计算机数控技术及理论研究生数控技术第13次课ppt
- 1. 计算机数控技术及理论研究生数控技术第13次课 开课时间：1a 开课单位：机械工程学院
- 2. 8 孔加工循环8.1 介绍固定循环 8.2 钻孔与铰孔循环 8.3 攻螺纹循环
- 3. 8.1 介绍固定循环 发展固定循环实现需要多行标准代码才能完成的一般任务。固定循环在控制程序和机床控制单元中是专用功能。设计它来完成特殊操作，如钻孔或攻螺纹操作。固定循环节省时间，因为它们可以访问单个代码程序段而不是个别刀具运动。
- 4. 8.1 介绍固定循环 下面程序以钻孔的困难方法为例。要求钻孔的代码与一系列快速横切、线性插补钻1.0英寸深孔的代码编程。也很明显，每0.2英寸切屑就快速回到底部开始下一断屑。% O0101(程序8.A) N10 G20 G40 G49 G54 G80 G90 G98 N20 M06 T05 N30 G43 H05 N40 M03 S2000 N50 G00 X1.0 Y1.0 M08 N60 G00 Z.2(快速至起始点) N70 G01 Z-.2 F5.(插入初始深度) N80 G00 Z.2(清除切屑) N90 G00 Z-.18(快速至孔底) N100 G01 Z-.4 F5.(重复直到完成) N110 G00 Z.2 N120 G00 Z-.38 N130 G01 Z-.6 F5. N140 G00 Z.2 N150 G00 Z-.58 N160 G01 Z-.6 F5. N170 G00 Z.2 N180 G00 Z-.78 N190 G01 Z-1.0 F5.(最终深度) N200 G00 Z.2 N210 M05 N220 M30 %
- 5. 8.1 介绍固定循环 该程序有几个程序段钻相似的孔。当在零件表面下时，程序也能完成快速移动；如果发生错误可能很危险。完成该操作更简单、更安全的方法是用固定循环。前面的程序应用以下程序所示的固定循环重新再写。N60代码程序段代替了15个其它程序段完成同样的钻削操作。 % O0102(程序8.B) N10 G20 G40 G49 G54 G80 G90 G98 N20 M06 T05 N30 G43 H05 N40 M03 S2000 N50 M08 N60 G99 G83 X1.0 Y1.0 Z-1.0 Q.2 R.200 F5.0(钻孔) N70 G80 N80 M05 N90 M30 %
- 6. 8.1 介绍固定循环 完成不同操作的固定循环包括钻削、攻螺纹、镗削、螺栓孔圆、模式、槽、其它。其中一些标准化，但是许多是由机床厂商设计。在本章节余下部分，我们集中在孔加工中最常用的固定循环上。表8-1给出我们可在本章后面更细致看到的一段短小的G代码。代码定义G80取消固定循环G81标准钻削循环G82时间间歇钻削G83断屑钻削循环G73断屑钻削循环G84攻螺纹循环（RH）G74攻螺纹循环（LH）G85标准镗孔循环G98刀具返回至初始平面G99刀具返回至缩回平面表8-1 常用孔加工的G代码
- 7. 8.2 钻孔与铰孔循环标准钻孔循环 所有孔加工的固定循环都大致遵循相同格式。当调用循环时，机床作出如下行为： 1.快速至起始位置（通常X、Y然后Z）。 2.完成操作。 3.返回至预定义位置并等待另一个指令。
- 8. 8.2 钻孔与铰孔循环 G81是用于标准钻孔的代码，它是我们开始讨论的好方法。如下例表示G81钻孔循环典型格式。 G81 X1.0 Y1.0 Z-1.0 R.2 F5.0(钻孔) X、Y字钻孔坐标。孔的最终深度用Z字说明。还需要另一个R字设置缩回平面。缩回平面时开始钻孔的Z轴高度。为了使刀具有机会由快速到停止，给切屑和冷却液空间——常用0.200英寸间隙。你必须小心，不要将缩回平面设置太高，否则会浪费大量钻孔时间。
