数控铣床加工中心编程及加工教学教案—铰孔加工
数控铣床及加工中心编程教案
数控铣床及加工中心编程教案第一章：数控铣床及加工中心概述1.1 数控铣床和加工中心的定义解释数控铣床和加工中心的概念说明数控铣床和加工中心在制造业中的应用1.2 数控铣床和加工中心的主要组成部分介绍数控铣床和加工中心的硬件和软件组成解释数控系统、伺服系统和机床本体的作用1.3 数控铣床和加工中心的工作原理讲解数控铣床和加工中心的加工过程说明数控编程和机床控制的关系第二章：数控铣床及加工中心的基本操作2.1 数控铣床和加工中心的开机和关机操作介绍数控铣床和加工中心的开机和关机步骤讲解安全操作注意事项2.2 数控铣床和加工中心的刀具更换和夹具安装说明刀具更换和夹具安装的步骤和注意事项介绍不同类型刀具和夹具的使用方法2.3 数控铣床和加工中心的工件装夹和加工讲解工件装夹的方法和注意事项说明加工参数的设置和调整第三章：数控铣床及加工中心编程基础3.1 数控编程的基本概念解释数控编程的目的和意义讲解数控编程的基本方法和步骤3.2 数控铣床和加工中心编程的基本指令介绍数控铣床和加工中心编程的常用指令讲解G代码、M代码和参数编程的使用方法3.3 数控铣床和加工中心编程的注意事项说明编程中的常见问题和解决方法强调安全操作和程序优化的重要性第四章：数控铣床及加工中心编程实例4.1 二维轮廓加工编程实例分析二维轮廓加工的需求和工艺编写二维轮廓加工的G代码程序4.2 立体轮廓加工编程实例分析立体轮廓加工的需求和工艺编写立体轮廓加工的G代码程序4.3 孔加工编程实例分析孔加工的需求和工艺编写孔加工的G代码程序第五章：数控铣床及加工中心编程技巧与优化5.1 编程技巧的运用介绍编程技巧的概念和作用讲解快速编程、简化编程和优化程序的方法5.2 加工路径的优化解释加工路径优化的意义和目的讲解加工路径优化的方法和技巧5.3 加工参数的调整与优化说明加工参数对加工质量的影响讲解加工参数的调整和优化的方法第六章：复杂零件的数控铣削编程6.1 复杂零件的数控铣削工艺分析分析复杂零件的工艺特点讲解数控铣削工艺的制定原则6.2 多轴数控铣削编程介绍多轴数控铣削的概念和应用讲解多轴数控铣削编程的方法和技巧6.3 空间曲面数控铣削编程解释空间曲面的数控铣削工艺编写空间曲面数控铣削的G代码程序第七章：加工中心的编程与操作7.1 加工中心的特点与应用讲解加工中心的特点和优势介绍加工中心在不同行业中的应用7.2 加工中心的编程要点讲解加工中心编程的基本规则强调加工中心编程中的注意事项7.3 加工中心的操作与维护介绍加工中心的日常操作步骤讲解加工中心的安全操作和维护方法第八章：数控铣床及加工中心编程软件的使用8.1 数控铣床及加工中心编程软件概述介绍常见数控铣床及加工中心编程软件讲解编程软件的功能和特点8.2 编程软件的基本操作讲解编程软件的安装与启动介绍编程软件的基本界面和操作步骤8.3 编程软件的应用实例分析实际加工案例演示使用编程软件进行编程的整个过程第九章：数控铣床及加工中心的安全与维护9.1 数控铣床及加工中心的安全操作讲解数控铣床及加工中心的安全规程强调操作人员的安全防护措施9.2 数控铣床及加工中心的维护与保养介绍数控铣床及加工中心的日常维护内容讲解维护与保养的方法和注意事项9.3 故障分析与排除讲解数控铣床及加工中心常见故障现象介绍故障分析与排除的方法和技巧第十章：综合编程实例与练习10.1 综合编程实例分析综合编程的需求和工艺编写综合编程的G代码程序10.2 编程练习与指导提供编程练习题讲解练习题的解题思路和方法10.3 编程实践与评价组织学生进行编程实践对学生的编程成果进行评价与指导第十一章：CAM软件在数控编程中的应用11.1 CAM软件概述介绍CAM软件的概念和作用讲解CAM软件在数控编程中的应用场景11.2 CAM软件的基本操作讲解CAM软件的安装与启动介绍CAM软件的基本界面和操作步骤11.3 CAM软件编程实例分析实际加工案例演示使用CAM软件进行编程的整个过程第十二章：数控铣床及加工中心的仿真与模拟12.1 数控仿真软件概述介绍数控仿真软件的概念和作用讲解数控仿真软件的功能和特点12.2 数控仿真软件的基本操作讲解数控仿真软件的安装与启动介绍数控仿真软件的基本界面和操作步骤12.3 仿真与模拟实例分析实际加工案例演示使用数控仿真软件进行仿真与模拟的整个过程第十三章：数控铣床及加工中心的故障诊断与维修13.1 数控铣床及加工中心的故障类型讲解数控铣床及加工中心常见故障的类型和原因分析故障对机床性能的影响13.2 故障诊断方法介绍数控铣床及加工中心故障诊断的方法和技术讲解故障诊断的一般步骤和注意事项13.3 故障维修实例分析实际故障案例讲解故障维修的方法和技巧第十四章：数控铣床及加工中心的应用与发展14.1 数控铣床及加工中心在各行业的应用介绍数控铣床及加工中心在制造业、汽车业、航空航天等行业的应用分析不同行业对数控铣床及加工中心的需求和挑战14.2 数控铣床及加工中心的技术发展讲解数控铣床及加工中心的技术发展趋势介绍数控铣床及加工中心的技术创新和应用14.3 数控铣床及加工中心的选型与配置讲解数控铣床及加工中心的选型原则和注意事项介绍数控铣床及加工中心的配置方案和应用案例第十五章：课程总结与拓展学习15.1 课程总结回顾整个数控铣床及加工中心编程的教案内容强调数控铣床及加工中心编程的重要性和实际应用价值15.2 拓展学习建议推荐拓展学习的资料和参考书籍鼓励学生参与实际加工项目，提高编程和实践能力15.3 课程考核与评价讲解课程的考核方式和评价标准对学生的学习成果进行评价和反馈重点和难点解析重点：数控铣床及加工中心的基本概念、主要组成部分、工作原理、基本操作、编程基础、编程实例、编程软件的使用、安全与维护、故障诊断与维修、应用与发展等。
