基于兄弟銑床深小孔宏程序的編制及應用

吳祥忠，劉 選

(貴州航天電器股份有限公司，貴州貴陽550009)

1 引言

兄弟公司銑床系統提供了8種固定循環鉆孔功能，即 G73、G81 ～G83、G173、G181 ～G183，對于一般工件孔的加工來說基本上可以滿足。但是，這些固定循環功能仍可以進行某些改進，以適應某些特殊工件加工的要求，提其高加工精度。在進行深孔加工時，我們希望按照自己想要的規律控制每次的鉆孔的深度及進給量，以改善加工條件，使高效加工與加工安全性這對互相矛盾體達到完美的結合。

2 存在的問題與解決措施

2.1 存在的問題

圖1所示為公司的某型產品的典型基座，材料為PPS，主要采用兄弟銑床提供固定循環功能(G83)程序來進行鉆孔加工，但G83固定循環不能根據每次鉆孔的深度進行調整，加工過程中刀具損耗較大，生產效率低，即在G83固定循環中，每次鉆孔深度都是固定的。對于深孔加工來說，隨著孔深度的增加，排屑越來越困難，如按開始時選擇合適的循環鉆孔深度，鉆孔接近孔底部時，鉆孔產生的切屑過長得不到及時排出，冷卻液很難流進，如按孔底的加工要求選擇循環鉆孔深度，加工眾多的基座孔會嚴重影響加工效率。

圖1 基座設計圖

2.2 解決措施

經過對兄弟銑床編程說明書及查詢相關宏程序資料，發現利用宏程序可以實現這種功能，鉆孔的變化可以采用等差數列實現，即每次減少一個定值;也可以采用等比級數實現，即每次減少的比例相等。但不管哪種方法，對最小鉆孔深度都應該有一個限制，達到此值時，就不再減小，以保證起碼的加工效率。

經過對基座零件結構進行深入分析，我們提出一種基于兄弟銑床數控系統的用戶宏程序功能進行深小孔鉆削加工程序的方法。該方法能夠實現以遞減方式進給的深孔鉆削加工，降低刀具成本，提高生產效率。遞減方式進給的原理如圖2所示。為了適應基座孔系的加工，我們采用宏程序模態調用指令G66編程，每次加工孔前，先按照孔的尺寸和加工工藝要求，參照表1中變量的含義，在主程序中設置工藝參數。

主程序O0510和宏程序O0511的編制如下:

O0510;(主程序)

G54 G90 G00X0.Y0.Z100.;(設定工件坐標)

M03 S1000;(主軸正轉，轉速為1000r/min)

Z30.M08;(快速移動到安全平面，冷卻液開)

G00 X－4.9Y13.05;(快速移動到第1孔位置)

G66 P0511 Z － 20.R2.Q6.D1.S0.3 T0.1 F150;(模態調用宏程序)

G00 X 4.9;(孔2:)

…

G67 M09;(取消宏程序模態調用，冷卻液關)

…

M30;

O0511;(宏程序)

#7=1;(每次進給前的緩沖高度1mm)

#9=150;(切削的進給速度150mm/min)

#17=6;(第一次鉆孔深度6mm)

#18=2;(R參考點坐標2mm)

#19=0.3;(鉆孔深度每次遞減比例0.3)

#20=0.5;(最小鉆孔深度比例0.1)

#26=－20;(孔的深度－20mm)

G00 Z#18;(快移至R參考點)

#16=#17;(第一次鉆孔深度)

#1=#17*#20;(最小鉆孔深度)

#4=#18－#17;(第一次鉆孔完畢時Z坐標)

#27=#4－#26;(第一次鉆孔完畢時剩余的孔深度)

WHILE［#27 GT 0］DO 1;(如果未鉆削到孔深度時則執行循環1)

G01 Z#27 F#9;(鉆削進給到上一次鉆孔深度)

G00 Z#18;(快速返回至R參考點)

Z［#4+#7］;(快移接近未鉆表面)

#16=#16*#19;(鉆孔深度遞減)

IF［#16 GE#1］GOTO 10;(如果鉆孔深度大于最小鉆孔深度，執行N10)

#16=#1;(鉆孔深度取最小值)

N10#4=#4－#16;(鉆孔目標的Z坐標依次降低)

#27=#27－#16;(剩余孔深依次減小)

END 1;(剩余孔深不足1次鉆孔時，循環1結束)

G01 Z#26;(鉆至孔底)

G00 Z30;(抬刀至安全高度)

M99;(宏程序結束并返回主程序)

圖2 G83深孔鉆削固定循環與遞減方式進給鉆孔循環的原理圖

表1 變量賦值

由于采用兄弟銑床提供宏程序編制深小孔鉆削程序的本體及主程序的難度較高，對編程人員提出了比較苛刻的要求，但對操作人員來說，只要能夠讀懂表1中的變量賦值的含義和會選擇合適的鉆孔工藝參數，并對已有的主程序自變量地址重新賦值就能完成深小孔鉆削程序的修改，輕松地完成深孔加工。

3 工藝性能比較

經過機加現場的實際加工驗證，采用基于兄弟銑床宏程序編程的遞減方式進給的工藝加工基座深小孔時，冷卻與排屑狀況得到明顯改善，可以減小刀具損耗，提高生產率。兩種方法的工藝性能對比如表2所示。

4 結論

采用基于兄弟銑床宏程序編程的遞減方式進給的深小孔鉆削的加工工藝方案，可以有效地解決基座的深小孔鉆削過程中冷卻不良與排屑困難問題，降低了刀具損耗，提高了生產效率。

［1］ 陳海舟.數控銑削加工宏程序及應用實例［M］.北京:機械工業出版社，2006.

［2］ 任曉虹.數控編程技術及應用［M］.北京:國防工業出版社，2010.