- 9. 8.2 钻孔与铰孔循环 钻削循环需要几个警告字。首先，刀具会以快速横切速度移动到起始位置，并在空间快速移动，因此要注意障碍。如果不确定间隙的话，将刀具预定义在中间位置是明智的。其次，如果未说明X、Y位置，也许会在刀具当前位置钻孔。这可能引起意外结果，因此我们必须确定初始钻削调用中包含X、Y位置。
- 10. 8.2 钻孔与铰孔循环 固定循环与其相关参数是模态的，因此很容易以最少的代码钻削多个孔。一旦调用循环，下面的孔会以下面程序段中给出的新位置说明： N60 G81 X1.0 Y1.0 Z-1.0 Z-1.0 R.2 F5.0(钻孔) N70 X2.0 Y1.0(孔2) N80 X3.0 Y1.0(孔3) N90 X4.0 Y1.0(孔4) N100 G80 你也许注意到了G80代码。G80用于取消固定循环。你一完成循环就应调用它。
- 11. 8.2 钻孔与铰孔循环初始平面（G98）与缩回平面（G99） 当使用孔加工循环时我们必须考虑两个重要平面。这两个平面用来控制钻削循环与多孔间的刀具垂直运动。用二者之一的G代码命令机床返回：G98返回至初始平面，G99返回至缩回平面。图8-1说明之。图8-1 比较G98、G99.当激活G98时，刀具返回到初始平面，然而激活G99时，返回到缩回平面
- 12. 8.2 钻孔与铰孔循环 初始平面是调用固定循环时刀具所在的Z位置。假设，当调用钻削循环时，刀具位于Z5.0；那么初始平面就等于Z5.0.缩回平面只用R字在程序段中说明，如前面所述。前面缩回平面设为Z.2。
- 13. 8.2 钻孔与铰孔循环 一遇到钻削调用，机床会立即快速缩回平面。当完成孔时，机床有可能返回缩回平面或初始平面。格式如下： N60 G99(返回缩回平面) N70 G81 X1.0 Y1.0 Z-1.0 R.2 F5.0(钻孔) N60 G98(返回初始平面) N70 G81 X1.0 Y1.0 Z-1.0 R.2 F5.0(钻孔) 更常用的格式是调用与钻削调用相同的程序段中的 G98或G99模式： N70 G99 G81 X1.0 Y1.0 Z-1.0 R.2 F5.0(钻孔)
- 14. 8.2 钻孔与铰孔循环 当激活G98时，刀具返回到每个循环结束和多孔间的初始平面。当为了避免刀具与工件间碰撞需要额外间隙时，使用G98。出于该原因，设置G98为安全线缺省值。
- 15. 8.2 钻孔与铰孔循环 当使用G98时，应选择安全线，但不应选择太高，以免浪费刀具额外运动时间。例如，更换刀具后，在调用钻削循环前，你要把刀具定位于接近工件处。否则，初始平面会与更换刀具位置一样高，刀具会不得不运行更远，如下例所示： N20 M06 T05 N30 G43 H05 N40 M03 S2000 N50 M08 N60 G00 Z1.0(定位初始平面) N70 G98 G81 X1.0 Y1.0 Z-1.0 R.2 F5.0
- 16. 8.2 钻孔与铰孔循环 当没有障碍或间隙问题时，G99是更常用的方法（如图8-2所示）。G99会终止刀具并只返回至每个循环结束或孔间的缩回平面。这种方法可以节约大量时间，尤其在钻削大量孔时。图8-2 当使用G99时，必须认真在障碍上方设置缩回平面
