数控钻镗编程

第 五 章 数 控 钻 镗 编 程 5.1 孔 加 工 固 定 循 环 指 令 v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 。 v 如 图 5-1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 贮 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 。 一 、 固 定 循 环 指 令 调 用 格 式 二 、 固 定 循 环 指 令 简 介 三 、 使 用 固 定 循 环 注 意 事 项 一 、 固 定 循 环 指 令 调 用 格 式 v常 用 的 孔 加 工 固 定 循 环 指 令 有 13个 ： G73、G74、 G76、 G80、 G81 G89等 ， 除 G80为取 消 固 定 循 环 指 令 外 ， 其 余 均 为 执 行 孔 加 工的 不 同 操 作 指 令 ， 其 调 用 格 式 为 ： vG90/G91 G98/G99 G_ X_ Y_ Z_ R_ P_ Q_ L _ F _ vG90/G91为 X_ Y_ Z_ R_ Q_的 输 入 方式 ， G90为 绝 对 坐 标 方 式 输 入 ， G91为 增 量坐 标 方 式 输 入 。 v G98/G99为 孔 加 工 完 后 ， 自 动 退 刀 时 的 抬 刀高 度 ， G98表 示 自 动 抬 高 至 初 始 平 面 高 度 ，见 图 5-1（ a） ； G99表 示 自 动 抬 高 至 安 全 平面 高 度 ， 见 图 5-1（ b） 。vG_ 为 G73、 G74、 G76、 G81 G89中 的任 一 个 代 码 。 v X_Y_ 是 孔 中 心 位 置 坐 标 。v Z_ 是 孔 底 位 置 或 孔 的 深 度 。v R_ 是 安 全 平 面 高 度 。v P_ 刀 具 在 孔 底 停 留 时 间 。 用 于 G76、 G82、G88、 G89等 固 定 循 环 指 令 中 ， 其 余 指 令 可略 去 此 参 数 。 P1000为 1秒 。 v 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 。v 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 。v F_ 为 钻 孔 的 进 给 速 度 。 因 F具 有 长 效 性 ，若 前 面 定 义 过 的 进 给 速 度 仍 适 合 孔 加 工 ， F不必 重 复 给 出 。 二 、 固 定 循 环 指 令 简 介 1 浅 孔 加 工 指 令2 深 孔 加 工 指 令3 螺 纹 加 工 指 令4 镗 孔 加 工 指 令 1 浅 孔 加 工 指 令 浅 孔 加 工 一 般 包 括 用 中 心 钻 打 定 位 孔 、 用 钻头 打 浅 孔 、 用 锪 刀 锪 沉 头 孔 等 ， 指 令 有 G81、G82两 个 。1） G81主 要 用 于 定 位 孔 和 一 般 浅 孔 加 工 。 指 令 格 式 为 ： G81 X_ Y_ Z_ R_ F_ v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 X_Y_； 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 。 其 中 不 带 阴 影 的 箭 头 ， 表 示 刀具 快 速 移 动 ， 带 阴 影 的 箭 头 表 示 刀 具 以 进 给速 度 F_移 动 。 例 欲 加 工 图 5-3所 示 的 4个 10mm浅 孔 ， 试 编 程 。v 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 ， 指 令 程 序 如 下 ： vG82 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 沉 头 孔 。 指 令 参 数 为 ： G82 X_ Y_ Z_ R_ P_ F_ v其 加 工 过 程 与 G81相 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 工 件 如 图 5-4所 示 ， 其 中 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 。 v设 工 件 坐 标 系 原 点 在 工 件 上 表 面 的 对 称 中 心 ，锪 刀 的 初 始 位 置 在 （ 0， 0， 200） 处 ， 加 工程 序 如 下 ： 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 ， 其 指 令 格 式 ： G73 X_ Y_ Z_ R_ Q_ F_ 其 固 定 循 环 指 令 动 作 如 图 5-5（ a） 所 示 ， 高 速 深 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 10 mm， 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 1 mm（ 可 通 过 人 工 设 定 加 以 改 变 ） 。 