【工作任务】
图14-1所示零件的轮廓是封闭的，如何确定Z向进给是加工本零件的关键。该零件的毛坯尺寸为85mm×85mm×25mm，材料为45钢。
图14-1 孔加工
【任务目标】
1.知识目标
·掌握孔加工固定循环的进给路线。
·理解G81、G80指令。
·掌握G83、G73指令的应用与区别。
·项目零件的工艺分析与程序编制。
2.技能目标
·掌握钻、扩孔加工程序的编制方法。
·掌握钻、扩孔零件的加工方法。
【任务准备】
一、确定加工路线
在数控铣床与加工中心上进行孔加工时，通常采用系统配备的固定循环功能进行编程。固定循环主要是指加工孔的固定循环和铣削型腔的固定循环。在前面学习的加工指令中，一般每一个G指令都对应机床的一个动作，它需要用一个程序段来实现。为了进一步提高编程效率，系统对一些典型加工中的几个固定、连续的动作规定了一个G指令来指定，并用固定循环指令来选择。
FANUC 0i-MC系统常用的固定循环指令能完成的工作有镗孔、钻孔和攻螺纹等。这些循环通常包括下列六个基本动作，如图14-2所示。
1）在XY平面定位。
2）快速移动到R平面。
3）孔加工。
4）孔底动作。
5）返回到R平面。
6）返回到起始点。
图14-2中的实线表示切削进给，虚线表示快速运动。R平面为在孔口时快速运动与进给运动的转换位置。
图14-2 常用固定循环指令的工作动作
二、编程指令
1.刀具长度补偿指令G43、G44、G49
格式：
格式说明：
G17：刀具长度补偿轴为Z轴。
G18：刀具长度补偿轴为Y轴。
G19：刀具长度补偿轴为X轴。
G49：取消刀具长度补偿。
G43：正向偏置（补偿轴终点加上偏置值）。
G44：负向偏置（补偿轴终点减去偏置值）。
X、Y、Z：G00/G01的参数，即刀补建立或取消的终点。
H：G43/G44的参数，即刀具长度补偿偏置号（H00～H99），它代表了刀补表中对应的长度补偿值。
G43、G44、G49都是模态代码，可相互注销。
2.固定循环指令
数控加工中，某些加工动作循环已经典型化。例如，钻孔、镗孔的动作包括孔位平面定位、快速引进、工作进给、快速退回等，这样一系列典型的加工动作已经预先编好程序，存储在内存中，可用称为固定循环的一个G代码程序段调用，从而简化编程工作。
孔加工固定循环指令有G73、G74、G76、G80～G89、通常由下述六个动作构成。
1）X、Y轴定位。
2）定位到R点（定位方式取决于上次是G00还是G01）。
3）孔加工。
4）在孔底的动作。
5）退回到R点（参考点）。
6）快速返回到初始点。
固定循环的数据表达形式可以用绝对坐标（G90）和相对坐标（G91）表示，如图14-3所示。其中，图14-3a采用的是G90，图14-3b采用的是G91。
图14-3 固定循环
固定循环的程序格式包括数据形式、返回点平面、孔加工方式、孔位置数据、孔加工数据和循环次数。数据形式（G90或G91）在程序开始时就已指定，因此，在固定循环程序格式中可不注出。固定循环的程序格式如下。
格式说明：
G98：返回初始平面。
G99：返回R点平面。
G ：固定循环代码G73、G74、G76和G81～G89之一。
X、Y：加工起点到孔位的距离（G91）或孔位坐标（G90）。
R：初始点到R点的距离（G91）或R点的坐标（G90）。
Z：R点到孔底的距离（G91）或孔底坐标（G90）。
Q：每次进给深度（G73/G83）。
I、J：刀具在轴反向位移增量（G76/G87）。
P：刀具在孔底的暂停时间。
F：切削进给速度。
L：固定循环的次数。
G73、G74、G76和G81～G89是同组的模态指令。其中定义的Z、R、P、F、Q、I、J、K地址，在各个指令中是模态值，改变指令后需重新定义。G80、G01～G03等代码可以取消固定循环。
图14-4所示压板的数控加工程序如下。
图14-4 压板
O111