数控铣床铰孔
② 固定循环功能表
G指令 G73 G74 G76 G80 G81
G82 G83 G84 G85 G86 G87 G88 G89
加工动作Z向 间歇进给 切削进给 切削进给
切削进给
切削进给 间削进给 切削进给 切削进给 切削进给 切削进给 切削进给 切削进给
在孔底部的动作
主轴正转 主轴定向停止
间。
⑥ G80：取消固定循环；该指令能取消固定循环，同时R 点和Z点也被取消。
2．数控铣床钻孔循环指令编程与加工技能
（1）一般钻孔（中心孔）循环 指令编程与加工技能（G81）。 格式： G98（G99）G81 X_ Y_ Z_ R_ F_
（2）带停顿的钻孔循环编程与加工技能（G82）。 格式： G98（G99）G82 X_ Y_ Z_ R_ P_ F_ （3）高速深孔加工循环指令编程与加工技能（G73）。 格式： G98（G99）G73 X_ Y_ Z_ R_ Q_ K_ F_ L_（华中数控系 统） G98（G99）G73 X_ Y_ Z_ R_ Q_ F_ （FANUC数控系统） （4）深孔加工循环指令编程与加工技能（G83）。
任务四编制孔类零件的加工程序
1
知识准备
2
任务实施
3
知识拓展
一、准备知识
1．数控铣床固定循环指令编程的概述 （1）固定循环指令的含义。
数控加工中，某些加工动作循环已经典型化。例 如，钻孔、镗孔的动作是孔位平面定位、快速引进、工 作进给、快速退回等，这样一系列典型的加工动作已经 预先编好程序，存储在内存中，可用包含G代码的一个程 序段调用，从而简化编程工作。这种包含了典型动作循 环的G代码称为循环指令。
暂停
主轴反转
主轴停止 主轴停止 暂停、主轴停止
数控铣床加工中心编程及加工教学教案—铰孔加工
任务二铰孔加工[教学目标]1.了解数控铣床/加工中心铰削加工的加工过程。
2.掌握数控铣床/加工中心铰削编程基础知识。
[教学重点]铰孔的编程指令及方法[教学难点]铰孔的编程指令及方法[教学过程]新课教学一、铰孔概述钻孔是在实体材料中钻出一个孔，而铰孔是扩大一个已经存在的孔。
铰孔和钻孔、扩孔一样都是由刀具本身的尺寸来保证被加工孔的尺寸的，但铰孔的质量要高得多。
铰孔时，铰刀从工件孔壁上切除微量金属层，以提高其尺寸精度和减小其表面粗糙度值。
铰孔是孔的精加工方法之一，常用作直径不很大、硬度不太高的工件孔的精加工，也可用于磨孔或研孔前的预加工。
机铰生产率高，劳动强度小，适宜于大批大量生产。
直径在100 mm以内的孔可以采用铰孔，孔径大于100 mm时，多用精镗代替铰孔。
铰孔加工精度可达IT9～IT7级，表面粗糙度一般达Ra1.6～0.8μm。
这是由于铰孔所用的铰刀结构特殊，加工余量小，并用很低的切削速度工作的缘故。
二、铰刀1. 铰刀的结构在加工中心上铰孔时，多采用通用的标准机用铰刀。
通用标准铰刀有直柄、锥柄和套式三种。
直柄铰刀直径为φ6mm～φ20mm，小孔直柄铰刀直径为φ1 mm～φ6mm，锥柄铰刀直径为φ10mm～φ32mm，套式铰刀直径为φ25mm～φ80mm。
铰刀分H7、H8、H9三种精度等级。
如图5-10所示，整体式铰刀工作部分包括切削部分与校准部分。
铰刀刀头开始部分称为刀头倒角或“引导锥”，方便刀具进入一个没有倒角的孔。
一些铰刀在刀头设计一段锥形切削刃，为刀具切削部分，承担主要的切削工作，其切削半锥角较小，一般为10～150，因此，铰削时定心好，切屑薄。
校准部分的作用是校正孔径、修光孔壁和导向。
校准部分包括圆柱部分和倒锥部分。
圆柱部分保证铰刀直径和便于测量。
刀体后半部分呈倒锥形可以减小铰刀与孔壁的摩擦。
图5-10 铰刀结构图2. 铰刀直径尺寸的确定铰孔的精度主要决定于铰刀的尺寸精度。
由于新的标准圆柱铰刀直径上留在研磨余量，且其表面粗糙度也较差，所以在铰削IT8级精度以上孔时，应先将铰刀的直径研磨到所需的尺寸精度。
铰孔编程指令
铰孔循环：G85指令格式：G85 X__Y__ R__ Z__ F__；执行指令时，如图1所示。
铰刀先快速定位至X、Y所指定的坐标位置，再快速定位至R点，接着以F所指定的进给速率向下铰削至Z所指定的孔座位置后仍以切削进给方式向上提升。
故此指令适宜铰孔。
图１铰孔循环此指令之应用请参考程序O1818。
例.如图1所示工件（S45C），利用G81钻孔，G82钻柱坑，G85铰孔，G86搪孔，G87背搪孔循环指令加工。
使用刀具如下：T01： 3 mm中心钻头，1500 rpm，125 mm ／ min。
T02： 6 mm钻头，1200 rpm，120 mm ／ min。
T03：7.8 mm钻头，1200 rpm，120 mm ／ min。
