固定循环指令的重复调用 例5 4 用 10的钻头钻图5 13所示的四孔 若孔深为10mm 用G8l指令 若孔深为40mm 用G83指令 试用循环方式编程 刀具的初始位置位于工件坐标系的 0 0 200 处 N1G90G92X0Y0Z200 N2G00Z20 N3S300M03N4G91G99G8lX20 Y10 Z 13 R 17 L4F50或N4G91G99G83X20 Y10 Z 43R 17 Q10 L4F50N5G80M05N6G90G00X0Y0Z200 N7M02 5 2数控钻镗床编程实例 例5 5 如图5 14所示 要求在300 200 5的45 钢板上钻15个 25的通孔 因为钢板厚仅5mm 用浅孔循环指令G81即可 孔径由 25的钻头保证 因15个孔的孔径相同 加工过程中不需要换刀 所以 25的钻头可在加工前安装好 对刀 测长 程序中可不考虑刀具代码及刀具长度补偿问题 另外 钢板上15个孔的孔间距相同 可考虑使用重复调用参数L 假设程序开始时 钻头的刀尖位于图5 14所示的工件坐标系 0 0 300 处 则可编制加工程序如下 N01G90G92X0Y0N02G00Z20 N03G00Y50 S500M03M08N04G91G99G81X50 Z 10 R 17L5F80N05G90G00X0Y100 Z20 N06G91G99G81X50 Z 10 R 17L5F80N07G90G00X0Y150 Z20 N08G91G99G81N09G80M09M05N10G90G00X0Y0Z300 N11M30 例5 6 编写如图5 15所示的数孔钻镗加工程序 1 建立工件坐标系程序起点在 30 0 10 处 图5 15 a b 所示工件坐标系原点在工件上表面的左下角 程序起点 对刀 换刀点 在工件坐标系的 30 0 10 处 工件裝夹方案见图5 15 c 2 安排加工工序1 用中心钻定各孔的中心位置 以免钻头钻歪 再用 5的钻头钻5个通孔 最后用M6的丝锥攻两个螺纹孔 三把刀具在加工前均测好装卡长度 实际加工中换刀时 由机床操作人员输入相应的刀具长度补偿值 程序单中不考虑每把刀具的长度补偿代码 2 用 5钻头钻5个通孔 3 用M6丝锥攻两个螺纹孔 3 安排加工路线1 中心钻 T01 由程序起点1 2 3 4 5 各钻深1mm定位孔后 返回换刀点 2 换 5钻头 T02 由程序起点1 2 3 4 5 钻5个通孔 返回换刀点 3 换M6丝锥 T03 由程序起点5 4 攻丝 返回换刀点 4 确定切削用量T0l主铀转速S800 r min 钻孔进给速度F60 mm min T02主轴转速S500 r min 钻孔进给速度F50 mm min T03主轴转速S400 r min 钻孔进给速度F1 2 mm r 螺距为1 2mm N1T01M06用中心钻N2G90G92X 30 Y0Z10 N3G00X20 N4M03S800M08N5G91G99G81Y20 Z 4 R 7 L3F60打1mm深的定位孔1 2