宏程序在數控銑削深孔加工中的應用

陽群英 汪云岳

摘要：在數控銑床、加工中心上，利用宏程序編制深孔鉆削程序，利用不斷變化的切削深度，提高加工的效率，并能輕松排屑、保護刀具。

關鍵詞：宏程序;數控銑削;深孔加工;

1.深孔加工的概況

孔加工分為淺孔加工和深孔加工兩類，一般規定孔深L和孔徑d之比：L/d ﹤5的孔稱為淺孔;L/d ﹥5的孔稱為深孔; L/d ﹥100的稱為超深孔。其中深孔鉆削加工（孔深和孔徑的比值﹥10）在機械加工領域中占有非常重要的地位，約占孔加工量的40%以上。如：液壓機械行業的閥類、泵體等部件的加工; 汽車行業的發動機缸體、供油系統零件和轉向軸等零件的加工等。深孔加工的最大的缺點就是散熱和排屑困難。解決深孔鉆削時，散熱和排屑困難，保護刀具，提高生產效率，成為深孔鉆削的研究方向。

2.數控銑削深孔加工固定循環指令的局限

數控銑床、加工中心上加工的深孔零件，在機加工領域極具代表性。就工件加工工藝而言，應盡量減少裝夾帶來的誤差，減少額外的準備時間，提高效率。在鉆深孔φ8mm的時候由于鉆頭難以冷卻，鐵屑難以排出，會造成鉆頭壽命減短，卡屑，嚴重會斷鉆頭。若單獨買一臺深孔鉆機床，或配一套完整的深孔鉆系統和一支高品質的硬質合金槍鉆，會增加額外的費用。就工件的編程而言，先進的數控銑床、加工中心系統會有深孔鉆削的模塊指令，但在一般的數控銑床、加工中心上鉆削深孔常用的是固定循環指令G73和G83。G73指令通過Z軸方向的啄式進給，較容易地實現斷屑，但排屑差，如圖1a所示;G83指令同樣通過Z軸方向的啄式進給來實現斷屑，排屑效果較G73好，如圖1b所示。其中指令中的Q值是指每一次的加工深度，一旦設定為定值，指令執行過程中不可改變。這樣設定的Q值，設定大了，影響深孔后期鉆削的斷屑與排屑及鉆頭散熱;設定小了，又影響深孔前期鉆削的效率。

3.宏程序在數控銑削深孔加工中的應用

3.1? ?變量Q值

為了解決深孔鉆削的斷屑與排屑，鉆頭的冷卻，保護刀具使用壽命，提高生產效率，可以利用宏程序編制深孔鉆削的程序來實現。在宏程序里將Q值設為變量，如圖1c所示。剛開始加工時，刀具散熱和排屑較容易，一次性切深Q值可以給大些;隨著鉆孔深度的增加，刀具散熱和排屑困難，一次性切深Q值應給小些。Q值的設定隨著孔徑深度的增加而遞減。

3.2? 舉例描述鉆深孔循環動作

現舉例說明用宏程序編制深孔鉆削的程序，如圖2所示，在硬度為HB≥100的ZL111上，鉆φ8mm的孔，孔長為147mm，其表面粗糙度為Ra6.3um。此孔的孔深和孔徑的比值>10，且加工的表面質量要求較高，一般的鉆頭和G73、G83指令，難以達到理想效果。現可選用φ8mm的加長的硬質合金鉆頭及編制宏程序實現。為防止鉆孔引偏，先用中心鉆打定位孔，再調φ8mm的加長硬質合金鉆頭鉆孔。剛開始使用大進給15mm以上，提高加工的效率;之后快速退刀到R點平面Z2mm的地方，帶出鋁屑，冷卻鉆頭，再快速進刀到離上次鉆削深度d=1mm的位置繼續鉆孔;每次鉆孔進給深度Q都遞減，直至5mm，使剩余部分順利斷屑排屑，不影響零件表面質量;重復同一動作，直到完成深孔鉆削。鉆深孔宏程序流程圖如圖3所示。

3.3? 數控程序與注釋

程序 注釋

…… 鉆中心孔程序省

M06T02 ; 調φ8mm的鉆頭

G54G0X0Y0;

G43H02G00Z100.M07;

M03S2000;

#1=0; Z向賦值

#4=15; Q賦值

N5WHILE[#1GT[-150]]DO1; 如果#1大于-150mm，循環1繼續，考慮鉆頭前面有錐度，多鉆深3mm

#2=#1+1; d值的設定，距上次切? 削孔底平面1mm的地方

#3=#1-#4; 每一次鉆孔的深度Q值的設定

G00Z#2; 快速進給到Z向距上次切削孔底平面d處

G01Z#3F80; 從d點處快進變成工進，工進距離為#3

G00Z2; 當鉆完一個深度退刀到R點平面，Z2的地方

G04X1.; 暫停1秒，讓鉆頭冷卻

#1=#1-#4; Z向下一進給深度

IF[#4LE5]GOTO5; 如果#4小于等于5mm，則程序跳轉至N5程序段

#4=#4-1; Q值的計算

END1;

……

4.結束語

實踐證明，利用宏程序編制鉆削深孔的程序， 將Q值設為變量，剛開始取大值，隨著鉆孔深度的增加而減小的編程方式，對于孔深和孔徑的比值﹥10的深孔加工，能有效地斷屑與排屑，冷卻鉆頭，保護刀具壽命，提高生產效率。

參考文獻：

[1]沈建峰.數控機床編程與操作M.北京：中國勞動社會出版社，2005

[2]李宏勝.機床數控技術及應用M.北京：高等教育出版社，2001

[3]馬幼祥.機械加工基礎M.北京：機械工業出版社，1995