深孔加工的編程及技巧

發(fā)布日期:2012-11-18    蘭生客服中心    瀏覽:3945

在數(shù)控加工中常遇到孔的加工,如定位銷孔、螺紋底孔、挖槽加工預(yù)鉆孔等。采用立式加工中心和數(shù)控銑床進(jìn)行孔加工是最普通的加工方法。但深孔加工,則較為困難,在深孔加工中除合理選擇切削用量外,還需解決三個(gè)主要問(wèn)題:排屑、冷卻鉆頭和使加工周期最小化。本文將從編程方面討論解決有關(guān)深孔加工的主要問(wèn)題。

一、深孔加工的編程指令及自動(dòng)編程

1. 深孔加工指令格式

大多數(shù)的數(shù)控系統(tǒng)都提供了深孔加工指令,這里以FANUC系統(tǒng)為例來(lái)進(jìn)行敘述。FANUC系統(tǒng)提供了G73和G83兩個(gè)指令:G73為高速深孔往復(fù)排屑鉆指令,G83為深孔往復(fù)排屑鉆指令。其指令格式為:

式中 X、Y——待加工孔的位置;

Z——孔底坐標(biāo)值(若是通孔,則鉆尖應(yīng)超出工件底面);

R——參考點(diǎn)的坐標(biāo)值(R點(diǎn)高出工件頂面2~5mm);

Q——每一次的加工深度;

F——進(jìn)給速度(mm / min);

G98——鉆孔完畢返回初始平面;

G99——鉆孔完時(shí)返回參考平面(即R點(diǎn)所在平面)。

2.深孔加工的動(dòng)作

深孔加工動(dòng)作是通過(guò)Z軸方向的間斷進(jìn)給,即采用啄鉆的方式,實(shí)現(xiàn)斷屑與排屑的。雖然G73和G83指令均能實(shí)現(xiàn)深孔加工,而且指令格式也相同,但二者在Z向的進(jìn)給動(dòng)作是有區(qū)別的,圖1和圖2分別是G73和G83指令的動(dòng)作過(guò)程。

圖1 G73指令動(dòng)作過(guò)程

圖2 G83指令動(dòng)作過(guò)程

從圖1和圖2可以看出,執(zhí)行G73指令時(shí),每次進(jìn)給后令刀具退回一個(gè)d值(用參數(shù)設(shè)定);而G83指令則每次進(jìn)給后均退回至R點(diǎn),即從孔內(nèi)完全退出,然后再鉆入孔中。深孔加工與退刀相結(jié)合可以破碎鉆屑,令其小得足以從鉆槽順利排出,并且不會(huì)造成表面的損傷,可避免鉆頭的過(guò)早磨損。

G73指令雖然能保證斷屑,但排屑主要是依靠鉆屑在鉆頭螺旋槽中的流動(dòng)來(lái)保證的。因此深孔加工,特別是長(zhǎng)徑比較大的深孔,為保證順利打斷并排出切屑,應(yīng)優(yōu)先采用G83指令。

3. 常規(guī)自動(dòng)編程方法

這里以MasterCAM V9為例,其鉆孔參數(shù)設(shè)置對(duì)話框如圖3所示。

圖3 鉆孔參數(shù)設(shè)置對(duì)話框

(1)高度參數(shù)

高度參數(shù)包括Clearance(安全高度)、Retract(參考高度)、Feedplane(下刀位置)、Top of stock(工件頂面)和Depth(切削深度)等。

安全高度是指在此高度上刀具可以在任何位置平移而不會(huì)與工件或夾具發(fā)生碰撞;參考高度為開(kāi)始一個(gè)刀具路徑前刀具回縮的位置,參考高度應(yīng)高于下刀位置;下刀位置是指當(dāng)?shù)毒咴谙碌段恢弥舷瓤焖傧陆,?dāng)下降到該位置后再以慢速接近工件;工件頂面是指工件上表面的高度值;切削深度是指最后的加工深度。

(2)鉆孔參數(shù)

根據(jù)孔加工方式的不同,可設(shè)置的參數(shù)個(gè)數(shù)也不同,各參數(shù)的含義如下:

Lst Peck——第一次啄鉆深度;

Subsequent Peck——以后每次的啄鉆深度;

Peck Clearance——啄孔間隙;

Chip Break——退刀量;

Dwell——刀具暫停在孔底部的時(shí)間;

Shift——設(shè)置退刀時(shí)離開(kāi)孔表面的距離。

(3)自動(dòng)編程產(chǎn)生的程序段

由圖3對(duì)話框中設(shè)定參數(shù)值所產(chǎn)生的程序段為:

N110G98G83Z-150.R2.Q5.F90

比較對(duì)話框設(shè)定參數(shù)與所產(chǎn)生的程序段,可以看出:

1)程序段中產(chǎn)生了第一次啄鉆深度值Q5,“以后每次啄鉆深度值”和“啄鉆間隙值”兩參數(shù)不起任何作用;

2)G73和G83指令在鉆孔時(shí)孔底動(dòng)作均為快速返回,不會(huì)產(chǎn)生暫停的動(dòng)作,即Dwell設(shè)定值在此程序段中沒(méi)有得到體現(xiàn)。而在實(shí)際加工中,當(dāng)鉆頭退出時(shí),鉆屑在冷卻液沖刷下會(huì)落入孔中。這種情況尤其會(huì)發(fā)生在對(duì)鋼料的加工中。當(dāng)鉆頭再次進(jìn)入后,它將撞擊位于孔底部鉆屑。鉆屑在刀具的作用下開(kāi)始旋轉(zhuǎn),將鉆屑切斷或熔化。因此,在必要時(shí)應(yīng)暫停加工來(lái)清理吹凈鉆屑。

3)若加工臺(tái)階深孔,如圖4所示,其加工工藝一般是先加工直徑為20的孔,然后再鉆底部直徑為10的孔。然而用G83指令加工底部直徑為10mm的深孔時(shí),將在直徑20mm的長(zhǎng)度上造成較大的時(shí)間浪費(fèi)。

圖4 臺(tái)階孔


二、編程技巧

鑒于存在上述幾個(gè)缺陷,我們將鉆孔參數(shù)設(shè)置對(duì)話框中的Lst Peck參數(shù)設(shè)置成65,而Subsequent Peck的參數(shù)設(shè)置成5,Dwell設(shè)置成0(即不延時(shí))。同時(shí)打開(kāi)后置處理文件,將Usecanpeck項(xiàng)的Yes,改成NO,則產(chǎn)生如下程序:

%O0000(文件名)

(PROGRAM NAME - T1)(程序名)

(DATE, Day-Month-Year - 26-04-04TIME, Hr:Min - 14:00)(編程時(shí)間)

N100G21(公制單位)

N102G0G17G40G49G80G90(XY平面,半徑補(bǔ)償取消,長(zhǎng)度補(bǔ)償取消,固定循環(huán)取消,絕對(duì)編程)

( 10. CENTER DRILL TOOL - 1 DIA. OFF. - 1 LEN. - 1 DIA. - 10.)(刀具說(shuō)明)

N104T1M6(換刀)

N106G0G90G54X0.Y0.S1145M03M08(調(diào)用工件坐標(biāo)系,刀具移至X0Y0,啟動(dòng)主軸,開(kāi)冷卻泵)

N108G43H1Z50.(長(zhǎng)度正補(bǔ)償,刀具運(yùn)動(dòng)至安全高度)

N110Z2.(刀具運(yùn)動(dòng)至下刀位置)

N112G1Z-63.F90(第一次啄鉆,深度至為Z-63。這段可以刪除)

N114G0Z2.(快速退回至R點(diǎn)。此程序段可刪除)

N116Z-61.(快速運(yùn)動(dòng)至Z-61的位置,留有2mm的啄孔間隙)

N118G1Z-68F90(鉆至Z-68的深度,從Z-63鉆至Z-68,每次啄鉆5mm)

N120G0Z2.(快速退回至下刀位置)

N122Z-66.(快速運(yùn)動(dòng)至Z-66的位置,留有2mm的啄孔間隙)

N124G1Z-73.(鉆至Z-73的深度,從Z-68鉆至Z-73,每次啄鉆5mm)

N126G0Z2.

N121G04P2000(延時(shí)2秒。此程序段為手工插入)

N128Z-71.

N130G1Z-78.

……

從上面程序中可以看出,第一次啄鉆深度即達(dá)Z-68的位置,使整個(gè)加工過(guò)程的時(shí)間縮短。但因沒(méi)有延時(shí),故需用手工對(duì)程序進(jìn)行修改。一般只需要在鉆至較深的位置時(shí)插入G04 P2000程序段(延時(shí)2秒),使鉆頭在R點(diǎn)延時(shí)足夠的時(shí)間,以充分冷卻鉆頭,保證鉆頭有足夠的耐用度。

三、結(jié)論

通過(guò)合理地設(shè)置鉆孔加工參數(shù)和適當(dāng)?shù)匦薷暮笾锰幚砦募,使自?dòng)編程產(chǎn)生的程序能滿足深孔加工的斷屑、保證刀具充分冷卻等實(shí)際情況。

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