第四章 孔加工.docx
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第四章孔加工
第四章孔加工
同锥面和圆弧加工一样,孔加工也是车削加工中最经常见的加工之一。
工件中往往有各种各样的孔,使用数控车削加工,进行钻、铰、镗、扩等可以加工出不同精度的工件,加工简单,加工精度比普通车床的精度高。
图4-1所示是其中较典型的零件。
图4-1孔类典型零件
本章主要从通孔、盲孔、深孔、锥孔、薄壁孔几部分来分别介绍孔加工的特点,工艺的确定,指令的应用,程序的编制,加工质量的分析等内容。
深孔加工中使用的加工循环指令如G74指令等是本章需要重点掌握的内容。
第一章加工工艺的确定
[知识点]1.孔加工刀具
2.孔加工方法确定
[技能点]1.能正确编制孔加工的加工工艺
2.能根据要求合理选择加工刀具
一、孔加工刀具
孔加工刀具按其用途可分为两大类:
一类是钻头,它主要用于在实心材料上钻孔(有时也用于扩孔)。
根据钻头构造及用途不同,又可分为麻花钻、扁钻、中心钻及深孔钻等;
另一类是对已有孔进行再加工的刀具,如扩孔钻、铰刀及镗刀等。
(一)麻花钻
麻花钻是一种形状复杂的孔加工刀具,它的应用较为广泛。
常用来钻精度较低和表面较粗糙的孔。
用高速钢钻头加工的孔精度可达IT11~IT13,表面粗糙度可达Ra6.3~25;用硬质合金钻头加工时则分别可达IT10~IT11和Ra3.2~12.5。
(二)中心钻
中心钻用于加工中心孔。
有三种形式:
中心钻、无护锥60°复合中心钻及带护锥60°复合中心钻。
中心钻在结构上与麻花钻类似。
为节约刀具材料,复合中心钻常制成双端的。
钻沟一般制成直的。
复合中心钻工作部分由钻孔部分和锪孔部组成。
钻孔部与麻花钻同样,有倒锥度及钻尖几何参数。
锪孔部制成60°锥度,保护锥制成120°锥度。
复合中心钻工作部分的外圆须经斜向铲磨,才能保证锪孔部和锪孔部与钻孔部的过渡部分具有后角。
(三)深孔钻
一般深径比(孔深与孔径比)为5~10的孔即为深孔。
加工深径比较大的深孔可用深孔钻。
深孔钻的结构有多种形式,常用的主要有外排屑深孔钻、内排屑深孔钻、喷吸钻等等。
(四)扩孔钻
扩孔钻用于已有孔的扩大,一般加工精度可达IT10~IT11,表面粗糙度可达Ra3.2~12.5,通常作为孔的半精加工刀具。
扩孔钻的类型主要有两种,即整体锥柄扩孔钻和套式扩孔钻。
(五)锪钻
锪钻用于加工各种埋头螺钉沉头座、锥孔、凸台面等。
(六)镗刀
镗刀用来扩孔及用于孔的的粗、精加工。
镗刀能修正钻孔、扩孔等上一工序所造成的孔轴线歪曲、偏斜等缺陷,故特别适用于要求孔距很准的孔系加工。
镗刀可加工不同直径的孔,镗孔可在车床、铣床、钻床、镗床上进行。
根据结构特点及使用方式,镗刀可分为单刃镗刀、多刃镗刀和浮动镗刀等。
见图4-2这里只简单介绍几种单刃镗刀。
为了保证镗孔时的加工质量,镗刀应满足下列要求:
1.镗刀和镗刀杆要有足够的刚度;
2.镗刀在镗刀杆上既夹持牢固,又装卸方便,便于调整;
3.要有可靠的断屑和排屑措施。
图4-2各类镗刀
(七)铰刀
铰刀用于中小孔的半精加工和精加工,也常用于磨孔或研孔的预加工。
铰刀的齿数多、导向性好、刚性好、加工余量小、工作平稳一般加工精度可达IT6~IT8,表面粗糙度可达Ra1.6~0.4。
1.铰刀的基本结构
铰刀分为手用铰刀和机用铰刀两类,基本结构由工作部分、颈部、和柄部组成。
2.铰刀几何角度:
铰刀几何角度包括:
主偏角、前角、后角。
二、麻花钻的特点
麻花钻头的形状如图4-3所示,下面介绍其基本特征:
