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       摘要：提出了數(shù)控鉆床提高群孔加工效率的新方法。實(shí)踐表明：使用電子圖版軟件計(jì)算群孔孔心坐標(biāo)后進(jìn)行手工宏程序變量編程，使用編程計(jì)算機(jī)用RS232C 將G 代碼傳給機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)來代替低效率的手工G 代碼輸入，鉆直徑大于19 mm、深度超過130 mm 的深孔時(shí)，使用整體硬質(zhì)合金內(nèi)冷鉆頭代替普通麻花鉆頭，合理運(yùn)用好鉆孔加工循環(huán)，選擇合理的鉆孔加工路線。這些新方法能在目前加工群孔基礎(chǔ)上提高1.5 倍效率。

   
 
      0 引言

      大慶石化分公司機(jī)械廠使用沈陽(yáng)中捷集團(tuán)生產(chǎn)的ZKY7450×250 雙軸動(dòng)橋式數(shù)控鉆床加工群孔（例如管板孔）已經(jīng)有13 年的歷史了。加工效率一般比普通鉆床提高1～2 倍。目前，我廠數(shù)控技術(shù)人員在現(xiàn)有基礎(chǔ)上又提出了一些新方法，這些新方法使數(shù)控鉆床加工群孔的效率又提高了1.5 倍。通過使用電子圖版軟件計(jì)算群孔孔心坐標(biāo)，通過手工編制含有變量的宏程序，然后使用編程計(jì)算機(jī)用RS232C 將G 代碼傳給機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)，鉆直徑大于19 mm、深度超過130 mm 的深孔時(shí)，使用硬質(zhì)合金內(nèi)冷鉆頭代替普通鉆頭，合理運(yùn)用好鉆孔加工循環(huán)，選擇合理的鉆孔加工路線。實(shí)踐表明，這一系列新方法都可以快速提高數(shù)控鉆床加工群孔的效率，同時(shí)，孔的位置精度和尺寸精度也隨之提高。

       1、使用電子圖版軟件計(jì)算孔心坐標(biāo)，使用變量進(jìn)行宏程序編程

      我廠目前管板孔編程的方法主要還是通過數(shù)控工人利用計(jì)算器計(jì)算孔心坐標(biāo)，然后按照固定的鉆孔加工循環(huán)編制成一行一行鉆孔循環(huán)的程序，如果孔排數(shù)越多，則程序越繁瑣，最后通過手工輸入G 代碼的方式來執(zhí)行數(shù)控加工。正常情況下，直徑在1200 mm 到1400 mm 范圍之內(nèi)的管板編程的時(shí)間大約是1 h，輸入G 代碼的時(shí)間大約是1 h，總共需要2 h。而利用CAD 軟件（如電子圖版）畫出管板孔排列圖，則孔心坐標(biāo)通過查詢功能，一目了然，再也不用通過計(jì)算器進(jìn)行計(jì)算。利用變量編程，即宏程序編程，大大縮短了鉆群孔程序的總量，節(jié)省了數(shù)控系統(tǒng)的內(nèi)存。通常宏程序要比非宏程序的內(nèi)容縮減2/3，這縮短了輸入時(shí)間，對(duì)比如下：