T04：8H7螺旋刃铰刀，300 rpm，300 mm ／ min。
T05：M6沉头铣刀，400 rpm，80 mm ／ min。
T06：30 mm钻头，200 rpm，50mm ／ min。
T07：可调式搪孔刀，800 rpm，30mm ／ min。
T08：可调式背搪孔刀，500 rpm，30mm ／ min。
图１程序O181801818；＝＞本程序适用于有臂式的ATC。
G28 G91 Z0；G28 X0 Y0；G54 T01；＝＞1号刀就换刀位置。
M06 T02；＝＞将1号刀装上主轴孔内，2号刀就换刀位置。
M03 S1500；G90 G0 X0 Y0；G43 Z5. H01；＝＞起始点Z5.。
G99 G81 X15. Y55. R3 Z -6. F125；＝＞钻中心孔。
X30. Y35.；X50. Y15.；X85. Y35.；G80 G28 G91 Z0；M06 T03；＝＞将2号刀装上主轴孔内，3号刀就换刀位置。
M03 S1200；G43 G90 G0 Z5. H02；G81 Z -24. F120；＝＞钻Ø6 mm孔。
X50. Y15.；X15. Y55.；G80 G28 G91 Z0；M06 T04；＝＞将3号刀装上主轴孔内，4号刀就换刀位置。
数控机床操作与编程：十一 钻、铰孔(面)编程与加工
➢➢➢ ➢ ➢ ➢
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任务11.1 带孔座板零件工装选择、刀具选择 和加工工艺卡的制作
11.1.3零件加工工装、刀具和加工工艺卡
1.工装 采用机用虎钳装夹工件。先将机用虎钳安装在铣床工作台面中心上，然后找正、固定。根据工
件的高度情况，在钳口内放入形状合适和表面质量较好的垫铁后，再放入工件。工件的基准面朝下， 与垫铁面紧靠，然后拧紧钳口。机用虎钳外观及各主要组成部分如图10-11 所示。
11.3.2程序录入、程序轨迹检查及首件试切
新建带孔座板加工程序O0003的步骤如下： 编辑 → PROG →输入行输入： O0003 → INSERT →打开O0003程序编程界面。
打开程序O0003的步骤如下： 编辑 → PROG →输入行输入： O0003 → ↓ 或 ［O检索］ →打开O0003程序（屏幕右上角显示 O0003）。
11.1.2零件编程指令
1.孔加工固定循环指令编程格式 孔加工固定循环功能指令见表11-2。
任务11.1 带孔座板零件工装选择、刀具选择 和加工工艺卡的制作
12、孔加工--铰孔
生产实习教学教案首页课题五孔加工任务三铰孔授课安排：（一）工艺及专业理论知识（90分钟）（二）学生训练、教师巡回指导（2小时）（三）结束指导（15分钟）注：由于受钻床等设备限制，孔加工练习可与定距板外形锉削穿插进行。
【实习准备】1.铰刀、铰手、示范用工具、教具等。
2.图纸等。
【组织教学】1.点名，检查着装、劳保用品及安全措施等。
2.进行安全文明生产教育。
3.检查学生的实习准备工作是否到位。
【课前指导】【示范操作】示范一：铰孔方法。
【实习安排】一、实习步骤1.在工件上按图纸要求划出钻孔加工线。
2.按照铰孔余量，确定各预钻孔的钻头直径进行钻孔，并对孔口进行0.5×45°倒角。
3.铰各圆柱孔，并用H8塞规进行检测。
4.铰圆锥孔，用锥销试配检验，达到要求。
由于锥孔具有自锁性，因此进给量不能太大，防止铰刀卡死或折断。
二、注意事项1．铰刀是精加工刀具，要保护好刃口，避免碰撞，刀刃上如有毛刺或切屑粘附，可用油石小心磨去。
2．铰刀排屑功能差，须经常取出清屑，以免铰刀被卡住。
3．铰圆锥孔时，因锥度有自锁性，其进给量不能太大，以免铰刀卡死或折断。
【巡回指导】1．检查学生对钻头的选择是否合理（铰孔余量）。
2．指导学生的起铰及铰孔方法，注意执行安全操作规程。
【结束指导】1．强调铰削用量对铰孔质量的影响。
2．讲评当天实习情况：纪律方面、进度方面、存在问题3. 完成当天实训工作页【教学后记】一、教学方法：1.采用教师示范、学生模仿的直观教学和现场教学方法，让学生理解孔加工方法；2.钻孔特别要注意安全操作，示范时以个别辅导、小组辅导为主；3.加强巡回指导，及时发现、处理安全隐患；二、课题小结：1.成绩分析班级平均：最高分：最低分：合格率：2.课题完成情况3.存在问题与不足。
项目11 钻、铰孔(面)数控编程与数控加工操作
❖ 11.1.2 零件编程指令
11.1.3 零件加工工装、刀具和加工工艺卡 ❖ 1.工装 ❖ 采用机用虎钳装夹工件。
❖ 2.刀具
❖ 3.加工工艺卡
任务11.2 带孔座板零件数控加工程序的编制
❖ 11.2.1 数控加工程序的编制思路
❖ 11.2.2 零件数控加工程 1、识读零件图纸并对尺寸公差进行数学处理的能力； ❖ 2、根据图纸要求选择数控加工铣床、铣削刀具及确定件
装夹方案的能力；
❖ 3、根据图纸要求和刀具情况合理制订外圆柱面数控铣削 加工工艺方案的能力；
❖ 4、根据数控加工工艺方案运用FANUC Series 0i MateMC系统提供的快速点定位（G00）、直线插补指令 （G01）、钻孔加工循环指令（G81）、S功能、F功能、 M功能和T功能进行数控加工程序编制与修改的能力；