图4-3麻花钻头
(一)麻花钻的组成:
装夹部分、工作部分、切削部分
(二)普通麻花钻的几何角度:
顶角、前角、后角、横刀角度
(三)钻削用量与切削层参数:
该项在数控加工中应结合工件材料和刀具材料参阅相关手册。
三、加工要求
孔加工可以通过钻、镗、铰、车来实现。
在车床中,孔的加工方法与孔的精度要求、孔径、孔的深度有很大的联系。
一般来讲,在精度等级为H12、H13时,一次钻孔就可以实现。
当精度等级在H11,孔径≤10毫米时,采用一次钻孔;当孔径>10~30毫米时,采用钻孔和扩孔方式;孔径>30~80毫米时,采用钻孔、扩钻以及扩孔或者钻孔、扩孔刀或车刀镗孔以及扩孔实现。
在精度等级为H10、H9,孔径≤10毫米时,采用钻孔以及铰孔实现;当孔径>10~30毫米时,采用钻孔和扩孔和铰孔方式;孔径>30~80毫米时,采用钻孔、扩孔以及铰孔、或者用扩孔刀镗孔,扩孔以及铰孔实现。
在精度等级为H8、H7,孔径≤10毫米时,采用钻孔及一次或二次铰孔实现;当孔径>10~30毫米时,采用钻孔和扩孔和一次或二次铰孔;孔径>30~80毫米时,采用钻孔、扩钻(或者用扩孔刀镗孔)、以及一次或二次铰孔实现。
除此之外,孔的加工要求也与孔的位置精度有关。
当孔的位置精度要求较高时,可以用车床上镗孔实现。
在车床上镗孔实现时,安排孔的加工路线就比较重要,安排不当就可能把坐标轴的反向间隙带入到加工中,而直接影响孔的位置精度。
第二节编程
[知识点]各种孔的加工方法
[技能点]各种孔的编程与加工
一、通孔加工
(一)编程实例
如图4-4所示零件,用G01编程加工梯形通孔。
图4-4梯形通孔工件
(二)任务分析
在数控机床上加工孔,无论采用钻孔还是镗孔,都可以采用G01指令来直接实现。
对于较深的孔,最好采用深孔钻削循环指令G74来进行加工。
关于G74的使用我们将在下面讲述。
(三)程序编制
加工程序见表4-1。
表4-1编程
O0001
N01G50x160.0Z100.0;
建立坐标系
N02M04S150T0101;
换刀,主轴反转
N03G00X90.0Z73.0;
刀具快速趋近
N04G01Z40.0F80;
镗Ф90的孔
N05X70.0;
镗内孔端面
N06Z-3.0;
镗Ф70的孔
N07G00X60.0;
让刀
N08Z80.0;
退刀
N09X160.0Z100.0;
N10M05;
主轴停
N11M02;
程序结束
完成加工后的零件实体如图4-5所示:
图4-5通孔实例
二、盲孔加工
(一)编程实例
如图4-6所示的盲孔,使用G01指令编制孔加工程序。
图4-6盲孔加工
(二)任务分析
设—号刀为外圆刀,二号刀为Φ3mm钻头,三号刀为切断刀,四号刀为Φ16mm钻头,六号刀为镗刀。
毛坯为Φ53mm×100mm的棒料。
选取工件轴线与工件右端面的交点O为坐标原点。
(三)程序编制
加工见表4-2。
表4-2编程
O0002
N010G50X150.0Z200.0;
建立工件坐标系
N020M03S800T0101;
N030G000X50.0Z2.0;
N070G01Z-73.0F80;
切削Φ50mm外圆柱
N080G00X52.0Z2.0;
N090X40.0;
N100G01Z-45.0;
切削Φ40mm外圆柱
N110G02X50.0Z-50.0R5.0;
切削半径为5mm的圆角
N120G00X55.0Z1.0;
N130X34.0;
N140G01X42Z-32;
车削倒角
N150G00X150.0Z200.0T0100;
退刀,取消刀补
N170G00X0Z2.0T0202;
