崔黎明数控加工中心反镗孔刀具与程序设计.docx

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崔黎明数控加工中心反镗孔刀具与程序设计

数控加工中心反镗孔刀具与程序设计

姓名：

崔黎明

身份证号码：

412828************

工种：

等级：

培训单位：

鉴定单位：

2010年月日

内容摘要：

在卧式加工中心上加工如图1所示直径为30mm、45mm的孔时，由于两孔之间孔径差别较大，可以采取两种加工方案。

方案一：

采用从图示B方向先加工直径为30mm的孔然后工件随工作台旋转180°，换刀，从A方向加工直径为45mm的孔，此方案加工直径为45mm的孔时，则会存在刀杆较长，加工刚性差，刀具采购成本高、两孔同轴精度精度较差等缺点。

方案二：

采用图示B方向进刀，直径为30mm的孔加工完后，工作台不回转，同样从B方向进刀，加工直径为45mm的孔。

此种方案加工上述两孔，刀杆较短、刀杆刚度好、采购成本低，加工质量和效率较高，但是加工直径为45mm的孔较难加工，必须设计合理的工艺流程、刀具及加工程序，才能实现在B方向加工直径为45mm的孔。

关键词：

数控加工反镗刀具程序

图1箱体类零件的结构图

数控加工中心反镗孔刀具与程序设计

一、加工工艺的选择及工艺设计思路

为了降低刀具采购成本、提高了加工过程中刀具的刚性，保证了孔的加工精度和效率，上述孔在数控加工中心上的加工应采取方案2的工艺方法。

我们知道上述两台阶孔在普通镗床上加工时，其加工方法如图2所示，先镗出直径为30的孔，让后采用“反镗”孔的方法，

即镗削完直径30的孔，镗刀有效部位伸出已将工孔，然后松开镗刀

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压紧螺钉。

将刀具反装，通过“敲刀”和“试切”,使刀具有效切削直径满足直径45孔精度要求，安装好刀具，使主轴匀速向后移动，

镗直径45孔要求深度即可（图2），在数控加工中心上加工上述孔时，也可借鉴“反镗”孔的方法。

但为确保加工效率，不可采取与普通镗床一样的方法，通过“敲刀”和“试切”和不断测量来确定刀具有效切削直径和直径45孔孔深。

因此，要想实现该孔在加工中心上高效、保质、低成本的加工就必须设计合适的定尺寸具刀编制合理的加工工艺及加工程序，才能实现在加工中心被镗该孔，并体现加工中心高效制动化的特点。

图2在普通镗床上加工该孔示意图

1压紧螺钉2普通镗刀3工件4刀具

一、刀具设计及使用

为实现加工中心的反镗各直径为45mm的孔我们设计了如图3所示的专用刀具，该刀具主要由镗刀杆1、机夹式镗刀2、压紧螺钉5、定位销6、刀柄7组成。

其中镗刀2采用可转位定尺寸刀具镗刀2可

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沿定位销6回转，在镗刀杆上加工有直槽（长度、宽度略大于镗刀尺寸），供刀具回收用。

为提高镗刀刚度，满足大余量高效切削的需要，镗刀杆设计为直径是28.5mm，以确保刀杆顺利从直径为30mm的孔通过。

镗直径是45mm的孔前，先将刀具收回槽内成图4状态，机床将执行程序使主轴到达与直径为30mm的孔同坐标位置。

镗刀杆从已加工直径30mm的孔中穿过一定距离，通过程序设置使机床暂停，操作工手工将刀具打开如图3所示状态，镗刀后刀面镗杆相应定位面靠齐（此时前刀面与主轴轴线垂直）,然后用压紧螺钉5压紧刀具，继续执行程序，使主轴按照一定转速旋转并向后均匀移动一定距离。

采用反镗方式加工直径为45mm的孔之图样要求，然后执行程序使刀杆向前移动。

到达手工打开刀具位置时，仍通过程序设置使机床暂停操作员手工将刀具收回如图4状态。

拧紧压紧螺钉5，使镗刀2被固定在镗刀杆上槽内，然后继续执行程序，使刀杆退出，并移动到下一个孔的位置处，按照上述方法加工该处直径为45mm的孔。

由于定位销6与镗刀杆1及镗刀之间的相互尺寸、位置精度及配合精度都很高，可确保镗刀重复打开时，其有效加工尺寸基本恒定，已满足刀具定尺寸加工要求，充分提高加工效率。

同时，为提高刀具寿命，刀片材料的选择应注意，由于该零件的材料为ht200，刀片涂层材料应结合加工速度来定，若加工时线速度小于300m/min以下应采用涂层硬质合金刀片，线速度在300-500m/min以内应采用陶瓷刀片；500m/min以上，

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就采用CBN刀具。

刀柄7的结构标准要式加工中心的主轴孔来定该刀柄采用BT50标准。

图3刀具打开状态示意图

1镗刀杆2镗刀3刀片夹紧螺钉4机夹式刀片

5压紧螺钉6定位销7刀柄

图4刀具收回状态示意图

二、程序设计过程及应注意的问题

如前文所示在刀具伸入后和加工完成退出前，要分别执行两

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次暂停指令，以实现手工打开和回收刀具。

一般情况下，常用的暂停指令有G04与M0，前者可以通过设置一定的暂停时间来实现机床停止到达时间后，机床自动回复运转执行后面的程序，后者是通过在程序段中的某一程序段单独设置M0指令，程序运行到此段时，机床停止运行，该指令没有时间限制，若不执行其他操作，则机床始终在该程序段执行暂停动作，若使机床恢复运行这需要按下机床循环启动键，此时机床恢复运行，继续执行后面的程序。

