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數控鑽床提高孔加工效率新方法

數控機床 閱讀(2.46W)

  1、使用電子圖版軟體計算孔心座標,使用變數進行巨集程式程式設計

數控鑽床提高孔加工效率新方法

我廠目前管板孔程式設計的方法主要還是通過數控工人利用計算器計算孔心座標,然後按照固定的鑽孔加工迴圈編製成一行一行鑽孔迴圈的程式,如果孔排數越多,則程式越繁瑣,最後通過手工輸入G 程式碼的方式來執行數控加工。正常情況下,直徑在1200 mm 到1400 mm 範圍之內的管板程式設計的時間大約是1 h,輸入G 程式碼的時間大約是1 h,總共需要2 h。而利用CAD 軟體(如電子圖版)畫出管板孔排列圖,則孔心座標通過查詢功能,一目瞭然,再也不用通過計算器進行計算。利用變數程式設計,即巨集程式程式設計,大大縮短了鑽群孔程式的總量,節省了數控系統的記憶體。通常巨集程式要比非巨集程式的內容縮減2/3,這縮短了輸入時間,對比如下:

上面%100.1 為巨集程式變數程式設計, %200.1 為普通座標程式設計,這兩個程式設計的內容說明,當孔的排數增大時,巨集程變數程式設計只需要將變數或條件引數改變一下, 程式內容基本上不變;而座標程式設計的程式內容則隨孔排數的增多而增大。程式容量增大,不僅佔用數控鑽床的記憶體,而且座標計算繁瑣,容易出現操作失誤。因此最好採用巨集程式程式設計。但兩者在實際運用中,也要區別對待。對於完整排列的孔(如圖1),利用巨集程式程式設計更方便;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,鑽難加工的孔時,鑽頭更換是常有的事,利用巨集程式程式設計,更換鑽頭,需要更改巨集程式引數,目的只是為了更換新鑽頭後使之在斷續處繼續鑽孔。此時,使用座標程式設計明顯更實用。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式更好。

圖1 管板孔

  2 、使用程式設計計算機用RS232C 將G 程式碼傳給機床數控系統中

如果使用手工輸入程式G 程式碼功能,則輸入時間較長,而且程式設計師輸入G 程式碼後還需要逐次檢查是否正確。如果採用將編好的程式G 程式碼通過使用程式設計計算機用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儲存器,加工時再從內部儲存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。如果在機床鑽孔時需要輸入程式,則可以利用後臺方式來輸入程式,使加工和輸入在同一時段同時進行,以提高生產效率。

  3 、使用硬質合金內冷鑽頭代替普通鑽頭

由於機床主軸設定有強力內冷、拉刀機構,可配備特供內冷刀具,如整體硬質合金內冷鑽頭。採用這種鑽頭,由於使高壓冷卻液直接冷卻鑽頭切削刃和排除切屑,在鑽深孔時大大提高效率。加工鋼件切削速度能達1000 m/min,當孔直徑大於19 mm、深度小於160 mm 時,使用該型別鑽頭可直接使用G87 鑽孔迴圈而不必使用反覆切削加工的G83 鑽孔迴圈。使用整體硬質合金內冷鑽頭,採用高轉速、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。這裡需要考慮的就是硬質合金內冷鑽頭磨損後,需要在專用裝置上重新磨切削刃,它的費用也是比較高的。所以,對於鑽普通的群孔(如孔的深度小於80 mm,表面粗糙度在Ra6.3 μm 以上)時,都可以使用普通鑽頭代替內冷鑽頭來加工孔。使用硬質合金內冷鑽頭的前提條件是: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,並且批量加工。此時,就需要考慮用硬質合金內冷鑽頭來代替普通鑽頭來加工群孔。

4 、合理運用好鑽孔加工迴圈

G83———啄式鑽孔加工迴圈。特點是鑽頭逐次鑽削,逐次退出,以使冷卻液能及時進入孔裡,並且能及時把切屑排出。使用普通麻花鑽鑽頭,當孔的深度在130 mm 以上時,經常使用此加工迴圈,如果鑽頭採用內冷整體硬質合金鑽頭時,孔的深度在160 mm 以上時,才採用G83 迴圈。G87———帶斷削槽的鑽孔加工迴圈。其特點是鑽頭鑽進孔一定深度值P 後,例如P=50 mm 後,鑽頭速度不變,但進給暫停,暫停時間可設定的鑽孔加工迴圈。以前,我們加工深度大於140 mm 的群孔時,經常使用的是G83功能,經過實踐檢驗,前120 mm 深可採用G87 功能,後面深度可才用G83 功能,即兩個功能套用,如同主程式中的子程式一樣,這樣一來,每鑽一個孔,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 、選擇合理的鑽孔加工路線

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。以避免鑽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,由於使鑽頭在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,儘量縮短鑽頭走刀路線,減少空行程,提高生產率。例如將G87 或G83 鑽孔迴圈中的ER 值儘量設定成不超過0.5 mm,EF值控制在0.5 s 範圍之內。

  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,通過控制內冷鑽頭的轉速和進給量,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,程式設計和輸入程式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,使用電子圖版軟體計算群孔孔心座標,然後通過使用變數編制G 程式碼程式,通過使用程式設計計算機用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座標和手工輸入G 程式碼節省1 d 時間。

 7 、結語

通過使用電子圖版軟體計算孔心座標,並使用變數進行程式設計, 使用程式設計計算機用RS232C 將G 程式碼傳給機床數控系統中,鑽深孔(深度超過140 mm)時,使用內冷鑽頭代替普通鑽頭加工群孔(例如管板孔),並且運用好G81、G83、G87 加工迴圈,選擇合理的鑽孔加工路線,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,這對於大批量的管板群孔加工,效果尤其明顯。