基于兄弟铣床深小孔宏程序的编制及应用

吴祥忠，刘 选

(贵州航天电器股份有限公司，贵州贵阳550009)

1 引言

兄弟公司铣床系统提供了8种固定循环钻孔功能，即 G73、G81 ～G83、G173、G181 ～G183，对于一般工件孔的加工来说基本上可以满足。但是，这些固定循环功能仍可以进行某些改进，以适应某些特殊工件加工的要求，提其高加工精度。在进行深孔加工时，我们希望按照自己想要的规律控制每次的钻孔的深度及进给量，以改善加工条件，使高效加工与加工安全性这对互相矛盾体达到完美的结合。

2 存在的问题与解决措施

2.1 存在的问题

图1所示为公司的某型产品的典型基座，材料为PPS，主要采用兄弟铣床提供固定循环功能(G83)程序来进行钻孔加工，但G83固定循环不能根据每次钻孔的深度进行调整，加工过程中刀具损耗较大，生产效率低，即在G83固定循环中，每次钻孔深度都是固定的。对于深孔加工来说，随着孔深度的增加，排屑越来越困难，如按开始时选择合适的循环钻孔深度，钻孔接近孔底部时，钻孔产生的切屑过长得不到及时排出，冷却液很难流进，如按孔底的加工要求选择循环钻孔深度，加工众多的基座孔会严重影响加工效率。

图1 基座设计图

2.2 解决措施

经过对兄弟铣床编程说明书及查询相关宏程序资料，发现利用宏程序可以实现这种功能，钻孔的变化可以采用等差数列实现，即每次减少一个定值;也可以采用等比级数实现，即每次减少的比例相等。但不管哪种方法，对最小钻孔深度都应该有一个限制，达到此值时，就不再减小，以保证起码的加工效率。

经过对基座零件结构进行深入分析，我们提出一种基于兄弟铣床数控系统的用户宏程序功能进行深小孔钻削加工程序的方法。该方法能够实现以递减方式进给的深孔钻削加工，降低刀具成本，提高生产效率。递减方式进给的原理如图2所示。为了适应基座孔系的加工，我们采用宏程序模态调用指令G66编程，每次加工孔前，先按照孔的尺寸和加工工艺要求，参照表1中变量的含义，在主程序中设置工艺参数。

主程序O0510和宏程序O0511的编制如下:

O0510;(主程序)

G54 G90 G00X0.Y0.Z100.;(设定工件坐标)

M03 S1000;(主轴正转，转速为1000r/min)

Z30.M08;(快速移动到安全平面，冷却液开)

G00 X－4.9Y13.05;(快速移动到第1孔位置)

G66 P0511 Z － 20.R2.Q6.D1.S0.3 T0.1 F150;(模态调用宏程序)

G00 X 4.9;(孔2:)

…

G67 M09;(取消宏程序模态调用，冷却液关)

…

M30;

O0511;(宏程序)

#7=1;(每次进给前的缓冲高度1mm)

#9=150;(切削的进给速度150mm/min)

#17=6;(第一次钻孔深度6mm)

#18=2;(R参考点坐标2mm)

#19=0.3;(钻孔深度每次递减比例0.3)

#20=0.5;(最小钻孔深度比例0.1)

#26=－20;(孔的深度－20mm)

G00 Z#18;(快移至R参考点)

#16=#17;(第一次钻孔深度)

#1=#17*#20;(最小钻孔深度)

#4=#18－#17;(第一次钻孔完毕时Z坐标)

#27=#4－#26;(第一次钻孔完毕时剩余的孔深度)

WHILE［#27 GT 0］DO 1;(如果未钻削到孔深度时则执行循环1)

G01 Z#27 F#9;(钻削进给到上一次钻孔深度)

G00 Z#18;(快速返回至R参考点)

Z［#4+#7］;(快移接近未钻表面)

#16=#16*#19;(钻孔深度递减)

IF［#16 GE#1］GOTO 10;(如果钻孔深度大于最小钻孔深度，执行N10)

#16=#1;(钻孔深度取最小值)

N10#4=#4－#16;(钻孔目标的Z坐标依次降低)

#27=#27－#16;(剩余孔深依次减小)

END 1;(剩余孔深不足1次钻孔时，循环1结束)

G01 Z#26;(钻至孔底)

G00 Z30;(抬刀至安全高度)

M99;(宏程序结束并返回主程序)

图2 G83深孔钻削固定循环与递减方式进给钻孔循环的原理图

表1 变量赋值

由于采用兄弟铣床提供宏程序编制深小孔钻削程序的本体及主程序的难度较高，对编程人员提出了比较苛刻的要求，但对操作人员来说，只要能够读懂表1中的变量赋值的含义和会选择合适的钻孔工艺参数，并对已有的主程序自变量地址重新赋值就能完成深小孔钻削程序的修改，轻松地完成深孔加工。

3 工艺性能比较

经过机加现场的实际加工验证，采用基于兄弟铣床宏程序编程的递减方式进给的工艺加工基座深小孔时，冷却与排屑状况得到明显改善，可以减小刀具损耗，提高生产率。两种方法的工艺性能对比如表2所示。

4 结论

采用基于兄弟铣床宏程序编程的递减方式进给的深小孔钻削的加工工艺方案，可以有效地解决基座的深小孔钻削过程中冷却不良与排屑困难问题，降低了刀具损耗，提高了生产效率。

［1］ 陈海舟.数控铣削加工宏程序及应用实例［M］.北京:机械工业出版社，2006.

［2］ 任晓虹.数控编程技术及应用［M］.北京:国防工业出版社，2010.