- 17. 8.2 钻孔与铰孔循环 我们也可以在孔间切换G98和G99。例如，下面代码表示用固定循环钻削的一组孔。如果孔3与孔4间有障碍，我们就调用与孔3相同的G98程序段，再继续加工到最后孔之前向上移动刀具至初始平面。 N50 G99 G81 X1.0 Y.5 Z-.5 R.200 F10.0(孔1) N60 X2.0 Y.5(孔2) N70 G98 X3.0 Y.5(孔3返回初始平面去除夹紧) N80 X4.0 Y.5(孔4)
- 18. 8.2 钻孔与铰孔循环固定循环与增量编程 偶尔会提出用增量坐标编写固定循环程序的需要。在该情况下，需要几个固定循环适当完成： 缩回平面设置为到初始平面的增量距离。 Z深度设置为从缩回平面到孔底部的增量距离。 表8-2说明与固定循环相关的增量与绝对定位的区别。假设，每个情况下刀具定位在工件上方1.00英寸处。绝对增量G90G91G81 Z-1. R.2 F5.0G81 Z-1.2 R-.8 F5.0表8-2 钻削循环中绝对与增量定位
- 19. 8.2 钻孔与铰孔循环点深度与满直径深度 钻孔特别指满直径深度而不是点深度，它更深些。然而，钻孔通常在顶部触发，深度在顶部编程。这意味着我们必须编写的刀具深度要比到达正确满直径深度更深。 用钻孔直径和点的夹角确定额外量，如图8-3所示。两个最常用的夹角是118°和135°。额外顶部深度根据三角学用下面公式确定： 顶部高度= 图8-3 钻孔必须编程比到达正确满直径深度更深处
- 20. 8.2 钻孔与铰孔循环用118°、135°夹角钻孔，该值约为如表8-3所示。 表8-3 钻孔顶部高度118°点135°点顶部高度=0.300×直径顶部高度=0.207×直径
- 21. 8.2 钻孔与铰孔循环G82——间歇钻削 G82使我们看到的下一个固定循环。G82与标准钻削循环相似，除了在最终Z深度处间停。间停原因是允许刀具在退出孔之前旋转附加量。 正常钻孔循环一到Z水平就缩回刀具。在一些情况下，这会产生不可接受的稍倾斜的表面。G82循环特别发展了必须具有统一表面的特征，入扩孔、埋头孔。事实上，G82有时指扩孔循环。
- 22. 8.2 钻孔与铰孔循环G82——间歇钻削 间停钻孔循环通用实例如下： G82 X1.0 Y1.0 Z-.5 R.2 P2.0 F5.0 P字用来说明间停时间。用于说明间停时间的常用单位是秒；然而，不同厂商间有一些变化。一些控制系统会用毫秒或甚至百分之一秒描述间停时间。其它会假设整数表示毫秒，小数表示秒。例如，P2.5译成2.5秒，而P500译成500毫秒或1/2秒。一定查询操作手册中正确说明。 间停会持续多久？间停应持续到使刀具充分旋转足以产生平底位置，加上一点额外弹性时间。通常这不会超过一或两转。我们不想要刀具背离材料旋转，除非有足够多余棒料形成切屑。否则，刀具会变钝，会产生过量热。
- 23. 8.2 钻孔与铰孔循环G82——间歇钻削 转数最小量仅是槽间的度数。例如，两槽钻刀需要旋转180°。当然，你可能发现间停以秒为单位，因此我们必须将度数转换成秒。幸运地是下列公式正出于此目的： 这里， 时间=间停秒数 N=转数 RPM=主轴转速
- 24. 8.2 钻孔与铰孔循环G82——间歇钻削 例如，用三槽刀具以1000转每分（RPM）镗孔，最少间停时间是什么？ 解： 三槽刀具必须至少旋转120°或0.333转。
- 25. 8.2 钻孔与铰孔循环G83——断屑钻孔 G83是用来调用断屑钻孔循环代码。断屑钻孔与标准钻孔循环相似，除了刀具间歇一定时间退出孔并清除切屑、冷却刀具。几乎每个深孔为了维持合理刀具寿命都需要断屑钻孔。当使用高速钢钻削不能处理像硬质合金产生大量热时这尤为正确。事实上，G83循环比普通机加应用的G81标准钻孔循环用得更频繁。
