点钻和钻孔循环指令G81

指令格式：

G81 X_Y_Z_R_F_K_；

该循环用于通常的钻孔加工，如钻中心孔，钻较浅的孔等。

孔加工动作如下：刀具沿着X、Y轴快速定位后，快速移动到R点平面，从R点平面到孔底Z点进行钻孔加工，最后，刀具快速退回到初始平面或R点平面。

点钻、钻孔循环指令G81的两种返回形式如图3-49所示。

【例3-14】 用G81加工图3-50所示的零件上的6个ϕ10mm、深15mm的孔。

O0167；

T01； T01为ϕ10mm钻头

图3-49 点钻、钻孔循环指令G81的两种返回形式

M06；

G90 G54；

G00 G43 H01 Z80.M08；

S700 M03；

N10 G99 G81 X－100.Y100.Z－18.R3.F100；

Y0；

Y－100.；

X100.；

Y0；

G98 Y100.；

G80 M09；

G91 G28 Z0 M05；

M30；

图3-50 G81应用举例

图样中标注为“15”，为什么编程中为“Z－18.”？先看一下图3-51。

图示指出，孔深是指从孔口到孔肩的距离，对刀是把钻头的刀位点钻尖对在工件某表面上，而两者相差一个钻尖伸出量。根据三角函数，很容易求出钻尖伸出量h：

图3-51 孔深和螺纹的有效深度

式中，d为钻头直径，2ϕ为钻头顶角，目前一般出厂产品2ϕ=118°±2°。但一般常用值为100°～140°，对软料取小值，对硬料取大值。所以计算出钻尖伸出量h≈（0.18～0.42）d。

如果是加工通孔，考虑到钻尖伸出量，应有再向下1～3mm的超越距离。

（1）重复次数K的应用 在一些特殊情况下，使用重复次数K可以简化编程。

1）直线上等距排孔的应用。

【例3-15】 如图3-52所示，孔1～8为在同一平面上共线的等间距孔系，孔径均为ϕ8mm，孔深均为30mm，孔1的孔心坐标为（48，26），孔2的孔心坐标为（38，14），其余类推。

按照从1→8的顺序加工，可以有以下几种编程方法。

①如果不用重复次数K编程，程序可以编为：

G90 G57；

G00 G43 H06 Z60.M03 S800；

G99 G81 X48.Y26.Z－33.R2.F100；

X38.Y14.；

X28.Y2.；

X18.Y－10.；

X8.Y－22.；

X－2.Y－34.；

X－12.Y－46.；

X－22.Y－58.；

G80；

……

②如果用重复次数K编程，程序就简单多了，程序可以编为：

G90 G57；

G00 G43 H06 Z60.M03 S800；

G99 G81 X48.Y26.Z－33.R2.F100；

G91 X－10.Y－12.K7；

G90 G80；

……

图3-52 共线等距排孔上K的应用

或者编为：

G90 G57；

G00 G43 H06 Z60.M03 S800；

X58.Y38.； 定位到与第一个孔加工反方向一个孔间距的位置

G91 G99 G81 X－10.Y－12.Z－35.R－58.F100 K8；

G90 G80；

……

或者编为：

G90 G57；

G00 G43 H06 Z60.M03 S800；

G99 G81 X58.Y38.Z－33.R2.F100 K0；定位到与第一个孔加工反方向一个孔间距的位置，但未加工

G91 X－10.Y－12.K8；

G90 G80；

……

以上三段程序都可以完成8个孔的加工。

【例3-16】 如图3-53所示，编写其加工程序。

根据题意，把X－100.0、Y－200.0填入G 56坐标系中，Z值依不同的对刀方法填入。

O1004；

T13 M06；

G56 G90 G00 X－10.Y0 M08； X值向前一个孔间距，Y可以是距离孔心较近的值

G43 H13 Z50.M03 S800；

N10 G99 G81 Y20.G91 X30.Z－13.R－48.F100 K5；加工从下向上数第1行

图3-53 重复次数K的应用举例

注意：“N10 G99 G81 Y20.G91 X30.Z－13.R－48.F100 K5；”这段程序里，由于G90和G91的位置先后不同，“Y20.”是G90方式，而“X30.Z－13.R－48.”是G91方式。

2）圆周上等角度孔系的应用。

【例3-17】 如图3-54所示，在法兰盘上经常会有这样的孔：圆周上的孔1～8为均布孔，孔径为ϕ10mm，孔深为25mm，孔心在坐标系中所对应的角度分别为15°、60°、105°、150°、195°、240°、285°、330°，根据三角函数，得出孔心在直角坐标系中的坐标为：

式中，r为孔心所共的圆的半径，θ为孔心与所共的圆的圆心的连线与＋X轴所成的角度。

则按照从孔1→8的顺序，编程为：

G55 G90；

G00 G43 H06 Z60.M03 S700；

G99 G81 X77.274 Y20.706 Z－29.R2.F100 M08； 加工孔1

X40.Y69.282； 加工孔2

X－20.706 Y77.274； 加工孔3(www.xing528.com)

X－69.282 Y40.； 加工孔4

X－77.274 Y－20.706； 加工孔5

X－40.Y－69.282； 加工孔6

X20.706 Y－77.274； 加工孔7

X69.282 Y－40.； 加工孔8

G80；

图3-54 圆周上等角度间距上K的应用

想求出孔心在直角坐标系中的坐标，需要用到三角函数，而15°、60°是特殊角度：，；cos60°=0.5，。如果不是特殊角度，需要用科学型计算器才能算出其正弦、余弦值。

如果手头没有科学型计算器，很难求出孔心的确切位置，由于其孔心位置在直角坐标系下的坐标是非线性变化的，更别提用K编程了。但其孔心在坐标系中与＋X轴所成角度的增量是线性变化的，而换一种坐标系来描述这些孔心的位置坐标就可以用K来编程了。