2） G83 为 一 般 深 孔 加 工 指 令 ， 其 指 令 参 数 为 ： G83 X_ Y_ Z_ R_ Q_ F_ v 其 中 固 定 循 环 动 作 如 图 5-5（ b） 所 示 。 与 G73的区 别 在 于 ： G73每 次 以 进 给 速 度 钻 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， 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 。 指 令 参 数 为 ： G74 X_ Y_ Z_ R_ F_ v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 。 指 令 参 数 为 ： G84 X_ Y_ Z_ R_ F_ v与 G74不 同 的 是 ， 在 快 速 降 至 安 全 平 面 R后 ，正 转 启 动 主 轴 ， 丝 锥 攻 入 孔 底 后 停 转 ， 再 反转 退 刀 。 例 零 件 如 图 5-7所 示 ， 其 中 五 个 M20 1.5的 螺纹 底 孔 已 打 好 ， 试 编 写 右 螺 纹 加 工 程 序 。v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 工 件 坐 标 系 原 点 上 方 200mm处 。 加 工 程 序 如 下 ： 4 镗 孔 加 工 指 令 镗 孔 是 用 镗 刀 将 工 件 上 的 孔 （ 毛 坯 上 铸 成 、锻 成 或 事 先 钻 出 的 底 孔 ） 扩 大 ， 用 来 提 高 孔的 精 度 和 表 面 光 洁 度 。 镗 孔 加 工 分 粗 镗 (G85、G86、 G88、 G89 )、 精 镗 (G76） 和 背 镗（ G87） 几 种 情 况 。 1） G85、 G86、 G88、 G89为 粗 镗 循 环 指 令其 格 式 为 : G85 X_Y_Z_R_ F_v其 固 定 循 环 动 作 如 图 5-8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 ， 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 。 G88 X_ 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 。 G89 X_ 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 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 ： G76 X_ Y_ Z_ R_ Q_ P_ F_ v其 固 定 循 环 动 作 如 图 5-9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 5-10（ a） ； 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 ， 如 图5-10（ b） 。 其 指 令 参 数 格 式 为 ： G87 X_ Y_ Z_R_ Q_P_ F_ v其 固 定 循 环 动 作 如 图 5-10（ c） 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 。 三 、 使 用 固 定 循 环 注 意 事 项 1. 固 定 循 环 指 令 的 长 效 性 2. 孔 中 心 位 置 的 确 定 3. 固 定 循 环 指 令 的 重 复 调 用 1 固 定 循 环 指 令 的 长 效 性vG73、 G74、 G76、 G81G89等 固 定 循 环 指令 均 具 有 长 效 延 续 性 能 ， 在 未 出 现 G80（ 取消 固 定 循 环 指 令 ） 及 01组 的 准 备 功 能 代 码G00、 G01、 G02、 G03代 码 时 ， 其 固 定 循环 指 令 一 直 有 效 ； v固 定 循 环 指 令 中 的 参 数 除 L外 也 均 具 有 长 效 延续 性 能 ， 如 果 加 工 的 是 一 组 相 同 孔 径 ， 相 同孔 深 的 孔 时 ， 仅 需 给 出 新 孔 位 置 X_、 Y_的变 化 值 ， 而 Z_、 R_、 Q_、 P_、 F_ 均无 需 重 复 给 出 ， 一 旦 取 消 固 定 循 环 指 令 ， 其参 数 的 有 效 性 也 随 之 结 束 。 X_、 Y_、 Z_ 恢 复 至 三 轴 联 动 的 轮 廓 位 置 控 制 状 态 。 