- 26. 8.2 钻孔与铰孔循环G83——断屑钻孔 典型断屑钻孔调用有以下格式： G83 X1.0 Y1.0 Z-1.0 Q.25 R.2 F5.0(断屑钻孔) Q字只是新代码。Q是用于说明断屑深度的增量距离。换言之，如果Q等于0.25，那么钻孔会进给0.25英寸深度，然后退回缩回平面。钻孔会快速回到孔底，另外插入0.25英寸。一直持续到Z深度为止。
- 27. 8.2 钻孔与铰孔循环G73——断屑槽 G73是调用断屑槽循环或有时高速钻孔循环的断屑钻孔循环的变化。该循环与断屑钻孔相似，除了刀具不会完全拖出孔来清除切屑。相反，刀具每个断屑间隔退回一点，停止切屑分离。当工件材料是纤维的，长切屑难以清除时，这是很有用的循环。G73循环的唯一缺点是刀具在深孔中过热。然而，当钻削大量浅孔时可节约重要的时间。 下面实例说明G73调用的典型格式。其它参数与断屑钻孔一致。 G73 X1.0 Y1.0 Z-1.0 Q.25 K.75 R.2 F5.0(断屑槽循环)
- 28. 8.2 钻孔与铰孔循环G73——断屑槽 G73循环不包括提供周期性返回到缩回平面。K字是可选的，但在到达K距离后它可能包括强迫充分缩回。例如上面实例。在每三个间停后，循环会缩回，因为Q等于0.25，K是0.75。 许多控制系统提供附加字和参数充分控制G73循环。例子包括随着深度变得更深能减小断屑深度，能调整每个间停移动的距离。不同控制系统中有些不同，因此在假设前应查询操作手册。
- 29. 8.3 攻螺纹循环G84——标准攻螺纹循环 攻螺纹循环调用G84代码。攻螺纹循环会进给一个螺锥到孔底，然后使主轴反转，去除孔中螺锥。下面实例是每英寸有13个螺纹的典型攻螺纹调用： M03 S100 G84 X1.0 Y1.0 Z-1.0 R.2 F7.6923(攻螺纹循环)
- 30. 8.3 攻螺纹循环G84——标准攻螺纹循环 当攻螺纹时必须考虑的一个关键因素是主轴速度和进给速度要严格同步，否则螺纹会损坏。编写实现攻螺纹程序段的第一步是计算螺纹螺距。标准（单头）螺纹螺距就是一个螺纹中心到下一个螺纹中心的距离。可用下面公式计算螺距： 螺距=1/每英寸螺纹个数 第二步是通过螺距乘以主轴速度找到进给速度。如果你后来决定改变主轴速度，重新计算进给速度很重要。
- 31. 8.3 攻螺纹循环G84——标准攻螺纹循环 例如，你要计算进给速度以100PRM完成攻0.500-13统一标准细牙螺纹操作。 解： 螺距=1/每英寸螺纹个数 螺距=1/13 螺距=0.076923英寸 进给速度=螺距×主轴转速 进给速度=0.076923×100 进给速度=7.6923英寸每分钟
- 32. 8.3 攻螺纹循环G84——标准攻螺纹循环 我们也要基于前面两个公式完成一些算数问题来找到进给速度： 进给速度=主轴转速/每英寸螺纹 进给速度=100RPM/13TPI 进给速度=7.6923英寸每分钟
- 33. 8.3 攻螺纹循环G84——标准攻螺纹循环 计算出控制系统会接受的如此多的小数是很重要的。伴随机床误差的小的圆整误差会产生足够大的矛盾，从而引起刀具或螺纹损坏。 攻螺纹循环的实际应用也会受到控制系统能力的调整。具备刚性攻螺纹能力的机床仍受到攻螺纹孔深精度的限制。应谨慎，不要为了达到正确的螺纹深度将攻螺纹至盲孔底部；会导致螺纹损坏。而且，如果机床不支持刚性攻螺纹，那么必须使用浮动攻丝夹头。浮动攻丝夹头允许小幅度运动以适应进给速度误差。这也许会阻止破坏螺丝或损伤工件。
- 34. 8.3 攻螺纹循环G74——左旋攻螺纹循环 G74用于调用左旋攻螺纹循环。它与标准攻螺纹循环每个方式都一致，除了主轴方向相反。
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