       上面%100.1 為宏程序變量編程, %200.1 為普通坐標(biāo)編程，這兩個(gè)編程的內(nèi)容說明，當(dāng)孔的排數(shù)增大時(shí),宏程變量編程只需要將變量或條件參數(shù)改變一下, 程序內(nèi)容基本上不變；而坐標(biāo)編程的程序內(nèi)容則隨孔排數(shù)的增多而增大。程序容量增大，不僅占用數(shù)控鉆床的內(nèi)存，而且坐標(biāo)計(jì)算繁瑣，容易出現(xiàn)操作失誤。因此最好采用宏程序編程。但兩者在實(shí)際運(yùn)用中，也要區(qū)別對(duì)待。對(duì)于完整排列的孔（如圖1），利用宏程序編程更方便；如果群孔的排列不是特別有規(guī)律，或者部分孔中間有多個(gè)槽等隔開（如管板上的隔板槽，為拉筋孔預(yù)留的空間等），使有規(guī)律排列的孔出現(xiàn)了很多斷檔。另外，鉆難加工的孔時(shí)，鉆頭更換是常有的事，利用宏程序編程，更換鉆頭，需要更改宏程序參數(shù)，目的只是為了更換新鉆頭后使之在斷續(xù)處繼續(xù)鉆孔。此時(shí)，使用坐標(biāo)編程明顯更實(shí)用。在實(shí)際運(yùn)用中，要根據(jù)群孔的實(shí)際排列情況，綜合考慮使用哪個(gè)程序更好。

                             圖1 管板孔

      2 、使用編程計(jì)算機(jī)用RS232C 將G 代碼傳給機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)中

      如果使用手工輸入程序G 代碼功能，則輸入時(shí)間較長(zhǎng)，而且程序員輸入G 代碼后還需要逐次檢查是否正確。如果采用將編好的程序G 代碼通過使用編程計(jì)算機(jī)用RS232C 傳給機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)，將零件加工程序全部讀入數(shù)控裝置內(nèi)部的存儲(chǔ)器，加工時(shí)再?gòu)膬?nèi)部存儲(chǔ)器中逐漸調(diào)出進(jìn)行加工。這個(gè)過程只需要幾秒鐘的時(shí)間就可以完成操作，非常方便。如果在機(jī)床鉆孔時(shí)需要輸入程序，則可以利用后臺(tái)方式來輸入程序，使加工和輸入在同一時(shí)段同時(shí)進(jìn)行，以提高生產(chǎn)效率。

      3 、使用硬質(zhì)合金內(nèi)冷鉆頭代替普通鉆頭

      由于機(jī)床主軸設(shè)置有強(qiáng)力內(nèi)冷、拉刀機(jī)構(gòu)，可配備特供內(nèi)冷刀具，如整體硬質(zhì)合金內(nèi)冷鉆頭。采用這種鉆頭，由于使高壓冷卻液直接冷卻鉆頭切削刃和排除切屑，在鉆深孔時(shí)大大提高效率。加工鋼件切削速度能達(dá)1000 m/min，當(dāng)孔直徑大于19 mm、深度小于160 mm 時(shí)，使用該類型鉆頭可直接使用G87 鉆孔循環(huán)而不必使用反復(fù)切削加工的G83 鉆孔循環(huán)。使用整體硬質(zhì)合金內(nèi)冷鉆頭，采用高轉(zhuǎn)速、低進(jìn)給量進(jìn)行加工，孔的表面粗糙度可以達(dá)到Ra1.6 μm，可以省去鉸孔工序。這里需要考慮的就是硬質(zhì)合金內(nèi)冷鉆頭磨損后，需要在專用設(shè)備上重新磨切削刃，它的費(fèi)用也是比較高的。所以，對(duì)于鉆普通的群孔（如孔的深度小于80 mm，表面粗糙度在Ra6.3 μm 以上）時(shí)，都可以使用普通鉆頭代替內(nèi)冷鉆頭來加工孔。使用硬質(zhì)合金內(nèi)冷鉆頭的前提條件是：孔的精度高，深度深（一般情況下，深度都要超過100 mm），孔的位置精度高（一般在0.03 mm 內(nèi)），孔的排列規(guī)則,并且批量加工。此時(shí)，就需要考慮用硬質(zhì)合金內(nèi)冷鉆頭來代替普通鉆頭來加工群孔。

      4 、合理運(yùn)用好鉆孔加工循環(huán)

