摘要：提出了數控鉆床提高群孔加工效率的新方法。實踐表明：使用電子圖版軟件計算群孔孔心坐標后進行手工宏程序變量編程，使用編程計算機用RS232C 將G 代碼傳給機床數控系統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，使用整體硬質合金內冷鉆頭代替普通麻花鉆頭，合理運用好鉆孔加工循環，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上提高1.5 倍效率。
0 引言
大慶石化分公司機械廠使用沈陽中捷集團生產的ZKY7450×250 雙軸動橋式數控鉆床加工群孔（例如管板孔）已經有13 年的歷史了。加工效率一般比普通鉆床提高1～2 倍。目前，我廠數控技術人員在現有基礎上又提出了一些新方法，這些新方法使數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算群孔孔心坐標，通過手工編制含有變量的宏程序，然后使用編程計算機用RS232C 將G 代碼傳給機床數控系統，鉆直徑大于19 mm、深度超過130 mm 的深孔時，使用硬質合金內冷鉆頭代替普通鉆頭，合理運用好鉆孔加工循環，選擇合理的鉆孔加工路線。實踐表明，這一系列新方法都可以快速提高數控鉆床加工群孔的效率，同時，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算孔心坐標，使用變量進行宏程序編程
我廠目前管板孔編程的方法主要還是通過數控工人利用計算器計算孔心坐標，然后按照固定的鉆孔加工循環編制成一行一行鉆孔循環的程序，如果孔排數越多，則程序越繁瑣，最后通過手工輸入G 代碼的方式來執行數控加工。正常情況下，直徑在1200 mm 到1400 mm 范圍之內的管板編程的時間大約是1 h，輸入G 代碼的時間大約是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，則孔心坐標通過查詢功能，一目了然，再也不用通過計算器進行計算。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，節省了數控系統的內存。通常宏程序要比非宏程序的內容縮減2/3，這縮短了輸入時間，對比如下：
上面%100.1 為宏程序變量編程, %200.1 為普通坐標編程，這兩個編程的內容說明，當孔的排數增大時,宏程變量編程只需要將變量或條件參數改變一下, 程序內容基本上不變；而坐標編程的程序內容則隨孔排數的增多而增大。程序容量增大，不僅占用數控鉆床的內存，而且坐標計算繁瑣，容易出現操作失誤。因此最好采用宏程序編程。但兩者在實際運用中，也要區別對待。對于完整排列的孔（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律，或者部分孔中間有多個槽等隔開（如管板上的隔板槽，為拉筋孔預留的空間等），使有規律排列的孔出現了很多斷檔。另外，鉆難加工的孔時，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，目的只是為了更換新鉆頭后使之在斷續處繼續鉆孔。此時，使用坐標編程明顯更實用。在實際運用中，要根據群孔的實際排列情況，綜合考慮使用哪個程序更好。
圖1 管板孔
2 、使用編程計算機用RS232C 將G 代碼傳給機床數控系統中
如果使用手工輸入程序G 代碼功能，則輸入時間較長，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算機用RS232C 傳給機床數控系統，將零件加工程序全部讀入數控裝置內部的存儲器，加工時再從內部存儲器中逐漸調出進行加工。這個過程只需要幾秒鐘的時間就可以完成操作，非常方便。如果在機床鉆孔時需要輸入程序，則可以利用后臺方式來輸入程序，使加工和輸入在同一時段同時進行，以提高生產效率。
3 、使用硬質合金內冷鉆頭代替普通鉆頭
由于機床主軸設置有強力內冷、拉刀機構，可配備特供內冷刀具，如整體硬質合金內冷鉆頭。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，在鉆深孔時大大提高效率。加工鋼件切削速度能達1000 m/min，當孔直徑大于19 mm、深度小于160 mm 時，使用該類型鉆頭可直接使用G87 鉆孔循環而不必使用反復切削加工的G83 鉆孔循環。使用整體硬質合金內冷鉆頭，采用高轉速、低進給量進行加工，孔的表面粗糙度可以達到Ra1.6 μm，可以省去鉸孔工序。這里需要考慮的就是硬質合金內冷鉆頭磨損后，需要在專用設備上重新磨切削刃，它的費用也是比較高的。所以，對于鉆普通的群孔（如孔的深度小于80 mm，表面粗糙度在Ra6.3 μm 以上）時，都可以使用普通鉆頭代替內冷鉆頭來加工孔。使用硬質合金內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），孔的排列規則,并且批量加工。此時，就需要考慮用硬質合金內冷鉆頭來代替普通鉆頭來加工群孔。
4 、合理運用好鉆孔加工循環
G83———啄式鉆孔加工循環。特點是鉆頭逐次鉆削，逐次退出，以使冷卻液能及時進入孔里，并且能及時把切屑排出。使用普通麻花鉆鉆頭，當孔的深度在130 mm 以上時，經常使用此加工循環，如果鉆頭采用內冷整體硬質合金鉆頭時，孔的深度在160 mm 以上時，才采用G83 循環。G87———帶斷削槽的鉆孔加工循環。其特點是鉆頭鉆進孔一定深度值P 后，例如P=50 mm 后，鉆頭速度不變，但進給暫停，暫停時間可設定的鉆孔加工循環。以前，我們加工深度大于140 mm 的群孔時，經常使用的是G83功能，經過實踐檢驗，前120 mm 深可采用G87 功能，后面深度可才用G83 功能，即兩個功能套用，如同主程序中的子程序一樣，這樣一來，每鉆一個孔，至少節省15 s，按照零件（比如管板）上有1000 個孔計算，則每塊管板節省時間250 min。
5 、選擇合理的鉆孔加工路線
對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床傳動副的反向間隙帶入到進給運動中，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 孔定位的運動方向與1、2、3、4 孔相反，Y 向進給傳動副的反向間隙，會使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，提高生產率。例如將G87 或G83 鉆孔循環中的ER 值盡量設置成不超過0.5 mm，EF值控制在0.5 s 范圍之內。
6 、現場應用
目前，使用以上新舉措已加工群孔類零件（如管板）超過10 t，通過控制內冷鉆頭的轉速和進給量，孔表面粗糙度可以達到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間大大縮短也使加工效率得到了進一步的提高。在加工苯乙烯篩板零件的加工過程中，該零件共有1659 個直徑為7.1 mm 孔，使用電子圖版軟件計算群孔孔心坐標,然后通過使用變量編制G 代碼程序,通過使用編程計算機用RS232C 傳給機床數控系統, 這樣一來，僅僅加工前準備工作就比手工計算孔心坐標和手工輸入G 代碼節省1 d 時間。
7 、結語
通過使用電子圖版軟件計算孔心坐標，并使用變量進行編程, 使用編程計算機用RS232C 將G 代碼傳給機床數控系統中,鉆深孔（深度超過140 mm）時,使用內冷鉆頭代替普通鉆頭加工群孔（例如管板孔），并且運用好G81、G83、G87 加工循環，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，這對于大批量的管板群孔加工，效果尤其明顯。
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