数控钻镗编程时,数值计算比较简单,程序中只需要给出被加工孔的中心位置、孔的深度及孔在加工过程中刀具的几个关键位置就可以了。一般,一条加工指令仅完成一个加工动作,但孔的加工需要一套连续的几个固定动作才能完成。

孔循环一般包括6 个动作:在XY 面定位;快速移动到R 平面;孔加工;孔底动作;返回到R 平面;返回到起始点。如图5-14所示。

图5-14　孔循环动作

对孔加工中的这些典型的固定的几个连续动作,数控系统均以子程序的形式事先存储在子程序存储器中,在需要时可用一组“固定循环”指令代码去调用相应的子程序,执行不同的孔加工操作,使孔加工程序大大简化。孔加工固定循环名称见表5-2。

表5-2　孔加工固定循环

对孔加工固定循环指令的执行有影响的指令主要有G90/G91 及G98/G99 指令。图5-15示意了G90/G91对孔加工固定循环指令的影响。

图5-15　G90/G91对孔的影响

G98/G99决定固定循环在孔加工完成后返回R 点还是起始点,G98模态下,孔加工完成后Z 轴返回起始点;在G99模态下则返回R 点。

一般地,如果被加工的孔在一个平整的平面上,我们可以使用G99指令,因为G99模态下返回R 点进行下一个孔的定位,而一般编程中R 点非常靠近工件表面,这样可以缩短零件加工时间,但如果工件表面有高于被加工孔的凸台或筋时,使用G99时非常有可能使刀具和工件发生碰撞,这时,就应该使用G98,使Z 轴返回初始点后再进行下一个孔的定位,这样就比较安全。参见图5-16。

图5-16　G98/G99指令

1.固定循环指令格式

在G73/G74/G76/G81～G89后面,给出孔加工参数,格式如下:

G98/G99 G_X_ Y_Z_R_P_ Q_L_F_

G98 表示自动抬高至初始平面高度;

G99 表示自动抬高至安全平面高度;

G 为G73、G74、G76、G81～G89 中的任一个代码;

X 和Y 为孔中心位置坐标;

Z 为孔底位置或孔的深度;

R 为安全平面高度;

P 为刀具在孔底停留时间,用于G76、G82、G88、G89,单位:ms;

Q 为深孔加工(G73、G83)时,每次钻削的进给深度,镗孔(G76、G87)时,刀具的横向偏移量,Q 的值永远为正值;

L 为子程序调用次数,L0 时,只记忆加工参数,不执行加工,只调用一次时,L1 可以省略;

F 为钻孔的进给速度。

2.固定循环指令简介

(1)浅孔加工指令

浅孔加工包括用中心钻钻定位孔、用钻头钻浅孔、用锪刀锪沉头孔等,指令有G81、G82两个。

1)G81主要用于定位孔和一般浅孔加工。

编程指令:G81 X_ Y_Z_R_F_

加工过程如图5-17所示,刀具在当前初始平面高度快速定位。至孔中心X_Y_;然后沿Z 轴的负向快速降至安全平面R 的高度;再以进给速度F 钻削,钻至孔深Z 后,快速沿Z 轴的正向退刀。

图5-17　G81指令

例题5-5:如图5-18所示,图中有4个φ10mm 浅孔的数控加工程序,零件坐标原点位于零件上表面对称中心,孔深14mm 即可,起始位置位于零件坐标系(0,0,200)处。

图5-18　G81例题

2)G82 主要用于锪孔。

所用刀具为锪刀或锪钻,是一种专用刀具,用于对已加工的孔刮平端面或切出圆柱形或锥形深头孔。

G82 X_ Y_Z_R_P_F_

其加工过程与G81 类似,唯一不同的是,刀具在进给加工至深度Z 后,暂停P 秒,然后再快速退刀,多用在加工深头孔。

(2)深孔加工指令

深孔加工固定指令有两个——G73 和G83,分高速深孔加工和带排屑的深孔加工。

1)G73 为高速深孔加工指令

G73 X_ Y_Z_R_ Q_F_

其固定循环指令动作如图5-19所示,高速深孔加工采用间断进给,有利于断屑、排屑。

每次进给钻孔深度为Q,一般取3～10mm,末次进刀深度≤Q。

d 为间断进给时的抬刀量,由机床内部设定,一般为0.2～1mm。

图5-19　G73指令

2)G83 为带排屑深孔加工指令

G83 X_ Y_Z_R_ Q_F_

其固定循环指令动作如图5-20所示。G83与G73的区别在于:G73每次以进给速度钻进Q 深度后,快速抬高d,再由此处以进给速度钻孔至第二个Q 深度,依次重复,直至完成整个深孔的加工;而G83则是在每次进给钻进一个Q 深度后,均快速退刀至安全平面高度,然后快速下降至前一个Q 深度之上d 处,再以进给速度钻孔至下一个Q 深度。

(www.daowen.com)