G92 X-30 Y-30 Z50
M06 T01
M03 S400
G00 G43 Z20 H01
G99 G73 X-30 Y-30 Z-45 R3 Q-5 P2 K1 F40
G98 X-110
G00 G49 Z50
M06 T02
G00 G43 Z20 H02
G99 G76 X-30 Y-30 Z-42 R3 I-2 F40
G98 Y-110
G00 G49 Z50
X-30 Y-30
M05
M30
（1）高速深孔加工循环G73
G73：高速深孔加工循环。
格式：G98（G99） G73 X_Y_Z_R_Q_P_K_F_L_；
功能：该固定循环用于Z轴的间歇进给，使深孔加工时容易断屑、排屑、加入切削液且退刀量不大，可以进行深孔的高速加工。
格式说明：
X、Y：绝对编程时是孔中心在XY平面内的坐标位置；增量编程时是孔中心在XY平面内相对于起点的增量值。
R：绝对编程时是参照R点的坐标值；增量编程时是参照R点相对于初始B点的增量值。
Q：为每次向下的钻孔深度（增量值，取负）。
Z：绝对编程时是孔底Z点的坐标值；增量编程时是孔底Z点相对于参照R点的增量值。
K：为每次向上的退刀量（增量值，取正）。
F：钻孔进给速度。
L：循环次数（一般用于多孔加工，故X或Y应为增量值）。
工作步骤：
刀位点快移到孔中心上方B点。快移接近工件表面，到R点。向下以F速度钻孔，深度为Q量。向上快速抬刀，距离为K量，如图14-5所示。
钻孔到达孔底Z点。
孔底延时P秒（主轴维持旋转状态）
向上快速退到R点（G99）或B点（G98）
注意：
1）如果Z、K、Q移动量为零时，G73指令不执行。
2）|Q|＞|K|。
（2）攻右旋螺纹循环G74
图14-5 高速深孔加工循环G73
格式：G98（G99） G74 X_Y_Z_R_P_F_L_；
功能：攻右旋螺纹时，用左旋丝锥主轴反转攻螺纹。攻螺纹时速度倍率不起作用。使用进给保持时，在全部动作结束前也不停止。
格式说明：
X、Y：绝对编程时是螺孔中心在XY平面内的坐标位置；增量编程时是螺孔中心在XY平面内相对于起点的增量值。
Z：绝对编程时是孔底Z点的坐标值；增量编程时是孔底Z点相对于参照R点的增量值。
R：绝对编程时是参照R点的坐标值；增量编程时是参照R点相对于初始B点的增量值
P：孔底停顿时间。
F：螺纹导程。
L：循环次数（一般用于多孔加工，故X或Y应为增量值）。
工作步骤（图14-6）：
1）主轴在原反转状态下，刀位点快移到起始点B点。
2）快移接近工件表面到R点。
3）向下攻螺纹，主轴转速与进给匹配，保证旋转进给为螺纹导程F。
4）攻螺纹到达孔底Z点。
5）主轴停转同时进给停止。
6）主轴正转退出，主轴转速与进给匹配，保证旋转进给为螺纹导程F。
7）退到R点（G99）或退到R点后，快移到B点（G98）。
注意：Z向的移动量为零时，G74指令不执行。
图14-6 反攻螺纹循环G74
（3）精镗循环G76
格式：G98（G99） G76 X_Y_Z_R_P_I_J_F_L_；
功能：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。刀尖反向位移量用地址I、J指定，其值只能为正值。I、J值是模态的，位移方向由装刀时确定。
格式说明：
X、Y：绝对编程时是孔中心在XY平面内的坐标位置；增量编程时是孔中心在XY平面内相对于起点的增量值。
Z：绝对编程时是孔底Z点的坐标值；增量编程时是孔底Z点相对于参照R点的增量值。
R：绝对编程时是参照R点的坐标值；增量编程时是参照R点相对于初始B点的增量值。
I：X轴方向偏移量，只能为正值。
J：Y轴方向偏移量，只能为正值。
P：孔底停顿时间。
F：镗孔进给速度。
L：循环次数（一般用于多孔加工，故X或Y应为增量值）
工作步骤（图14-7）：
1）刀位点快移到孔中心上方B点。
2）快移接近工件表面，到R点。
