孔加工固定循環(huán)

   在銑削加工中，工件的孔加工、型腔和凸臺加工是數(shù)控銑床加工的主要內(nèi)容。在編程過程中，對于孔加工（鉆孔、攻絲、鏜孔、深孔鉆削等），常常使用孔加工固定循環(huán)指令，對于型腔和凸臺加工，常常使用子程序，應(yīng)用循環(huán)指令和子程序可以簡化加工程序和提高編程的效率。

孔加工固定循環(huán)

1.孔加工固定循環(huán)的運動與動作

    對工件孔加工時，根據(jù)刀具的運動位置可以分為四個平面（如圖1所示）：初始平面、R平面、工件平面和孔底平面。在孔加工過程中，刀具的運動由6個動作組成：

圖1 孔加工循環(huán)的平面

動作1—快速定位至初始點 X、Y表示了初始點在初始平面中的位置；

動作2—快速定位至R點 刀具自初始點快速進給到R點；

動作3—孔加工 以切削進給的方式執(zhí)行孔加工的動作；

動作4—在孔底的相應(yīng)動作 包括暫停、主軸準停、刀具移位等動作；

動作5—返回到R點 繼續(xù)孔加工時刀具返回到R點平面；

動作6—快速返回到初始點 孔加工完成后返回初始點平面。

    為了保證孔加工的加工質(zhì)量，有的孔加工固定循環(huán)指令需要主軸準停、刀具移位。圖2表示了在孔加工固定循環(huán)中刀具的運動與動作，圖中的虛線表示快速進給，實線表示切削進給。

圖2 固定循環(huán)的動作

(1)初始平面

    初始平面是為安全操作而設(shè)定的定位刀具的平面。初始平面到零件表面的距離可以任意設(shè)定。若使用同一把刀具加工若干個孔，當孔間存在障礙需要跳躍或全部孔加工完成時，用G98指令使刀具返回到初始平面;否則，在中間加工過程中可用G99指令使刀具返回到R點平面，這樣可縮短加工輔助時間。

 

(2)R點平面

　 R點平面又叫R參考平面。這個平面表示刀具從快進轉(zhuǎn)為工進的轉(zhuǎn)折位置，R點平面距工件表面的距離主要考慮工件表面形狀的變化，一般可取2-5mm。

 

(3)孔底平面　

    Z表示孔底平面的位置，加工通孔時刀具伸出工件孔底平面一段距離，保證通孔全部加工到位，鉆削盲孔時應(yīng)考慮鉆頭鉆尖對孔深的影響。

2.選擇加工平面及孔加工軸線

    選擇加工平面有G17、G18和G19三條指令，對應(yīng)XOY、XOZ和YOZ三個加工平面，以及對應(yīng)孔加工軸線分別為Z軸、Y軸和X軸。立式數(shù)控銑床孔加工時，只能在XOY平面內(nèi)使用Z軸作為孔加工軸線，與平面選擇指令無關(guān)。下面主要討論立式數(shù)控銑床孔加工固定循環(huán)指令。

3.孔加工固定循環(huán)指令格式

指令格式:

G90 G99 G73～G89 X__ Y__ Z__ R__ Q__ P__ F__ L__

G90 G98 G73～G89 X__ Y__ Z__ R__ Q__ P__ F__ L__

G91 G99 G73～G89 X__ Y__ Z__ R__ Q__ P__ F__ L__

G91 G98 G73～G89 X__ Y__ Z__ R__ Q__ P__ F__ L__

 

指令功能:孔加工固定循環(huán)

 

指令說明:

(1) 在G90或G91指令中，Z坐標值有不同的定義。

(2) G98、G99為返回點平面選擇指令，G98指令表示刀具返回到初始點平面，G99指令表示刀具返回到R點平面，如圖2所示；

(3)孔加工方式G73～G89指令，孔加工方式對應(yīng)指令見下表；

(4)X__ Y__ 指定加工孔的位置，（與G90或G91指令的選擇有關(guān)）；

Z__ 指定孔底平面的位置（與G90或G91指令的選擇有關(guān)）；

R__ 指定R點平面的位置（與G90或G91指令的選擇有關(guān)）；

Q__ 在G73或G83指令中定義每次進刀加工深度，在G76或G87指令中定義位移量，Q值為增量值，與G90或G91指令的選擇無關(guān)；

P__ 指定刀具在孔底的暫停時間，用整數(shù)表示，單位為ms；

F__ 指定孔加工切削進給速度。該指令為模態(tài)指令，即使取消了固定循環(huán)，在其后的加工程序中仍然有效;

L__ 指定孔加工的重復(fù)加工次數(shù)，執(zhí)行一次L1可以省略。如果程序中選G90指令，刀具在原來孔的位置上重復(fù)加工，如果選擇G91指令，則用一個程序段對分布在一條直線上的若干個等距孔進行加工。L指令僅在被指定的程段中有效。

固定循環(huán)功能表

 如圖3左圖所示，選用絕對坐標方式G90指令，Z表示孔底平面相對坐標原點的距離，R表示R點平面相對坐標原點的距離；如圖3右圖所示，選用相對坐標方式G91指令，R表示初始點平面至R點平面的距離，Z表示R點平面至孔底平面的距離�？准庸し绞街噶钜约爸噶钪衂、R、Q、P等指令都是模態(tài)指令。