N180G01G99Z-4.0F0.12;
钻Φ3mm的孔
N190G00Z2.0;
N200X150.0Z200.0T0200;
N210T0404M08;
换4号刀具,开冷却液
N220G00X0Z2.0;
N230G01W-15.0F1.2;
钻Φ16mm的孔,深15mm
N240G00W5.0;
刀具抬出,排小屑
N250G01W-15.0F0.12;
二钻Φ16mm的孔,深10mm
N260G00W5.0;
N270G01W-15.0F0.12;
三钻Φ16mm的孔,深10mm
N280G00W5.0;
N290G0lW-10.0F0.12;
四钻Φ16mm的孔,深10mm
N300G00W40.0;
N310M09;
N320G00X150.0Z200.0T0400;
退刀,取消刀补
N330X18.0Z2.0T0606M08;
N340G01Z-30.0S1000F10;
镗Φ20mm孔至Φ18mm,深28mm
N350G00Xl6.0;
N360Z2.0;
N370X20.0;
N380G01Z-30.0F10;
镗Φ20mm孔
N390G00Xl8.0;
N390Z2.0;
N400X22.0;
N380G01Z0F0.3;
N390X20.0Z-1.0;
N400G00Z2.0;;
N410X150.0Z200.0T0600;
N420G00X52.0Z-70.0S500T0303;
N430G01G98X-1F20;
切断
N440G00X55.0;
N450X150.0Z200.0;
N460M05;
N470M09;
N480M30;
完成加工后的零件实体如图4-7所示:
图4-7盲孔实例
三、深孔加工
(一)编程实例
加工如图4-8所示的深孔,用深孔钻削循环加工格式,其中:
e=1,k=20,F=0.1。
图4-8深孔钻削循环加工
(二)任务分析
本例的孔为一个较深的孔,如果采用一次钻削将会降低刀具的寿命,降低工件的加工精度。
FANUC0系统为我们提供了深孔钻循环功能。
1.深孔钻循环功能G74格式
G74R(e);
或者
G74Z(W)Q(k);
(三)程序编制
加工程序见表4-3。
表4-3编程
O0020
N10G50X200Z100T0202;
N20G99M03S60;
N30G00X0Z1;
N40G74R1;
N50G74Z-80Q20F0.1;
钻孔,深80mm每次钻20mm,进给速度0.1mm/r
N60G00X200Z100;
N70M30;
完成加工后的零件实体如图4-9所示:
(半剖)
图4-9深孔实例
四、锥孔加工
(一)编程实例
加工如图4-10所示内锥孔。
图4-10内锥孔加工
(二)任务分析
该实例我们使用G01编程,该指令在前面已经详细讲述,在此我们不多赘述。
因图4-10的内锥孔加工程序比较简单,我们这里仅仅给出主要程序部分。
(三)程序编制
1.绝对坐标编程:
N070G01X15.0Z-25.0F30
2.相对坐标编程:
N070G01U-15.0W-27.0F30
完成加工后的零件实体如图4-11所示:
(半剖)
图4-11锥孔实例
第三节薄壁零件加工
[知识点]提高薄壁零件加工刚度的方法
[技能点]1.正确编制加工工艺
2.薄壁零件的加工编程
在生产实际中一些薄壁零件应用较广。
由于工件较薄,刚性较差,采用常规的切削加工方法,受轴向切削力和热变形的影响,工件会出现弯曲变形,很难达到技术要求,产品合格率极
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