      G83———啄式鉆孔加工循環(huán)。特點(diǎn)是鉆頭逐次鉆削，逐次退出，以使冷卻液能及時(shí)進(jìn)入孔里，并且能及時(shí)把切屑排出。使用普通麻花鉆鉆頭，當(dāng)孔的深度在130 mm 以上時(shí)，經(jīng)常使用此加工循環(huán)，如果鉆頭采用內(nèi)冷整體硬質(zhì)合金鉆頭時(shí)，孔的深度在160 mm 以上時(shí)，才采用G83 循環(huán)。G87———帶斷削槽的鉆孔加工循環(huán)。其特點(diǎn)是鉆頭鉆進(jìn)孔一定深度值P 后，例如P=50 mm 后，鉆頭速度不變，但進(jìn)給暫停，暫停時(shí)間可設(shè)定的鉆孔加工循環(huán)。以前，我們加工深度大于140 mm 的群孔時(shí)，經(jīng)常使用的是G83功能，經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn)，前120 mm 深可采用G87 功能，后面深度可才用G83 功能，即兩個(gè)功能套用，如同主程序中的子程序一樣，這樣一來，每鉆一個(gè)孔，至少節(jié)省15 s，按照零件（比如管板）上有1000 個(gè)孔計(jì)算，則每塊管板節(jié)省時(shí)間250 min。

      5 、選擇合理的鉆孔加工路線

      對(duì)位置精度要求高的孔系加工（如模具定位孔），要注意安排孔的加工順序。以避免鉆頭在孔的定位中將機(jī)床傳動(dòng)副的反向間隙帶入到進(jìn)給運(yùn)動(dòng)中，影響孔的位置精度，如圖2。按圖2（a）的路線，由于使鉆頭在5、6 孔定位的運(yùn)動(dòng)方向與1、2、3、4 孔相反，Y 向進(jìn)給傳動(dòng)副的反向間隙，會(huì)使5、6 孔位置誤差增大；按圖2（b）所示路線，可避免反向間隙的引入。

                                圖2 孔加工路線示意圖

      在保證加工精度和表面粗糙度的條件下，盡量縮短鉆頭走刀路線，減少空行程，提高生產(chǎn)率。例如將G87 或G83 鉆孔循環(huán)中的ER 值盡量設(shè)置成不超過0.5 mm，EF值控制在0.5 s 范圍之內(nèi)。

      6 、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

     目前，使用以上新舉措已加工群孔類零件（如管板）超過10 t，通過控制內(nèi)冷鉆頭的轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量，孔表面粗糙度可以達(dá)到Ra1.6 μm,可以省去鉸孔工序。這不但提高了群孔的加工效率，而且也降低了加工成本。另外，編程和輸入程序的時(shí)間大大縮短也使加工效率得到了進(jìn)一步的提高。在加工苯乙烯篩板零件的加工過程中，該零件共有1659 個(gè)直徑為7.1 mm 孔，使用電子圖版軟件計(jì)算群孔孔心坐標(biāo),然后通過使用變量編制G 代碼程序,通過使用編程計(jì)算機(jī)用RS232C 傳給機(jī)床數(shù)控系統(tǒng), 這樣一來，僅僅加工前準(zhǔn)備工作就比手工計(jì)算孔心坐標(biāo)和手工輸入G 代碼節(jié)省1 d 時(shí)間。

      7 、結(jié)語(yǔ)

      通過使用電子圖版軟件計(jì)算孔心坐標(biāo)，并使用變量進(jìn)行編程, 使用編程計(jì)算機(jī)用RS232C 將G 代碼傳給機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)中,鉆深孔（深度超過140 mm）時(shí),使用內(nèi)冷鉆頭代替普通鉆頭加工群孔（例如管板孔），并且運(yùn)用好G81、G83、G87 加工循環(huán)，選擇合理的鉆孔加工路線，這些新舉措能在目前加工群孔基礎(chǔ)上提高1.5 倍效率。孔的尺寸精度和位置精度也有明顯的提高，這對(duì)于大批量的管板群孔加工，效果尤其明顯。