考虑到手工打开收回刀具时消耗时间无法确定，要看操作工的熟练程度而定，且刀具长期使用后锁紧螺钉或工具会出现滑丝等现象，都可以使刀具在机床暂停规定时间内不一定达到要求状态。

此时，要机床动作则容易造成较大的安全事故。

因此，在程序中设置暂停指令时，应首先考虑采用M0指令，操作完成刀具的打开和收放动作，按下循环启动按钮，即可执行后面的加工程序，实施加工操作。

为进一步提高加工过程中的安全性，写可将俩指令混合使用，即在M0后面一段再加一个G04程序段，这样一来，即使操作工再按下循环键以后，还可以有一定时间观察刀具、工件和机床状态，以便发现存在的问题，若出现问题，可按下紧急制动开关即时停止操作。

此外，由于采用反镗孔工艺方法镗削各直径为45mm得孔时，各孔加工动作完全一样，紧各孔德坐标位置不同。

因此，可采用

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调用之程序法进行加工，将相同的加工动作编制成子程序，再加工每一个孔时，在主+5mm的孔加工程序如下：

G80G49G21G40;（取消上一段程序固定循环与补正）

G91G28X0Y0;（机床回参考点准备换刀）

T03M06;（换反镗刀）

G90G54G43G00X0Y0Z50H03;（采用工件坐标系并插入长度补偿）

M08;（打开主切削液）

M12；（打开喷淋切削液）

M98P1100；（调用1100子程序）

Y-200；（主轴移至下一个坐标孔位置）

M98P1100；（调用子程序加工该孔）

X420；

M98P1100；

Y-100；

M98P1100；

Y0；

M98P1100；

G00Z100；（刀具返回安全位置）

M30；（程序结束）

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O1100（子程序清单）

G00Z10；（刀具移至工件表面附近）

S200M04；（主轴反方向旋转）

G01Z5.0F1000；（靠近工件表面）

G01Z-65；（刀杆从孔中穿过）

M0；（机床暂停此时打开刀具）

S360M04；（主轴旋转）

G01Z-28F30；（反镗孔）

Z-65F400；（回到打开刀具位置，收合刀具）

M0；（机床暂停）

G04X1.0；（暂停）

S200M04；（主轴旋转）

G01Z5.0F1000；（刀杆快速退回）

M05；（主轴暂停）

G00Z10；（刀具回原始进刀位置）

M99；（返回主程序）

在加工中心上采用“反镗”孔工艺方案时，还需注意以下几点：

一是由于加工中心在工作状态时（包括暂停状态），为确定加工的安全性，加工中心的门不能打开，这样操作工就不能进入加

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工中心操作间内人工打开和收合刀具，一次就不能实现上述孔的加工。

为使门在工作状态下打开，可以采取两种方式:

一是通过机床参数设置使门处于打开状态；另一种方法是将门锁插销暂时拆除，这样就可以在机床处于工作暂停状态下时，方便打开和收合刀具了。

二是若需要采用“反镗”的台阶孔孔径差别较小，也可采用固定循环中的G87指令，该指令加工过程为：

主轴中心到达该孔X、Y坐标后，主轴停止旋转，刀具先向轴线一侧方向在移动的一个让刀量Q，以使刀具顺利的通过前面的一个小孔，然后主轴停止在这一固定位置，刀具快速伸入孔中并快速伸出，到达一定安全位置，刀具朝先前与轴线一侧相反的方向移动取消前面的让刀量Q值，主轴开始旋转，刀具沿主轴正方向移动“反镗”加工孔，直到完成。

加工到一定孔深后，主轴再次停止，刀具向孔轴线一侧方向移动一定让刀量Q值，使刀具能够顺利退出，返回起始点，主轴旋转，并移动刀下一个孔的坐标，执行下一个孔的加工。

采用该循环指令同样可以达到“反镗”孔的目的，但采用此方法时，由于受到移动量（Q值）的限制，镗刀杆只能选用较小的直径，因此刚性较差，只能用于低速镗削孔径差别较小的台阶孔，在G87固定循环指令中，让刀量Q作为一个模态数据保存，必须慎重设定，以避免刀具和工件之间产生干涉。

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结束语

采用上述工艺方法、刀具及程序后，实现了孔径差别较大的台阶孔零件在数控加工中心上的“反镗”加工，刀具结构设计合理，使用方便。

程序编制科学，安全性高，取得了令人满意的效果。

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参考文献

[1]机械工业信息研究院.金属加工[J].北京：

机械工业出版社，2007年第一期.

[2]吕崇明.机械加工工艺学[M].北京：

中国劳动和社会保障出版社，2006.

[3]劳动和社会保障部教材办公室组织编写.数控加工工艺学[M].北京：

中国劳动和社会保障出版社，2005.

[4]乔元信.公差配合与技术测量[M].中国劳动和社会保障出版社，2006

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