任务描述
通过完成本任务，了解孔加工基本特点，熟练掌握钻孔和铰孔加工刀具的选择方法、走刀路线特点、固定循环指令工作步骤等知识与技能，掌握G98/G99、G73、G81、G82、G83、G80等指令的意义及用法，并能编制钻孔和铰孔加工程序。
工艺制订
一、图样分析
铰孔加工零件图如图5-1所示，该零件需要加工上表面。
铰孔加工毛坯图如图5-2所示，毛坯已经由铣床加工至规定尺寸。
图5-1 铰孔加工零件图
图5-2 铰孔加工毛坯图
二、装夹方案的确定
（一）定位基准的选择
注意事项：通常需加工的孔都有与某表面的垂直度等位置公差要求，或者两加工孔间有位置公差要求，因此在制订工件装夹方案时，一定要考虑好定位基准选择的问题，尽量采用基准重合原则选用定位基准，并且在工件夹紧前，需用打表法控制工件的定位精度。
（二）夹具的选择
三、刀具的选择
（一）刀具名称及规格
1）中心钻，A1.5mm。
2）麻花钻，ϕ9.7mm。
3）机用铰刀，M10-7h。
（二）刀具类型及材质
工具钢刀具。
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钻头简介
钻头用于各种孔类零件的加工，如图5-3所示为各种钻头，常用的有普通麻花钻头、中心钻头，不常用的有阶梯钻、NC定心钻、直槽钻头和三刃钻，其中直槽钻头、三刃钻适合加工铸铁、非铁金属，阶梯钻适合将螺纹底孔与孔口倒角一次加工而成。
图5-3 钻刀实物图
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铰刀简介
铰刀是一种具有一个或多个刀齿、用于切除已加工孔表面薄层金属的旋转刀具，多用于扩孔或修孔。
铰刀用于铰削工件上已钻削（或扩孔）加工后的孔，主要是为了提高孔的加工精度，降低其表面粗糙度值，是孔的精加工和半精加工的刀具，加工余量一般很小。
用来加工圆柱形孔的铰刀比较常用，用来加工锥形孔的铰刀是锥形铰刀，比较少用。铰刀按使用情况分为手用铰刀和机用铰刀，机用铰刀又可分为直柄铰刀和锥柄铰刀，手用铰刀则是直柄形的，铰刀实物如图5-4所示。
图5-4 铰刀实物图
四、量、检具的选择
（一）量具名称及规格
游标卡尺，0～100mm/0.01mm。
（二）检具名称及规格
1）粗糙度样板，Ra3.2μm平铣样块。
2）通止规，M10/0.001mm。
3）百分表，0～10mm/0.01mm。
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通止规简介
通止规是生产中常用的一种快速检具，它不能准确地读出被测要素的尺寸，但是可以判定被测要素是否在合格范围之内。使用时，通规能够通过工件，止规不能通过工件，则判定工件合格；如果通规不能通过工件或止规通过工件，则判定工件不合格，不同型号通止规实物如图5-5所示。
图5-5 不同型号通止规实物图
五、加工路线的选择
1.进刀路线的选择
刀具在安全高度处快速到达加工点上方，然后快速下降至工件上表面上方5mm处。
2.切削路线的选择
刀具以工进方式沿-Z方向向下切削。
1）采用中心钻，切至Z-2mm处。
2）采用麻花钻，切至Z-28mm处。
3）采用铰刀，切至Z-23mm处。
注意事项：麻花钻对刀时是设定刀尖点为数控系统控制点，而加工孔时主要利用的是麻花钻的侧刃。在加工通孔时，要控制整个刀尖部分伸出工件外，否则会出现加工不足的现象；在加工不通孔时，一般应先测量刀尖长度，将其值与零件图上尺寸值累加才是编程节点值。
铰刀刀头有起导向作用的小倒角，加工通孔时应保证刀头带小倒角部分完全伸出件外。
3.退刀路线的选择
刀具从工件底部以工进或快退方式沿-Z方向向上抬升至工件上表面上方5mm处。
六、切削用量的选择
（1）钻中心孔 A1.5中心钻，主轴转速为1200r/min，背吃刀量为0.75mm，进给速度为60mm/min。
（2）钻通孔 ϕ9.8mm麻花钻，主轴转速为800r/min，背吃刀量为4.9mm，进给速度为80mm/min。
（3）铰通孔 M10铰刀，主轴转速为500r/min，背吃刀量为0.1mm，进给速度为
七、工艺文件的填写
1.数控加工工序卡片（表5-1）
表5-1 数控加工工序卡片
2.数控加工工件安装和原点设定卡片（表5-2）
表5-2 数控加工工件安装和原点设定卡片
3.数控加工刀具卡片（表5-3）
表5-3 数控加工刀具卡片
4.数控加工走刀路线图（表5-4）
表5-4 数控加工走刀路线图
程序编制
一、参考程序
数控加工程序清单见表5-5和表5-6。
表5-5 数控加工程序清单（一）
表5-6 数控加工程序清单（二）
二、指令详解
（一）固定循环指令