2 孔 中 心 位 置 的 确 定v在 调 用 固 定 循 环 指 令 时 ， 其 参 数 没 有 X_、Y_时 ， 孔 中 心 位 置 为 调 用 固 定 循 环 指 令 时刀 心 所 处 的 位 置 。 如 果 在 此 位 置 不 进 行 孔 加工 操 作 ， 可 在 指 令 中 插 入 L0,其 功 能 是 仅 设 置加 工 参 数 ， 不 进 行 实 际 加 工 ， 若 后 续 程 序 段一 旦 给 出 孔 中 心 位 置 ， 即 用 L0中 设 置 的 参 数进 行 孔 加 工 。 3 固 定 循 环 指 令 的 重 复 调 用v在 固 定 循 环 指 令 的 格 式 中 ， L_是 表 示 重 复 调用 次 数 的 参 数 ， 如 果 有 孔 间 距 相 同 的 若 干 相同 的 孔 需 要 加 工 时 ， 在 增 量 输 入 方 式 （ G91）下 ， 使 用 重 复 调 用 次 数 L来 编 程 ， 可 使 程 序 大大 简 化 ， 如 指 令 为 ： G91 G99 G81 X50 Z-20 R-10 L6 F50 v其 刀 具 运 行 轨 迹 如 图 5-11所 示 。 如 果 是 在 绝对 值 输 入 方 式 下 使 用 该 指 令 ， 则 不 能 钻 出 6个 孔 ， 仅 在 第 一 个 孔 处 钻 6次 ， 结 果 还 是 一个 孔 。 v 但 是 重 复 调 用 参 数 L_不 宜 在 加 工 螺 纹 的 G74或 G84指 令 中 出 现 ， 因 为 在 刀 具 回 到 安 全 平 面R或 初 始 平 面 时 要 反 转 ， 需 要 一 定 的 时 间 ， 如果 用 L来 进 行 多 孔 操 作 ， 要 估 计 主 轴 的 启 动 时间 。 如 果 时 间 估 计 不 足 ， 可 能 会 造 成 错 误 操作 。 例 用 10的 钻 头 钻 图 5-12所 示 四 孔 ， 若 孔 深 为10mm用 G81指 令 ， 若 孔 深 为 40mm， 用 G83指 令 ，试 用 循 环 方 式 编 程 。 v 设 工 件 坐 标 系 原 点 在 工 件 上 表 面 图 ， 刀 具 的 初 始 位置 位 于 工 件 坐 标 系 的 （ 0， 0， 200） 处 ， 程 序 清 单如 下 ： 5.2 数 控 钻 镗 编 程 实 例 v 同 数 控 铣 编 程 一 样 ， 数 控 钻 镗 编 程 的 程 序 编 制 格 式 ，及 固 定 循 环 指 令 的 参 数 使 用 格 式 ， 也 因 数 控 机 床 所配 置 的 数 控 系 统 不 同 而 不 完 全 相 同 。 所 以 ， 在 实 际编 制 加 工 程 序 时 ， 应 严 格 按 照 机 床 控 制 系 统 配 备 的编 程 说 明 书 上 的 固 定 的 格 式 进 行 编 程 。 尽 管 不 同 的数 控 系 统 ， 加 工 指 令 的 意 义 或 格 式 会 有 所 差 异 ， 但编 程 方 法 和 步 骤 是 相 同 的 ， 本 节 将 以 两 个 实 例 进 行说 明 。 例 如 图 5-13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 。 v 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 ： 例 编 写 图 5-14所 示 零 件 的 数 控 钻 镗 加 工 程 序 单 ,编 程 步 骤 如 下 1.建 立 工 件 坐 标 系v图 5-14（ 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 5-14 （ c） 。 2.根 据 加 工 要 求 ， 分 三 道 工 序 ： 首 先 用 中 心 钻点 窝 ， 定 出 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 。 3 加 工 路 线 ： 中 心 钻 （ T01） 由 程 序 起 点 至1 2 3 4 5各 钻 深 为 1mm的 定 位 孔 后 回到 换 刀 点 ； 换 5的 钻 头 （ T02） ， 由 对 刀位 置 至 1 2 3 4 5钻 5个 通 孔 ， 返 回 换 刀位 置 ； 换 M6的 丝 锥 （ T03） ， 由 对 刀 位 置至 5 4攻 两 个 螺 纹 孔 ， 再 回 到 程 序 起 点 。 4 切 削 用 量 ：T01 主 轴 转 速 S800（ r/min） 钻 孔 进 给 速 度 650（ 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 F300（ mm/min） ， 螺 距 为 0 .75mm。 思 考 与 练 习 ：1.补 充 填 写 下 列 表 格2.试 述 钻 孔 、 锪 孔 、 攻 丝 等 固 定 循 环 的 连 续 动 作 。3.试 编 写 图 5-15所 示 零 件 中 的 孔 加 工 程 序 单 。4.试 编 写 图 5-16、 5-17所 示 零 件 中 的 孔 加 工 程 序 单 。