项目11 钻、铰孔（面）数控编程与数控 加工操作
任务11.1 带孔座板零件工装选择、 1 刀具选择和加工工艺卡的制作
任务11.2 带孔座板零件数控加工程序 2 的编制
3 任务11.3 带孔座板零件数控加工操作
4
巩固练习
项目导读
❖ 在数控铣床上除了可以铣削平面外，选用合适的刀 具还可以进行孔加工。内孔表面的加工方法有钻孔、 扩孔、铰孔、镗孔、攻丝及铣孔等，应根据被加工 孔的尺寸、加工要求、生产条件、批量大小及毛坯 上是否有预制孔等因素合理制定加工工艺并编写数 控加工程序。
❖ 5、利用FANUC Series 0i Mate-MC数控铣床进行数控程 序输入与修改、程序检验(模拟加工)及实操加工的能力；
❖ 6、利用FANUC Series 0i Mate-MC数控铣床进行对刀操 作的能力。
任务11.1 带孔座板零件工装选择、刀具选择 和加工工艺卡的制作
教 案(六 在铣床上钻孔、铰孔和镗孔)
教案课程名称：《铣工工艺与技能训练》课程名称：《铣工工艺与技能训练》课程名称：《铣工工艺与技能训练》教学过程及内容提要时间分配及备注钻孔方法在实体材料上用钻头加工孔的方法称为钻孔。
在铣床上，一般使用麻花钻来钻削中、小型工件上的孔和相互位置不太复杂的孔系。
1.孔加工刀具1）麻花钻麻花钻是一种形状复杂的孔加工刀具，如图9-1所示。
它的应用十分广泛，常用来钻削精度较低和表面粗糙度要求不高的孔。
用高速钢钻头加工的孔精度可达IT13～IT11，表面粗糙度可达Ra2.5~6.3μm；用硬质合金钻头加工的孔精度可达IT11～IT10，表面粗糙度可达Ra12.5~3.2μm。
标准麻花钻主要由切削部分、导向部分和刀柄三部分组成。
钻头切削部分由它的切削刃和横刃作为刀具在起切削作用。
导向部分在切削过程中能保持钻头正直的钻削方向，同时具有修光孔壁的作用，并且是切削的后备部分。
刀柄用来夹持和传递钻孔时所需的扭矩和轴向力。
麻花钻上的沟槽起排屑的作用。
2）中心钻中心钻用于孔加工的预制精确定位，引导麻花钻进行孔加工，可以减小误差。
中心钻有A型和B型两种型式。
A型是不带护锥的中心钻，B型是带护锥的中心钻。
加工直径d=1~10 mm的中心孔时，通常采用不带护锥的中心钻，即A型。
A型中心孔只有60°锥孔；工序较长、精度要求较高的工件，一般采用带护锥的中心钻，即B型。
B型中心孔外端有120°锥面，又称保护锥面，用以保护60°锥孔的外缘不被碰坏。
课程名称：《铣工工艺与技能训练》教学过程及内容提要时间分配及备注3）深孔钻一般情况下，孔深与孔径的比值为5～10的孔称为深孔。
加工深孔可用深孔钻。
常用的深孔钻主要有外排屑深孔钻（如枪钻，见图9-3）和内排屑深孔钻（如喷吸钻等等），这里不具体介绍。
深孔加工时会产生以下不利因素：1 不易观测刀具切削情况，只能用听声音及看切屑等手段来判断刀具磨钝情况。
2 切削热不易传散，须采用有效冷却方式。
数控铣床及加工中心编程与应用项目5铰孔加工
项目5铰孔加工5.1知识准备5.1.1铰孔加工铰孔是利用铰刀从工件孔壁上切除微量金属层，以提高其尺寸精度和表面粗糙度值的加工方法。
铰孔往往作为中小孔钻、扩后的精加工，也可以用于磨孔或研孔前的预加工。
铰孔精度可达到IT9～IT7级，表面粗糙度值R a为1.6～0.8μm，适用于孔的半精加工及精加工。
直径在80mmm以内的孔可以采用铰孔；直径较大的孔多采用精镗加工。
对于小于12mmm 的孔，由于镗孔非常困难，一般先用中心钻定位，然后钻孔（扩孔）、最后铰孔，以保证孔的加工精度。
铰孔不能修正孔的直线度和孔的位置度误差，因此铰孔前孔的直线度和孔的位置精度应符合要求。
一般来说，对于IT8级精度的孔，只要铰削一次就能达到要求；IT7级精度的孔应铰两次，先用小于孔径0.05～0.02mm的铰刀粗铰一次，再用符合孔径公差的铰刀精铰一次。
铰一般孔时，采用直齿铰刀即可；铰不连续孔时，则应采用螺旋齿铰刀；铰通孔时应选用左旋铰刀，切屑向前排出；铰不通孔时，选用右旋铰刀，以使切屑向后排出，但应注意防止“自动进刀”现象引起的振动。
1.铰刀的结构铰刀是对中小直径孔进行半精加工和精加工的刀具，刀具齿数多，槽底直径大、导向性及刚性好。
铰削时，铰刀从工件的孔壁上切除微量的金属层，使被加工孔的精度和表面质量得到提高。
根据铰刀的结构不同，可分为圆柱孔铰刀和锥孔铰刀；根据铰刀制造材料不同可分为高速钢铰刀和硬质合金铰刀。
铰刀的结构如图5-1所示，它是由工作部分、颈部和柄部三部分组成，工作部分包括导锥、切削部分和校准部分。
图5-1 铰刀2.铰刀的装夹铰削的功能是提高孔的尺寸精度和表面质量，而不能提高孔的直线度和孔的位置精度。
铰孔时要求铰刀与机床主轴要有很好的同轴度要求。
采用刚性装夹并不理想，若同轴度误差大，则会出现孔不圆、喇叭口、扩张量大等现象。
因此最好采用浮动装夹装置。
机床或夹具只传递运动和动力，而依靠铰刀的校准部分自我导向。
3.铰削的工艺特点（1）因为采用浮动装夹，铰孔的精度和表面粗糙度主要不是取决于机床的精度，而取决于铰刀的精度、铰刀的安装方式、加工余量、切削用量和切削液等条件。
数控铣削加工技术与技能任务二3课件
任务二 铰孔加工