3）向下以F速度镗孔，到达孔底Z点，孔底延时P秒（主轴维持旋转状态）。
4）主轴定向，停止旋转，镗刀向刀尖反方向快速移动I或J量，向上快速退到R点高度（G99）或B点高度（G98），向刀尖正方向快移I或J量，刀位点回到孔中心上方R点或B点。
5）主轴恢复正转。
注意：如果Z向移动量为零，该指令不执行。
图14-7 精镗循环G76
（4）钻孔循环（中心钻）G81
格式：G98（G99） G81 X_Y_Z_R_F_L_；
功能：图14-8所示为G81指令的动作循环，包括X、Y坐标定位、快进、工进和快速返回等动作。
格式说明：
X、Y：绝对编程时是孔中心在XY平面内的坐标位置；增量编程时是孔中心在XY平面内相对于起点的增量值。
Z：绝对编程时是孔底Z点的坐标值，增量编程时是孔底Z点相对于参照R点的增量值。
R：绝对编程时是参照R点的坐标值，增量编程时是参照R点相对于初始B点的增量值。
F：钻孔进给速度。
L：循环次数（一般用于多孔加工，故X或Y应为增量值）。
工作步骤（图14-8）：
1）刀位点快移到达孔中心上方B点。
2）快移接近工件表面到R点。
3）向下以F速度钻孔到达孔底Z点。
4）主轴维持旋转状态，向上快速退到R点（G99）或B点（G98）。
注意：如果Z向的移动量为零，该指令不执行。
图14-8 钻孔循环（中心钻）G81
（5）带停顿的钻孔循环G82
格式：G98（G99） G82 X_Y_Z_R_P_F_L_；
功能：此指令主要用于加工沉孔、不通孔，以提高孔深精度。该指令除了要在孔底暂停外，其他动作与G81相同。
格式说明：
X、Y：绝对编程时是孔中心在XY平面内的坐标位置，增量编程时是孔中心在XY平面内相对于起点的增量值。
Z：绝对编程时是孔底Z点的坐标值，增量编程时是孔底Z点相对于参照R点的增量值。
R：绝对编程时是参照R点的坐标值，增量编程时是参照R点相对于初始B点的增量值。
P：孔底暂停时间。
F：钻孔进给速度。(www.xing528.com)
L：循环次数（一般用于多孔加工的简化编程）。
工作步骤：
1）刀位点快移到孔中心上方B点。
2）快移接近工件表面，到R点。
3）向下以F速度钻孔，到达孔底Z点。
4）主轴维持原旋转状态，延时P秒。
5）向上快速退到R点（G99）或B点（G98）。
注意：如果Z向的移动量为零，该指令不执行。
（6）深孔加工循环G83
格式：G98（G99） G83 X_Y_Z_R_Q_P_K_F_L_；
功能：该固定循环用于Z轴的间歇进给，每向下钻一次孔后，快速退到参照R点。退刀量较大，更便于排屑，方便加切削液。
格式说明：
X、Y：绝对编程时是孔中心在XY平面内的坐标位置，增量编程时是孔中心在XY平面内相对于起点的增量值。
Z：绝对编程时是孔底Z点的坐标值，增量编程时是孔底Z点相对于参照R点的增量值。
R：绝对编程时是参照R点的坐标值，增量编程时是参照R点相对于初始B点的增量值。
Q：为每次向下的钻孔深度（增量值，取负）。
P：从初始位置到R点的距离。
K：距已加工孔深上方的距离（增量值，取正）。
F：钻孔进给速度。
L：循环次数（一般用于多孔加工的简化编程）。
工作步骤（图14-9）：
1）刀位点快移到孔中心上方B点。
2）快移接近工件表面，到R点。
3）向下以F速度钻孔，深度为Q量。
4）向上快速抬刀到R点。
5）向下快移到已加工孔深上方的K距离处。
6）向下以F速度钻孔，深度为（Q+K）量。
7）重复步骤4）、5）、6）。到达孔底Z点。
8）孔底延时P秒（主轴维持原旋转状态）
图14-9 深孔加工循环G83
9）向上快速退到R点（G99）或B点（G98）。
注意：如果Z、Q、K的移动量为零，该指令不执行。
（7）攻螺纹循环G84
格式：G98（G99） G84 X_Y_Z_R_P_F_L_；
功能：攻左旋螺纹时，用右旋丝锥主轴正转攻螺纹。攻螺纹时速度倍率不起作用。使用进给保持时，在全部动作结束前也不停止。
