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為工進的轉折位置，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XOY、XOZ和YOZ三個加工平面，以及對應孔加工軸線分別為Z軸、Y軸和X軸。立式數(shù)控銑床孔加工時，只能在XOY平面內使用Z軸作為孔加工軸線，與平面選擇指令無關。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）；

Z__ 指定孔底平面的位置（與G90或G91指令的選擇有關）；

R__ 指定R點平面的位置（與G90或G91指令的選擇有關）；

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；

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。孔加工方式指令以及指令中Z、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)內部設定。

(2)深孔往復排屑鉆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)內部設定。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，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，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。

圖10 鏜孔G88指令

(9)重復固定循環(huán)簡單應用

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，應仔細分析孔的分布規(guī)律，合理使用重復固定循環(huán)，盡量簡化編程。本例中各孔按等間距線性分布，可以使用重復固定循環(huán)加工，即用地址L規(guī)定重復次數(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 重復固定循環(huán)簡單應用