铰孔常用的指令是粗镗孔循环指令G85，也可用G81指令。 1.粗镗孔削循环指令G85 指令功能：刀具以指定的主轴转速和进给速度切削至孔底，然后退刀时仍以切 削进给速度退回。 固定循环指令格式： G98/G99 G85 X Y Z R F； G80； 说明：X Y 为孔中心点坐标； Z： 孔底的位置坐标（绝对值时）从R点到孔底的距离（增量值时）即孔的深 度； G85: 粗镗孔循环指令； G98/G99：表示刀具切削后刀具返回时到达的平面； R：从初始位置到R点位置的距离； F：切削进给速度； G80：取消循环。
Thank you
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任务二 铰孔加工
任务分析
1、图样分析 如图纸所示，零件材料为铝，硬度低，切削力小，铰孔的深度要特别注意修改， 在编写程序加工时要引起重视，同时铰孔的切削用量也要注，在实际加工时，可 在铰刀上涂普通的机油，促进润滑。 根据铰孔练习图制定加工工艺，选择合适的刀具，运用G81、G85等常用指令对平 面进行点孔、扩孔、钻孔、铰孔，并选择合适的量具对工件进行检测。 2、工艺分析 （1）零件装夹方案的确定 毛培备料为80mm×80mm×30mm的正方形铝料，四面已精加工，具有较高的精度， 可采用精密平口钳装夹，选择合适的等高垫铁，夹持10mm左右，工件伸出钳口 20mm左右，使用杠杆百分表找正上表面。 （2）刀具工量具的确定
程序说明 程序号
程序初始化 快速移动到下刀点 Z轴安全高度（测量） 转速S200，进给F50 刀具Z向快速定位 G85粗镗孔固定循环铰孔
铰孔后抬刀 取消固定循环 刀具Z向快速抬刀 主轴停转 程序结束
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课堂小结
5.2铰孔课件
课题二、铰孔加工程序的编制任务描述：掌握铰孔加工固定循环指令G85的指令格式，能够灵活运用该指令编程。
学会正确选用钻孔、铰孔的刀具、夹具，合理选择切削用量。
编写如图所示零件的加工程序，并完成加工。
学习目标：1、熟练掌握铰孔加工固定循环指令G85的指令格式，能够灵活运用该指令编程。
2、学会正确选用钻孔、铰孔的刀具、夹具，合理选择切削用量。
3、会操作机床进行铰孔加工并完成零件。
工作准备：1、刀具：NC中心站、φ9.8麻花钻、φ10铰刀各1把。
2、量具：游标卡尺1把。
3、工具：机用虎钳、对刀棒、量块、虎钳扳手。
4、材料：60×60×50mm的45号钢。
工作任务：天津市第一轻工业学校教师教案项目五、孔加工课题二、铰孔工作任务：例：在X-Y 平面，完成图5.1所示零件加工。
毛坯尺寸为60mm ×60mm ×50mm ，材料为45#。
图5.1相关知识：镗孔循环G85G85指令主要用于精度要求不太高的镗孔加工，它的退刀动作是以进给给速度退出的，可以用于铰孔、扩孔等加工。
1、指令格式：G90 G98G85 X Y Z R F K ；G91 G99G80；2、指令说明（1）在G90或G91指令中，Z坐标值（孔深）有不同的定义：G90（绝对值指令编程）表示孔底的Z坐标（实际孔深），G91（相对值指令编程）表示孔底相对安全高度R点的Z向增量坐标。
（2）G98指令表示刀具返回到初始点平面，G99指令表示刀具返回到R点平面，如图5.2所示：图5.2 （3）X__Y__：孔的定位坐标，指定加工孔的位置；Z__：指定孔底平面的位置，其中要注意是G90方式还是G91方式。
R__：指定R点安全平面的位置；F__：指定孔加工切削进给速度（mm/min）。
该指令为模态指令，即使取消了固定循环，在其后的加工程序中仍然有效；K__：指定孔加工的重复加工次数，（K=1时默认，可以省略不写；K=0时表示机床运动到当前句坐标点，但并不执行循环动作。
教 案(六 在铣床上钻孔、铰孔和镗孔)
教案课程名称：《铣工工艺与技能训练》课程名称：《铣工工艺与技能训练》课程名称：《铣工工艺与技能训练》教学过程及内容提要时间分配及备注钻孔方法在实体材料上用钻头加工孔的方法称为钻孔。
在铣床上，一般使用麻花钻来钻削中、小型工件上的孔和相互位置不太复杂的孔系。
1.孔加工刀具1）麻花钻麻花钻是一种形状复杂的孔加工刀具，如图9-1所示。
它的应用十分广泛，常用来钻削精度较低和表面粗糙度要求不高的孔。
用高速钢钻头加工的孔精度可达IT13～IT11，表面粗糙度可达Ra2.5~6.3μm；用硬质合金钻头加工的孔精度可达IT11～IT10，表面粗糙度可达Ra12.5~3.2μm。
标准麻花钻主要由切削部分、导向部分和刀柄三部分组成。
钻头切削部分由它的切削刃和横刃作为刀具在起切削作用。
导向部分在切削过程中能保持钻头正直的钻削方向，同时具有修光孔壁的作用，并且是切削的后备部分。
刀柄用来夹持和传递钻孔时所需的扭矩和轴向力。
麻花钻上的沟槽起排屑的作用。
2）中心钻中心钻用于孔加工的预制精确定位，引导麻花钻进行孔加工，可以减小误差。
中心钻有A型和B型两种型式。
A型是不带护锥的中心钻，B型是带护锥的中心钻。
加工直径d=1~10 mm的中心孔时，通常采用不带护锥的中心钻，即A型。