格式说明：
X、Y：绝对编程时是螺孔中心在XY平面内的坐标位置，增量编程时是螺孔中心在XY平面内相对于起点的增量值。
Z：绝对编程时是孔底Z点的坐标值，增量编程时是孔底Z点相对于参照R点的增量值。
R：绝对编程时是参照R点的坐标值，增量编程时是参照R点相对于初始B点的增量值。
P：孔底停顿时间。
F：螺纹导程。
L：循环次数（一般用于多孔加工，故X或Y应为增量值）。
工作步骤（图14-10）：
1）主轴在原正转状态下，刀位点快移到螺孔中心上方B点。
2）快移接近工件表面，到R点。
3）向下攻螺纹，主轴转速与进给匹配，保证转进给为螺纹导程F。
4）攻螺纹到达孔底Z点。
5）主轴停转同时进给停止。
6）主轴反转退出，主轴转速与进给匹配，保证转进给为螺纹导程F。
7）退到R点（G99）或退到R点后，快移到B点（G98）。
图14-10 攻螺纹循环G84
注意：Z向的移动量为零时，该指令不执行。
（8）镗孔循环G85
格式：G98（G99） G85 X_Y_Z_R_P_F_L_；
功能：该指令主要用于精度要求不太高的镗孔加工。
格式说明：
X、Y：绝对编程时是孔中心在XY平面内的坐标位置，增量编程时是孔中心在XY平面内相对于起点的增量值。
Z：绝对编程时是孔底Z点的坐标值；增量编程时是孔底Z点相对于参照R点的增量值。
R：绝对编程时是参照R点的坐标值；增量编程时是参照R点相对于初始B点的增量值。
P：孔底延时时间，单位s。
F：钻孔进给速度。
L：循环次数（一般用于多孔加工的简化编程）。
工作步骤（图14-11）：
1）刀位点快移到孔中心上方B点。
2）快移接近工件表面，到R点。
3）向下以F速度镗孔。
4）到达孔底Z点。
5）孔底延时P秒（主轴维持旋转状态）。
6）向上以F速度退到R点（主轴维持旋转状态）。
7）如是G98状态，则还要向上快速退到B点。
注意：如果Z、Q、K的移动量为零，该指令不执行。
图14-11 镗孔循环G85
（9）镗孔循环G86
格式：G98（G99） G86 X_Y_Z_R_F_L_；
功能：此指令与G81相同，但在孔底时主轴停止，然后快速退回，主要用于精度要求不太高的镗孔加工。
格式说明：
X、Y：绝对编程时是孔中心在XY平面内的坐标位置，增量编程时是孔中心在XY平面内相对于起点的增量值。
Z：绝对编程时是孔底Z点的坐标值，增量编程时是孔底Z点相对于参照R点的增量值。
R：绝对编程时是参照R点的坐标值；增量编程时是参照R点相对于初始B点的增量值。
F：钻孔进给速度。
L：循环次数（一般用于多孔加工的简化编程）。
工作步骤（图14-12）：
1）刀位点快移到孔中心上方B点。
2）快移接近工件表面，到R点。
3）向下以F速度镗孔。
4）到达孔底Z点。
5）孔底延时P秒（主轴维持旋转状态）。
6）主轴停止旋转。
7）向上快速退到R点（G99）或B点（G98）。
8）主轴恢复正转。
注意：如果Z向的移动位置为零，该指令不执行。
图14-12 镗孔循环G86
（10）反镗循环G87
格式：G98 G87 X_Y_Z_R_P_I_J_F_L_；
功能：该指令一般用于镗削下小上大的孔，其孔底Z点一般在参照R点的上方，与其他指令不同。
格式说明：
X、Y：绝对编程时是孔中心在XY平面内的坐标位置，增量编程时是孔中心在XY平面内相对于起点的增量值。
Z：绝对编程时是孔底Z点的坐标值；增量编程时是孔底Z点相对于参照R点的增量值。
R：绝对编程时是参照R点的坐标值；增量编程时是参照R点相对于初始B点的增量值。
I：X轴方向偏移量。
J：Y轴方向偏移量。
P：孔底停顿时间。
F：镗孔进给速度。
L：循环次数（一般用于多孔加工，故X或Y应为增量值）。
工作步骤（图14-13）：
1）刀位点快移到孔中心上方B点。
2）主轴定向，停止旋转。
3）镗刀向刀尖反方向快速移动I或J量，