（2）极坐标系指令G16 在平面内取一个定点O，称为极点，引一条射线OX，称为极轴，再选定一个长度单位和角度的正方向（通常取逆时针方向）。对于平面内任何一点M，用ρ表示线段OM的长度，θ表示从OX到OM的角度，ρ称为点M的极径，也即点M到O的半径r，θ称为点M的极角，有序数对（ρ，θ）就称为点M的极坐标，这样建立的坐标系称为极坐标系，详情可参阅互联网上的相关介绍。极坐标系示意图如图3-55所示。

图3-55 极坐标系示意图

极坐标和直角坐标的转换：

极坐标系中的两个坐标（ρ，θ），可以由下面的公式转换为直角坐标系下的坐标值：

直角坐标系中的两个坐标（x，y），可以由下面的公式转换为极坐标系下的坐标值：（若x=0，y为正数，则θ=90°；若x=0，y为负数，则θ=270°）

说到这里，很多人觉得极坐标离我们很遥远。其实，它就在我们身边，而且比比皆是。举个例子，生活中经常遇到有人打听路：

问：“您好师傅！麻烦一下，我想去台儿庄，请问应该怎么走？”

答：“你顺着这条路下正南，走20里路就到了。”

其实，这里的“20里”就是极坐标系里的极径ρ，这里的“正南”就是极坐标系里的极角度θ。

指令格式：

……

G15； 取消极坐标系

在加工中心上，如何规定极径ρ和极角度θ呢？以构成极坐标指令的平面的第1轴为极坐标的半径ρ，平面的第2轴为极坐标的极角度。依右手直角坐标系，从垂直于构成极坐标系平面的第三轴的正方向向负方向看，从指定极坐标指令的平面的第1轴的正方向，沿逆时针方向的角度为正角度，沿顺时针方向的角度为负角度。

即G17平面的X轴、G18平面的Z轴、G19平面的Y轴，为极坐标的半径；G17平面的Y轴、G18平面的X轴、G19平面的Z轴，为极坐标的极角度。

1）将工件坐标系的原点设为极坐标的中心时。以绝对值指定半径值，工件坐标系的原点称为极坐标的中心，即极点。但是，在使用局部坐标系G52指令时，局部坐标系的原点称为极坐标的中心。为了避免出错，建议采用将工件坐标系的原点设为极坐标的中心这种方式来指定G16指令，即用绝对值指定半径值，如图3-56所示。

图3-56 以绝对值指定极坐标的极径

介绍完了极坐标系，再看图3-54中的8个孔，按照孔1→8的顺序，编程就简单多了。如果半径值和角度均为绝对指令时，编程如下：

G17 G16 G90 G55；

G00 G43 H06 Z60.M03 S700；

G99 G81 X80.Y15.Z－29.R2.F100；

Y60.；

Y105.；

Y150.；

Y195.；

Y240.；

Y285.；

Y330.；

G15 G80；

……

如果半径值为绝对指令而角度为增量指令，编程如下：

G17 G16 G90 G55；

G00 G43 H06 Z60.M03 S700；

G99 G81 X80.Y15.Z－29.R2.F100；

G91 Y45.K7；

G15 G80 G90；

……

2）将当前位置设为极坐标的中心时。以增量值指定半径值，当前位置即被设为极坐标的中心，如图3-57所示。

图3-57 以增量值指定极坐标的极径

【例3-18】 如图3-58所示，编写其程序。

①如果编程如下：

G54 G90 G00 X0 Y0 M03 S800；

G43 H07 Z60.M08；

G17 G16；

G99 G81 G91 X20.Y45.Z－22.R－58.F140 K8；

G90 G15 G80；

……

则刀具会在点1→8顺序钻孔，各孔孔心的X、Y坐标依次分别为（14.142，14.142），（14.142，34.142），（0，48.284），（－20，48.284），（－34.142，34.142），（－34.142，14.142），（－20，0），（0，0），8个孔孔心共圆，圆心为，直径为d=a/sin（180°/n）=20mm/sin22.5°=52.2625mm（a为正多边形的边长，n为边数）。

图3-58 以增量值指定半径值应用举例

②或者使用G52局部坐标系编程，程序如下：

G54 G90 M03 S800；

G52 X－10.Y24.142；

G43 H07 Z60.M08；

G17 G16；

G99 G81 X26.131 Y－22.5 Z－20.R2.F140；

G91 Y45.K7；

G90 G15 G80；

G52 X0 Y0；

……

类似于①的情况，如果沿逆时针2→1→8→3的方向钻这8个孔，则应把坐标系的X、Y移动到点3的位置上，Y轴在原位置基础上加上24.142，钻孔程序为“G99 G81 G91 X20.Y－45.Z－22.R－58.F140 K8；”，则加工的8个孔孔心的X、Y坐标依次分别为（14.142，－14.142），（14.142，－34.142），（0，－48.284），（－20，－48.284），（－34.142，－34.142），（－34.142，－14.142），（－20，0），（0，0），圆心坐标为，直径为mm。

那么类似于②，程序为：

G54 G90 M03 S800；

G52 X－10.Y－24.142；

G43 H07 Z60.M08；

G17 G16；

G99 G81 X26.131 Y22.5 Z－20.R2.F140；

G91 Y－45.K7；

G90 G15 G80；

G52 X0 Y0；

……

3）极坐标方式下半径编程。在极坐标方式下，用R指令来指定圆弧插补、螺旋插补（G02、G03）的半径。

【例3-19】 如图3-59所示，编写其程序。

G16；

G02 X100.Y90.R100.F200；

或者编写为：

G52 X100.Y100.；

G16；

G02 X100.Y180.R100.F200；