A型中心孔只有60°锥孔；工序较长、精度要求较高的工件，一般采用带护锥的中心钻，即B型。
B型中心孔外端有120°锥面，又称保护锥面，用以保护60°锥孔的外缘不被碰坏。
课程名称：《铣工工艺与技能训练》教学过程及内容提要时间分配及备注3）深孔钻一般情况下，孔深与孔径的比值为5～10的孔称为深孔。
加工深孔可用深孔钻。
常用的深孔钻主要有外排屑深孔钻（如枪钻，见图9-3）和内排屑深孔钻（如喷吸钻等等），这里不具体介绍。
深孔加工时会产生以下不利因素：1 不易观测刀具切削情况，只能用听声音及看切屑等手段来判断刀具磨钝情况。
2 切削热不易传散，须采用有效冷却方式。
掌握铰孔的加工工艺与编程
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问题原因
刀具材料选择不当、刀具结构不合理、切削参数设置不当、加工环 境恶劣等。
解决方案
选择高性能刀具材料、优化刀具结构、合理设置切削参数、改善加 工环境等。
预防措施
加强刀具使用前的检查，避免使用有裂纹或损伤的刀具。同时，合理 安排加工顺序，避免刀具在加工过程中受到过大的冲击和振动。
07 实际操作注意事项与安全 规范
选用具有良好冷却、润滑和防锈性能 的冷却液，以减少刀具磨损、降低加 工温度和防止孔壁表面锈蚀。
供给方式优化
根据加工条件和要求，选择合适的冷 却液供给方式，如喷淋、浸泡等，以 确保冷却液充分覆盖刀具和工件表面 。
工艺参数调整策略
初始参数设定
根据经验或参考类似加工案例， 设定初始的切削速度、进给量和
背吃刀量等参数。
预防措施
定期检查铰刀磨损情况，及时更换磨损严重的铰 刀。
表面粗糙度不达标改善措施
问题原因
铰刀刃口不锋利、铰削速 度过低、进给量不稳定、 铰孔余量过大等。
解决方案
修磨或更换铰刀、提高铰 削速度、稳定进给量、控 制铰孔余量等。
预防措施
加强铰刀的日常维护和保 养，保持刃口锋利。
刀具断裂或磨损过快预防策略
操作前准备工作检查清单
01
检查机床各部位是否完好无 损，如有异常应及时报告维 修人员进行维修或更换。
02
确认刀具、夹具、量具等是 否齐全、完好，并按照工艺 要求正确安装和调整。
03
检查加工工件是否符合图 纸要求，如有缺陷或变形 应及时处理或更换。
04
清洁工作区域，保持整 洁，避免杂物或油污对 加工过程造成干扰。
教案-3.5铰孔教案
1.铰削前对孔的要求表面粗糙度＜Ra3.2铰孔前修正孔的直线度误差讨论：如何修正孔的直线度误差？一般需车孔；若车孔苦难,则：中心钻定位→钻孔→扩孔→铰孔2.调整主轴和尾座轴线的同轴度:2.1必须：调整尾座轴线的轴线→主轴和尾座轴线的重合，同轴度＜0.02mm2.2一般精度机床：铰孔时使用浮动套筒。
原理：机用铰刀与机床常用浮动联接→防止铰削时孔径扩大或产生孔的形状误差。
浮动夹头：浮动夹头用于浮动联接铰刀与机床主轴。
锥柄1安装在机床锥孔中，铰刀锥柄安装在锥套2中，挡钉3用于承受轴向力，销钉4可传递扭矩。
由于锥套2的尾部与大孔、销钉4与小孔间均有较大间隙，所以铰刀处于浮动状态。
0.15～0.25mm，精铰余量为0.05～0.15mm。
引导学生复习p53车孔的加工质量引导学生思考，若孔径太小、车孔困难，如何修正？提出问题：若机床精度一般，很难达到这个要求。
讨论如何解决？出示浮动铰刀，进行讲解，有学生分析能否解决这一问题？是如何解决的？3.选择合理的铰削用量3.1切削速度取小些，最好V ＜ 5m/min（补：一般粗铰4～10m/min；精铰1.5～5m/min）V↓，避免积屑瘤和引起振动→Ra↓3.2进给量可取大些，钢料0.2～1mm/r切屑少，且铰刀上有修光刃4.合理选用切削液切削液作用：影响切削液对孔的扩张量及表面粗糙度分析如何影响孔的扩张量？并讨论如何根据铰刀的情况合理利用这一现象？10%～15%乳化液→孔径不易扩大 铰刀磨损油溶性切削→孔径（稍微）扩大 新铰刀铰钢料选用：必须加注充分的切削液，铰削铸铁件可用煤油铰削青铜或铝合金工件，可用L-FD-2轴承油或煤油分析复习p43积屑瘤的避免方法复习切削液的作用：散热以及冲排屑末、减小摩擦、抑制振动和降低表面粗糙度值……由此强调：铰孔时必须使用切削液。
数控铣削编程与加工(FANUC系统)课件4-2
程序说明 取消固定循环 换φ15.8mm钻头
扩孔
换精铰刀
刀具定位并换转速 精铰孔 取消固定循环 程序结束
切削用量推荐值
加工内容 刀具规格
中心钻定位 A2.5中心钻
钻4个孔 Φ11.8mm钻头
铰3个孔 Φ12mm铰刀
扩孔 Φ15.8mm钻头
铰孔
Φ16mm铰刀
刀具 切削速度 进给量 背吃刀量 材料 /（r/min） /(mm/min) (mm)
高速钢
2000
30～50
D/2
高速钢
6பைடு நூலகம்0
50～100
D/2
Ra1.6
16H8
Ra1.6
材料：45 Ra3.2
R40
12
60
铰孔加工实例
一、铰孔循环G85
1．指令格式: G85 X Y Z R F ； 2．指令动作:
G85 G98动作图
应用： 铰孔和扩孔加工； 粗镗孔加工；
G85 G99动作图
3．编程实例 (G85)
O0003；
G90 G94 G80 G21 G17 G54；
铰孔编程示例