4）快速移到R点，镗刀向刀尖正方向快移I或J量。
5）刀位点回到孔中心X、Y坐标处。
6）主轴正转。
7）向上以F速度镗孔，到达孔底Z点。
8）孔底延时P秒（主轴维持旋转状态）。
9）主轴定向，停止旋转。
10）刀尖反方向快速移动I或J量。
11）向上快速退到R点高度（G99）或B点高度（G98）。
12）向刀尖正方向快移I或J量，刀位点回到孔中心上方B点处。
13）主轴恢复正转。
注意：
1）如果Z向的移动量为零，该指令不执行。
2）此指令不得使用G99，如使用则提示“固定循环格式错”报警信息。
图14-13 反镗循环G87
（11）镗孔循环（手镗）G88
格式：G98（G99） G88 X_Y_Z_R_P_F_L_；
功能：该指令在镗孔前记忆了初始B点或参照R点的位置，当镗刀自动加工到孔底后机床停止运行，手动将工作方式转换为“手动”，通过手动操作使刀具抬刀到B点或R点高度上方，并避开工件。然后工作方式恢复为“自动”，再循环启动程序，刀位点回到B点或R点。一般铣床用此指令就可完成精镗孔，不需主轴准停功能。
格式说明：
X、Y：绝对编程时是孔中心在XY平面内的坐标位置，增量编程时是孔中心在XY平面内相对于起点的增量值。
Z：绝对编程时是孔底Z点的坐标值，增量编程时是孔底Z点相对于参照R点的增量值。
R：绝对编程时是参照R点的坐标值，增量编程时是参照R点相对于初始B点的增量值。
P：孔底停顿时间。
F：镗孔进给速度。
L：循环次数（一般用于多孔加工，故X或Y应为增量值）。
工作步骤（图14-14）：
1）在“自动”工作方式，刀位点快移到孔中心上方B点。
2）快速移到R点。
3）向下以F速度镗孔，到达孔底Z点。
4）孔底延时P秒（主轴维持旋转状态）。
5）主轴停止旋转。
6）手动将工作方式置为“手动”。
7）手动抬刀，注意避免损坏刀具，直到高于R点（G99）或B点（G98）高度（否则后续步骤无效）。
8）手动操作按键使主轴旋转起来。
9）手动将工作方式置为“自动”
10）按机床操作面板上＜循环启动＞键。
11）刀位点快速到R点（G99）或B点（G98）位置。
注意：
1）如果Z向的移动量为零，该指令不执行。
2）手动抬刀高度，必须高于R点（G99）或B点（G98）。
图14-14 镗孔循环（手镗）G88
（12）镗孔循环G89（图14-15） G89指令与G86指令相同，但在孔底有暂停。注意：如果Z向的移动量为零，G89指令不执行。
（13）取消固定循环G80 G80指令能取消固定循环，同时R点和Z点也被取消。
图14-15 镗孔循环G89
（14）固定循环指令小结 使用固定循环指令时应注意以下几点。
1）在固定循环指令前应使用M03或M04指令使主轴回转。
2）在固定循环程序段中，X、Y、Z、R数据应至少设定一个才能进行孔加工。
3）在使用控制主轴回转的固定循环指令（G74、G84、G86）中，如果连续加工一些孔间距比较小，或者初始平面到R点平面的距离比较短的孔时，会出现在进入孔的切削动作前时，主轴还没有达到正常转速的情况，遇到这种情况时，应在各孔的加工动作之间插入G04指令，以获得时间。
4）当用G00～G03指令注销固定循环时，若G00～G03指令和固定循环出现在同一程序段，按后出现的指令运行。
5）在固定循环程序段中，如果指定了M，则在最初定位时送出M信号，等待M信号完成，才能进行孔加工循环。
【检查零件】
零件加工完毕后，进行尺寸检测，检测结果写入表14-1中。
表14-1 评分表
（续）
【任务巩固】
1.加工孔要注意什么问题，孔的要求高时应怎么安排加工路线？
2.加工图14-16所示带通孔的零件，毛坯尺寸为85mm×85mm×30mm，材料为45钢。
图14-16 带通孔的零件
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