楊彥偉

(咸寧職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北咸寧437100)

[工業(yè)技術(shù)與創(chuàng)新]

宏程序在深孔加工中的應(yīng)用研究

楊彥偉

(咸寧職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北咸寧437100)

本文通過對(duì)深孔加工過程中，每次鉆深和孔的總深度之間的關(guān)系進(jìn)行分析，找出其數(shù)學(xué)規(guī)律，用數(shù)列的形式來控制每次鉆深的變化。并以深孔加工固定循環(huán)指令為G83和G73為模板，對(duì)宏程序在這兩種鉆孔深度可變的孔加工中的應(yīng)用進(jìn)行研究，找出它的特點(diǎn)和切入點(diǎn)，從而提高深孔加工的高效性和的安全性。

宏程序；深孔；加工

在FANUC數(shù)控系統(tǒng)中有專門用于孔加工編程的固定循環(huán)指令，采用固定循環(huán)指令編程，可以用一個(gè)程序段完成一個(gè)孔加工的全部動(dòng)作。數(shù)控系統(tǒng)提供的固定循環(huán)功能中，一般能滿足絕大多數(shù)的孔加工循環(huán)，但是在進(jìn)行深孔加工時(shí)，隨著孔深的加深，排屑必然變得困難，在鉆深固定的情況下，往往是在開始時(shí)適合，等到接近孔底時(shí)便會(huì)產(chǎn)生眾多問題。

一、深孔加工固定循環(huán)指令

FANUC系統(tǒng)提供了兩個(gè)深孔加工固定循環(huán)，一個(gè)是G83排屑式深孔加工，該指令走刀路線如圖1所示,即每次向下進(jìn)給后刀具都快速返回至R點(diǎn)平面；另一個(gè)是G73斷屑式深孔鉆，該指令走刀路線如圖2所示，即每次向下進(jìn)給后刀具并不快速返回至R點(diǎn)平面，而只是回退一個(gè)微小的距離用來斷屑。這兩種方式中每次鉆深都是一樣的，在深孔鉆削加工時(shí)，我們都希望能夠控制每次的加工深度，能按照一定的要求或規(guī)律逐漸減少，來改善加工條件，使得加工的效率與加工的安全性有一個(gè)比較好的結(jié)合。因此，這兩種指令所控制的加工方式并不能完全適用于實(shí)際加工。

圖1 G83指令走刀路線示意圖

圖2 G73指令走刀路線示意圖

二、分析每次鉆深與鉆削總深的關(guān)系

每次鉆深的控制方式有很多種，通常采用等差數(shù)列或者等比數(shù)列來控制每次鉆深的變化。但是不管是哪種遞減方式，對(duì)于最小鉆深應(yīng)該有一個(gè)限制，當(dāng)遞減至此鉆深時(shí)，就不再遞減，以最小鉆深的形式往下鉆削，從而保證加工的效率。

圖3G83式鉆孔深度可變

圖3 所示是以G83為模板的鉆深可變的加工，主要用于長(zhǎng)徑比比較大的孔，在每次向下進(jìn)給一個(gè)鉆深后，都快速地返回到R點(diǎn)平面。圖4所示是以G73為模板的鉆深可變的加工，主要是為了追求高效率，在每次向下進(jìn)給一個(gè)鉆深后，只返回一個(gè)退刀量。

圖4 G73式鉆孔深度可變

對(duì)宏程序在這兩種鉆孔深度可變的孔加工中的應(yīng)用進(jìn)行分析，找出它的特點(diǎn)和切入點(diǎn)。以遞減等差數(shù)列為數(shù)學(xué)關(guān)系式進(jìn)行分析。

G83式鉆孔深度可變：在這種鉆孔的模式下，宏程序編寫的鉆頭進(jìn)給過程是：下刀至R點(diǎn)→第1次鉆孔→抬刀至R點(diǎn)→分析是否鉆削到位→第2次鉆孔→抬刀至R點(diǎn)→分析是否鉆削到位→……

在這樣的模式下，提煉出它的要領(lǐng)，就是要找出每次鉆孔深度的變化與鉆削總深的關(guān)系。如圖5所示。

圖5 鉆孔深度可變分析示意圖

通過對(duì)圖5的分析，總鉆深由兩部分組成，其一是等差數(shù)列的前n項(xiàng)和，其二是最小鉆深的倍數(shù)。那么也就是說，在第n次鉆孔后，就應(yīng)該是等差數(shù)列到最小鉆深倍數(shù)的過渡，而這個(gè)過渡就恰恰是等差數(shù)列的第n項(xiàng)小于最小鉆深倍數(shù)的時(shí)候。