二、粗镗孔循环G86、G88和G89
1．指令格式： G86 X Y Z R P F ； G88 X Y Z R P F ； G89 X Y Z R P F ；
2．指令动作：
精度 及表面 质量要 求不高
G86 G99动作图
阶梯孔 的加工
G89 G98动作图 粗镗孔指令动作图
单件 加工
G88动作图
高速钢
200
50～100
0.1
高速钢
500
50～100
2
高速钢
200
《数控铣床编程与操作项目教程》教案模块三课题一
《数控铣床编程与操作项目教程》教案教学过程主要教学内容及步骤教师活动学生活动教学目标【一】导入新课题数控铣床（加工中心）出来进行轮廓的铣削外，还有一个非常重要的用途，那就是孔的加工，特别是加工箱体类零件，主要就是进行钻孔、镗孔等操作。
【二】新授课题1 钻孔[学习目标]1．知识目标①了解孔的类型及加工方法；②了解麻花钻、钻孔工艺及工艺参数选择；③掌握刀具长度补偿指令；④掌握孔加工循环指令。
2．技能目标①掌握浅孔、深孔加工；②掌握循环指令加工浅孔、深孔方法。
[知识学习]一、编程指令1．刀具长度补偿指令（1）指令功能通常在数控铣床（加工中心）上加工一个工件要使用多把刀具，由于每把刀具长度不同，所以每次换刀后，刀具Z方向移动时，需要对刀具进行长度补偿，让不同长度的刀具在编程时Z方向坐标统一。
（2）指令代码教师展示成品，让同学有一个先入为主的印象以及明确的学习目标教师引导学生读懂零件图出示本次课目标讲解刀具长度补偿指令，举例并引导学生思考如何运用指令编程观看成品，思考理解、思考并记录零件图理解学习目标看图、分析、思考、讨论提高学生学习兴趣任务导向明确本次课学习目标了解刀具长度补偿指令及运用表3-1-1 法那克系统与西门子系统长度补偿指令系统法那克系统西门子系统指令代码G43 正向长度补偿G44 负向长度补偿G49 取消长度补偿无刀具长度补偿指令，调用某把刀具及刀具刀沿号时即调用该刀具及该刀沿号的长度补偿值；如：T2 D2即调用T2 刀具D2刀沿号中的长度补偿值，刀具号后不写刀沿号则D1自动生效。
（3）法那克系统指令格式G43 Z HG44 Z HG49或H0其中：H为长度补偿寄存器号，H0中长度补偿值为0。
2．钻孔循环指令（1）指令功能刀具以编程指定的主轴转速和进给速度进行钻孔，直至达到给定的钻削深度，在到达最终钻削深度时可编程一个停留时间，退刀时以快速移动速度退回。
法那克系统G82（G98、G99）西门子系统CYCLE82图3-1-4 钻孔循环动作过程（2）指令格式表3-1-3法那克系统与西门子系统钻孔循环指令老师分析、讲解钻孔循环指令功能、代码并举例分析其运用示例，引导学生了解指令循环动作过程记录、思考并能运用钻孔循环加工指令看图分析、讨论、编程掌握钻孔循环指令功能、代码、格式及运用了解指令循环动作过程系统法那克系统西门子系统指令格式G82 X Y Z RF P K其中：X Y ：孔位X、Y坐标Z ：孔底的位置坐标（绝对值时）从R点到孔底的距离（增量值时）R ：从初始位置到R点位置的距离F ：切削进给速度P ：孔底停留时间K ：重复次数G80 取消循环CYCLE82(RTP，RFP，SDIS，DP，DPR，DTB)循环参数：RTP：返回平面，绝对值RFP：参考平面，绝对值SDIS：安全距离，无符号DP：最终钻深，绝对值DPR：相对于参考平面的最终钻深，无符号DTB：钻深断屑暂停3．深孔钻削循环（1）指令功能当孔较深时，用此循环可使刀具间歇进给到孔的底部，钻孔过程中可从孔中排除切屑，避免切屑阻断麻花钻。
《数控铣床编程与操作项目教程》课件-模块三课题二
G00 Z200
刀具沿Z向抬刀，法那克系统 取消钻孔循环
M00 M09 M30
M00 M09 M30
主轴停，切削液关，程序结 束
[技能训练]
一、加工准备 1．阅读零件图，并检查坯料的尺寸。 2．开机，机床回参考点。 3．输入程序并检查该程序。 4．安装夹具，夹紧工件。 把机用虎钳按要求安装在工作台面上。工件装夹在虎钳上，用垫铁垫起。 5．刀具装夹 本课题共使用了3把刀具，把不同类型的刀具分别安装到对应的刀柄上，注 意刀具伸出的长度应能满足加工要求，不能干涉，并考虑钻头的刚性，然 后按序号依次放置在刀架上。
M3 S1000 M8
主轴正转、转速1000r/min， 切削液开
G90 G54 G00 8.485 Y-8.485 Z10 H02
XG43
G90 G54 G00 X-8.485 Y-8.485 T2 D1 Z10
刀 具 快 速 移 动 到 （ -8.485 ， -8.485 ， 10 ） ， 调 用 长 度 补偿
N0190 N0200
N0210
N0220 N0225 N0230 N0235 N0240 N0245 N0250
N0260
M3 S1200 M8
M3 S1200 M8
设置铰孔转速1200r/min
G90 G54 G00 X-8.485 G90 G54 G00 X-8.485 调用3号刀具长度补偿，刀具
程序
程序内容
段号 （法那克系统）
程序内容 （西门子系统）
说 G90 G54 G80 G49
G17 D1
G40
G90
G54
T1
设置初始状态
N0020 M3 S1000 M8