图5-20　G83指令

(3)螺纹加工指令

螺纹加工指令有两个——G74 和G84。它们分别用于左螺纹加工和右螺纹加工。

1)G74 为左螺纹加工指令

G74 X_ Y_Z_R_F_

G98 返回R 安全平面

G99 返回初始平面

其固定循环动作如图5-21所示,丝锥在初始平面高度快速平移至孔中心X、Y 处,然后再快速下降至安全平面R 高度,反转启动主轴,以进给速度(导程/转)F 切入Z 处,主轴停转,再正转启动主轴,并以进给速度退刀至R 平面,主轴停转,然后快速抬刀至初始平面。

图5-21　G74指令

2)G84 为右螺纹加工指令

G84 X_ Y_Z_R_F_

其固定循环动作如图5-22所示,与G74不同的是,在快速降至安全平面R 后,正转启动主轴,丝锥攻入孔底后停转,再反转退刀。

图5-22　G84指令

(4)镗孔加工指令

1)G85、G86、G88、G89 为粗镗循环指令

其格式为

G85 X_Y_Z_R_F_

其固定循环动作如图5-23所示。在初始高度,刀具快速定位至孔中心X_Y_,接着快速下降至安全平面R_处,再以进给速度F_镗至孔底Z_,然后以进给速度退刀至安全平面,再快速抬至初始平面高度。

G86 参数格式与G85 相同,如图5-24 所示,与G85 固定循环动作不同的是,当镗至孔底后,主轴停转,快速返回安全平面(G99 时)或初始平面(G98 时)后,主轴重新启动。

图5-23　G85指令

图5-24　G86指令

G88X_ Y_Z_R_P_F_

其固定循环动作与G86 类似,不同的是,刀具在镗至孔底后,暂停P_秒,然后主轴停止转动,退刀是在手动方式下进行。

G89 X_ Y_Z_R_P_F_

其固定循环动作与G85 的唯一差别是在镗至孔底时暂停P_秒。

2)G76 为精镗循环指令

精镗循环与粗镗循环的区别是:刀具镗至孔底后,主轴定向停转,并反刀尖偏移,使刀具在退出时刀具不划伤精加工孔的表面。

其指令参数格式为

G76 X_ Y_Z_R_ Q_P_F_

其固定循环动作如图5-25 所示,镗刀在初始平面高度快速移至孔中心X_Y_,再快速降至安全平面R_,然后以进给速度F_镗孔至孔底Z_,暂停P_秒,然后刀具抬高一个回退量d,主轴定向停止转动,然后反刀尖方向快速偏移Q_,再快速抬刀至安全平面(G99 时)或初始平面(G98 时),再沿刀尖方向平移Q_。

图5-25　G76指令

3)G87 为背镗(又称反镗)循环指令

背镗中的镗孔进给方向与一般孔加工方向相反,一般加工时,刀具主轴沿Z 轴负向向下加工进给,安全平面R 在孔底Z 的上方,如图5-26 所示;背镗时,刀具主轴沿Z 轴正向向上加工进给,安全平面R 在孔底Z 的下方。

其指令参数格式为

G87 X_ Y_Z_R_ Q_P_F_

其固定循环动作如图5-26 所示,刀具在初始平面高度快速移至孔中心X_Y_,主轴定向停转,然后快速沿反刀尖方向偏移Q_,再沿Z 轴负向快速降至安全平面R_,然后沿刀尖正向偏移Q_值,主轴正转启动,再沿Z 轴正向以进给速度向上反镗至孔底Z_,暂停P_秒,然后沿Z 轴负向回退d,主轴定向停转,反刀尖方向偏移Q_,并快速沿Z 轴正向退刀至初始平面高度,再沿刀尖正向横移Q_回到初始孔中心位置后,主轴再次启动。

图5-26　G87指令

(5)使用固定循环指令注意事项

1)固定循环指令是模态变量

G73、G74、G76、G81～G89 等固定循环指令均具有长效延续性能,在未出现G80(取消固定循环指令)及01 组的准备功能代码G00、G01、G02、G03 代码时,其固定循环指令一直有效;固定循环指令中的参数除L 外也均具有长效延续性能,如果加工的是一组相同孔径,相同孔深的孔时,仅需给出新孔位置X_、Y_的变化值,而Z_、R_、Q_、P_、F_均无须重复给出,一旦取消固定循环指令,其参数的有效性也随之结束,X_、Y_、Z_恢复至三轴联动的轮廓位置控制状态。

2)孔中心位置的确定

在调用固定循环指令时,其参数没有X、Y 时,孔中心位置为调用固定循环指令时刀心所处的位置。

3)固定循环指令的重复调用

在固定循环指令的格式中,L_是表示重复调用次数的参数,如果有孔间距相同的若干相同的孔需要加工时,在增量输入方式(G91)下,使用重复调用次数L 来编程,可使程序大大简化,如指令为

G91 G99 G81 X50.0 Z－20.0 R－10.0 L6 F50

但是重复调用参数L_不宜在加工螺纹的G74 或G84 指令中出现,因为在刀具回到安全平面R 或初始平面时要反转,需要一定的时间,如果用L 来进行多孔操作,要估计主轴的启动时间。如果时间估计不足,可能会造成错误操作。

例题5-6:用φ10mm 的钻头钻图5-27所示的4 个孔。若孔深为10mm,用G81 指令;若孔深为40mm,用G83 指令。试用循环方式编程。

图5-27　循环方式编程例题