圖3 G90與G91的坐標計算

4. 各種孔加工方式說明

 

(1)高速深孔往復(fù)排屑鉆G73指令

指令格式：G73 X_ Y_ Z_ R_ Q_ F_

    孔加工動作如圖4左圖所示。G73指令用于深孔鉆削，Z軸方向的間斷進給有利于深孔加工過程中斷屑與排屑。指令Q為每一次進給的加工深度（增量值且為正值），圖示中退刀距離d由數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)定。

(2)深孔往復(fù)排屑鉆G83指令

指令格式：G83 X_ Y_ Z_ R_ Q_ F_

    孔加工動作如圖4右圖所示。與G73指令略有不同的是每次刀具間歇進給后回退至R點平面，這種退刀方式排屑暢通，此處的d表示刀具間斷進給每次下降時由快進轉(zhuǎn)為工進的那一點至前一次切削進給下降的點之間的距離，d值由數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)定。由此可見這種鉆削方式適宜加工深孔。

圖4 G73循環(huán)與G83循環(huán) 

 

(3)精鏜孔G76指令

指令格式：G76 X_ Y_ Z_ R_ Q_ F_;

    孔加工動作如圖5所示。圖中OSS表示主軸準停，Q表示刀具移動量（規(guī)定為正值，若使用了負值則負號被忽略）。在孔底主軸定向停止后，刀頭按地址Q所指定的偏移量移動，然后提刀，刀頭的偏移量在G76指令中設(shè)定。采用這種鏜孔方式可以高精度、高效率地完成孔加工而不損傷工件表面。

圖5 精鏜孔圖 

(4)鉆孔G81指令與锪孔G82指令

G81的指令格式為：G81 X_ Y_ Z_ R_ F_;

G82的指令格式為：G82 X_ Y_ Z_ R_ F_;

圖6 鉆孔與锪孔

    如圖6所示，G82與G81指令相比,唯一不同之處是G82指令在孔底增加了暫停，因而適用于锪孔或鏜階梯孔，提高了孔臺階表面的加工質(zhì)量，而G81指令只用于一般要求的鉆孔。

(5)精鏜孔G85指令與精鏜階梯孔G89指令

G85的指令格式為：G85 X_ Y_ Z_ R_ F_;

G89的指令格式為:G89 X_ Y_ Z_ R_ P_ F_;

    如圖7所示，這兩種孔加工方式，刀具以切削進給的方式加工到孔底，然后又以切削進給的方式返回R點平面，因此適用于精鏜孔等情況，G89指令在孔底增加了暫停，提高了階梯孔臺階表面的加工質(zhì)量。

圖7 精鏜孔與精鏜階梯孔

 

(6)鏜孔G86指令

指令格式：G86 X_ Y_ Z_ R_ F_

    如圖8所示，加工到孔底后主軸停止，返回初始平面或R點平面后，主軸再重新啟動。采用這種方式，如果連續(xù)加工的孔間距較小，可能出現(xiàn)刀具已經(jīng)定位到下一個孔加工的位置而主軸尚未到達指定的轉(zhuǎn)速，為此可以在各孔動作之間加入暫停G04指令，使主軸獲得指定的轉(zhuǎn)速。

圖8 鏜孔G86指令

(7)反鏜孔G87指令

指令格式：G87 X_ Y_ Z_ R_ Q_ F_;

    如圖9所示，X軸和Y軸定位后，主軸停止，刀具以與刀尖相反方向按指令Q設(shè)定的偏移量偏移，并快速定位到孔底，在該位置刀具按原偏移量返回，然后主軸正轉(zhuǎn)，沿Z軸正向加工到Z點，在此位置主軸再次停止后，刀具再次按原偏移量反向位移，然后主軸向上快速移動到達初始平面，并按原偏移量返回后主軸正轉(zhuǎn)，繼續(xù)執(zhí)行下一個程序段。采用這種循環(huán)方式，刀具只能返回到初始平面而不能返回到R點平面。

圖9 反鏜孔

(8)鏜孔G88指令

指令格式：G88 X_ Y_ Z_ R_ P_ F_;

    如圖10所示，刀具到達孔底后暫停，暫停結(jié)束后主軸停止且系統(tǒng)進入進給保持狀態(tài)，在此情況下可以執(zhí)行手動操作，但為了安全，應(yīng)先把刀具從孔中退出，再啟動加工按循環(huán)啟動按紐，刀具快速返回到R點平面或初始點平面，然后主軸正轉(zhuǎn)。

圖10 鏜孔G88指令

(9)重復(fù)固定循環(huán)簡單應(yīng)用

例題：鉆削如圖11中的后4個孔，編制加工程序。

G90 G00 X20 Y10

G91 G98 G81 X10 Y5 Z-20 R-5 L4 F80

    當加工很多相同的孔時，應(yīng)仔細分析孔的分布規(guī)律，合理使用重復(fù)固定循環(huán)，盡量簡化編程。本例中各孔按等間距線性分布，可以使用重復(fù)固定循環(huán)加工，即用地址L規(guī)定重復(fù)次數(shù)。采用這種方式編程，在進入固定循環(huán)之前，刀具不能直接定位在第一個孔的位置，而應(yīng)向前移動一個孔的位置。因為在執(zhí)行固定循環(huán)時，刀具要先定位后再執(zhí)行鉆孔動作。

圖11 重復(fù)固定循環(huán)簡單應(yīng)用