数控加工中某些加工动作循环已经典型化，例如进行钻孔、镗孔等动作，现在数控装置大部分都已将这样一系列典型的加工动作预先编好程序，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，这些G代码统称为固定循环指令功能。
1.固定循环指令的基本动作(www.xing528.com)
固定循环指令一般用于孔加工，通常由下述六个基本动作构成，如图5-6所示，其中实线表示切削进给，虚线表示快速进给。
1）刀具在起始平面快速定位（X、Y轴定位）。
2）刀具快速移动到R平面。
3）孔的加工。
4）孔底动作。
5）刀具返回到R平面。
6）刀具快速返回到初始平面。
图5-6 固定循环基本动作示意图
2.固定循环指令格式
常用的固定循环指令有：G73、G74、G76、G80～G89，它们是同组模态指令，组号为09（参见附表1）。
式中 G98——加工完毕后返回初始平面；
G99——加工完毕后返回R平面；
G——固定循环代码G73，G74，G76和G81～G89之一；
X、Y——用来指定被加工孔的中心位置。在G90状态下为孔中心的绝对坐标值；在G91状态下为孔中心相对于起始点的位置偏移量；
R——用来指定R平面位置，在G90状态下为R点的Z坐标值，在G91状态下为R平面相对于起始平面的距离；
Z——用来指定孔底位置，在G90状态下为孔底的绝对坐标值，在G91状态下为孔底相对于R平面的距离；
Q——用于往复切削进给指令中每次的切入量或G76、G87指令中的刀具偏移量；
P——刀具在孔底的暂停时间，单位为ms，在G76、G82、G89指令中有效；
F——切削进给速度；
L——循环的次数，写入L0时，只记忆加工数据，不作加工，不写入时，默认为循环一次。
固定循环的数据表达形式可以用绝对编程方式和增量编程方式，如图5-7所示。
图5-7 固定循环的数据形式
a）绝对编程方式 b）增量编程方式
图5-8 G81指令走刀示意图
（二）钻孔循环指令G81
式中 G81——钻孔动作循环，包括X、Y坐标定位，快进、工进和快速返回等动作。
例5-1 使用G81指令编制图5-8所示钻孔加工程序。设刀具起点距工件上表面50mm，距孔底60mm，在距工件上表面3mm处（R点）由快进转换为工进方式。
其加工程序如下：
（三）带停顿的钻孔循环指令G82
该指令主要用于钻孔循环和锪镗循环，G82指令除了要在孔底暂停外，其他动作与G81相同。暂停时间由地址P给出。
G82指令主要用于加工不通孔，以提高孔底的表面质量。
注意事项：刀具在孔底的暂停只是进给的暂停，期间主轴继续保持匀速旋转，进而达到对孔底重复加工、提高质量的目的。
（四）断屑式高速深孔加工循环指令G73
注意事项：指令中表示每次背吃刀量的参数Q值应为负值，且书写时不应省略负号；每次加工退刀量K值应为正值。
例5-2 使用G73指令编制图5-9所示深孔加工程序。设刀具起点距工件上表面50mm，距孔底80mm，在距工件上表面3mm处（R点）由快进转换为工进方式，每次进给深度为10mm。
图5-9 G73指令走刀示意图
其加工程序如下：
（五）往复排屑式深孔加工循环指令G83
注意事项：指令中表示每次背吃刀量的参数Q值应为负值，且书写时不应省略负号；每次加工退刀量由系统自动计算。
图5-10 G83指令走刀示意图
例5-3 使用G83指令编制图5-10所示深孔加工程序。设刀具起点距工件上表面50mm，距孔底80mm，在距工件上表面3mm处（R点）由快进转换为工进方式，每次进给深度为10mm。
其加工程序如下：
（六）取消固定循环指令G80
指令格式：G80；
该指令用于取消固定循环，机床回到执行正常操作状态，孔的加工数据包括R点和Z点等都被取消，但是移动速度命令继续有效。
注意事项：要取消固定循环加工方式，除了使用G80指令外，还可用G00、G01、G02、G03等指令，它们是同组模态指令。
模拟校验
一、对刀参数的设定
根据工艺制订情况，在模拟软件中自行设定。
二、程序的输入
依次输入程序。
三、加工参数的输入
根据相关工艺卡片内容，在各程序运行前自行设定加工参数。
四、程序模拟校验
依次调出编制的程序进行模拟校验。
五、程序的调整
根据校验结果适当调整程序。
强化训练
一、讨论题
1）使用固定循环指令时，如何选择G98/G99？
2）如果按照“右下→左下→左上→右上”的路线顺序加工孔有何优缺点？
3）G73指令与G83指令有何区别？请列表说明。
二、练习题
1）请分别使用G73和G83指令编制图5-11所示零件的加工程序。
图5-11 孔加工练习图
2）在图5-12所示的零件上，钻削5个ϕ10mm的孔。试选用合适的刀具，并编写加工程序。
图5-12 零件图样
评价及反思
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