關(guān)系式如下：在鉆深未達(dá)到最小鉆深之前，當(dāng)前深度=等差數(shù)列的前n項(xiàng)和；在鉆深達(dá)到最小鉆深之后，當(dāng)前深度=等差數(shù)列的前n項(xiàng)和加最小鉆深的倍數(shù)。

三、宏程序在深孔加工中的應(yīng)用

孔分布的形式千變?nèi)f化，找出圖形的共性，并采用宏程序語言對(duì)這種共性進(jìn)行演化是宏程序編程的重點(diǎn)。在孔類零件的編程中，最大特點(diǎn)是找出孔坐標(biāo)之間的相互規(guī)律，這也是宏程序編程的核心。

那么，在該類程序編程之前，怎樣找出這種規(guī)律呢？答案就是數(shù)列。找各類型孔的規(guī)律，并用數(shù)學(xué)表達(dá)式把這種規(guī)律表示出來，之后只要用宏語言對(duì)數(shù)學(xué)表達(dá)式進(jìn)行翻譯，就能達(dá)到滿意的加工效果。“數(shù)列”就是孔類零件數(shù)學(xué)模型的最好表達(dá)。

在以上分析的過渡期中，將會(huì)發(fā)生兩個(gè)子變化，其一是第n項(xiàng)后，每次鉆深是最小鉆深，不再是等差數(shù)列的通項(xiàng)。其二是鉆孔的當(dāng)前絕對(duì)深度(即相對(duì)于編程原點(diǎn)的深度)由原來的等差數(shù)列的和項(xiàng)，變成了等差數(shù)列的前n項(xiàng)和加上現(xiàn)在的最小鉆深倍數(shù)。因此，程序中就必有兩個(gè)跳轉(zhuǎn)：（1）等差數(shù)列通項(xiàng)與最小鉆深間的判斷跳轉(zhuǎn)；（2）等差數(shù)列和項(xiàng)與等差數(shù)列和項(xiàng)加最小鉆深倍數(shù)間的判斷跳轉(zhuǎn)。對(duì)于其他的一些細(xì)節(jié)，只要按照刀具鉆孔的步驟逐步添加即可。

G83式鉆孔深度可變宏程序編寫表1所示：

表1 G83式鉆孔深度可變宏程序

在以上程序的編輯中尤其要注意#12的使用，它最大的用處就是將#7自變量進(jìn)行分解，使得程序段“#10=0.5*[#7--#12]*[#4+#9]+#11*#12”在“0.5*[#7--#12] *[#4+#9]”中的數(shù)值一直保持不變，而后面的“#11*#12”隨著#12參數(shù)的變化而變化。

G73式鉆孔深度可變圖形的分析和上述圖形的分析是一樣的，只不過在抬刀的過程中，由原來的抬刀到R點(diǎn)，變成了抬至一個(gè)微小距離。因此，宏程序在G73式鉆孔深度可變孔加工中進(jìn)行程序編輯時(shí),只需要把G83宏程序中的程序段N220、N230、N240段程序轉(zhuǎn)換成如下表2格中的程序段即可，其他程序段保持不變。

表2 G73式與G83的不同

宏程序運(yùn)用的關(guān)鍵，是找出其數(shù)學(xué)規(guī)律。在生產(chǎn)實(shí)踐中，針對(duì)孔類零件加工中的孔，規(guī)律性并不是統(tǒng)一的，它具有復(fù)雜多樣性，可不管它形狀怎么變化，最根本的一點(diǎn)就是找到其規(guī)律，用數(shù)學(xué)關(guān)系式運(yùn)算出來，最后用宏程序表達(dá)出來。

[1]李振興.極坐標(biāo)指令在孔加工固定循環(huán)中的應(yīng)用研究[J].煤礦機(jī)械，2014，35（1）:103-105.

[2]房連琨.基于數(shù)控加工中心孔加工方法[J].煤礦機(jī)械，2014，35（7）:137-138.

[3]韓全立，王宏穎.宏程序在數(shù)控編程中的應(yīng)用技巧及編程實(shí)例[J].機(jī)床與液壓，2010,38（12）:35-38.

[4]汪紅，李榮兵.數(shù)控銑床/加工中心操作工技能鑒定培訓(xùn)教程[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社2009.

[5]韓旭光.深孔加工的解決方案[J].工具技術(shù)，2014，48（1）：72-73.

TM

A

1673-0046（2015）7-0161-03