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任务二铰孔加工
[教学目标]
1.了解数控铣床/加工中心铰削加工的加工过程。
2.掌握数控铣床/加工中心铰削编程基础知识。
[教学重点]
铰孔的编程指令及方法
[教学难点]
铰孔的编程指令及方法
[教学过程]
新课教学
一、铰孔概述
钻孔是在实体材料中钻出一个孔，而铰孔是扩大一个已经存在的孔。
铰孔和钻孔、扩孔一样都是由刀具本身的尺寸来保证被加工孔的尺寸的，但铰孔的质量要高得多。
铰孔时，铰刀从工件孔壁上切除微量金属层，以提高其尺寸精度和减小其表面粗糙度值。
铰孔是孔的精加工方法之一，常用作直径不很大、硬度不太高的工件孔的精加工，也可用于磨孔或研孔前的预加工。
机铰生产率高，劳动强度小，适宜于大批大量生产。
直径在100 mm以内的孔可以采用铰孔，孔径大于100 mm时，多用精镗代替铰孔。
铰孔加工精度可达IT9～IT7级，表面粗糙度一般达Ra1.6～0.8μm。
这是由于铰孔所用的铰刀结构特殊，加工余量小，并用很低的切削速度工作的缘故。
二、铰刀
1. 铰刀的结构
在加工中心上铰孔时，多采用通用的标准机用铰刀。
通用标准铰刀有直柄、锥柄和套式三种。
直柄铰刀直径为φ6mm～φ20mm，小孔直柄铰刀直径为φ1 mm～φ6mm，锥柄铰刀直径为φ10mm～φ32mm，套式铰刀直径为φ25mm～φ80mm。
铰刀分H7、H8、H9三种精度等级。
如图5-10所示，整体式铰刀工作部分包括切削部分与校准部分。
铰刀刀头开始部分称为刀头倒角或“引导锥”，方便刀具进入一个没有倒角的孔。
一些铰刀在刀头设计一段锥形切削刃，为刀具切削部分，承担主要的切削工作，其切削半锥角较小，一般为10～150，因此，铰削时定心好，切屑薄。
校准部分的作用是校正孔径、修光孔壁和导向。
校准部分包括圆柱部分和倒锥部分。
圆柱部分保证铰刀直径和便于测量。
刀体后半部分呈倒锥形可以减小铰刀与孔壁的摩擦。
图5-10 铰刀结构图
2. 铰刀直径尺寸的确定
铰孔的精度主要决定于铰刀的尺寸精度。
由于新的标准圆柱铰刀直径上留在研磨余量，且其表面粗糙度也较差，所以在铰削IT8级精度以上孔时，应先将铰刀的直径研磨到所需的尺寸精度。
由于铰孔后孔径会扩张或缩小，目前对孔的扩张或缩小量尚无统一规定，一般铰刀的直径多采用经验数值，如下所示：
铰刀直径的基本尺寸=孔的基本尺寸
上偏差=2/3被加工孔的直径公差
下偏差=1/3被加工孔的直径公差
例如，铰削φ20H7(
021
.0
+
)的孔，则选用的铰刀直径如下：
铰刀基本尺寸=φ20 mm
上偏差=2/3×0.021 mm=0.014 1 mm
下偏差=1/3×0.021 mm=0.007 mm
因此，选用的铰刀直径尺寸为φ20
014
.0
007
.0
+
+mm。
3. 铰刀齿数的确定
铰刀是多刃刀具，铰刀齿数取决于孔径及加工精度，标准铰刀有4～12齿。
齿数过多，刀具的制造刃磨较困难，在刀具直径一定时，刀齿的强度会降低，容屑空间小，由此造成切屑堵塞和划伤孔壁甚至蹦刃。
齿数过少，则铰削时的稳定性差，刀齿的切削负荷增大，且容易产生几何形状误差。
铰刀齿数可参照表5-8选择。
铰刀的刀齿又分为直齿和螺旋齿两种。
螺旋齿铰刀带有左旋的螺旋槽，这种设计适合于加工通孔，在切削过程中左旋螺旋槽“迫使”切屑往孔底移动并进入空区，但它不适合盲孔加工。
三、铰削用量的选用
1. 铰削余量
铰削余量是留作铰削加工的切深的大小。
通常要进行铰孔余量比扩孔或镗孔的余量要小，铰削余量太大会增大切削压力而损坏铰刀，导致加工表面粗糙度很差。
余量过大时可采取粗铰和精铰分开，以保证技术要求。
另一方面，如果毛坯余量太小会使铰刀过早磨损，不能正常切削，也会使表面粗糙度差。
一般铰削余量为0.1～0.25mm，对于较大直径的孔，余量不能大于0.3mm。
有一种经验建议留出铰刀直径1～3％大小的厚度作为铰削余量（直径值），如，Φ20的铰刀加Φ19.6左右的孔直径比较合适：
20－(20×2／100)=19.6
对于硬材料和一些航空材料，铰孔余量通常取得更小。
2. 铰孔的进给率
四、铰孔循环指令（G85）
铰孔编程时也需要用到固定循环指令。
实际上并没有直接定义的铰孔循环指令。
Fanuc 控制系统中比较合适的循环指令为G85，该指令可实现进给运动“进”和进给运动“出”，且两种运动的进给率相同。
1、指令格式
铰孔循环指令格式如下：
G85 X Y Z R F K ;
其中，X、Y为孔的位置，Z为孔底位置，R为安全平面位置，F为进给速度。
2. 动作分析
G85铰孔循环动作如图5-6所示，刀具在X、Y平面快速定位至孔的上方，然后快速下刀到安全平面，在此处速度由快进转为工进，切削加工到孔底，然后从孔底以工进的速度退回到指定位置（初始平面或安全平面）。
练习过程：
一、布置练习任务
独立完成下图零件的加工
二、老师讲解加工中心自动加工孔系类的操作步骤及方法。
三、学生实操练习
1、以小组为单位，进行零件自动加工练习。
2、教师全程观察学生的练习情况，对不会操作的学生进行个别辅导，对将要进行错误操作学生及时制止并告知其正确的操作方法，保证学生安全操作。