盧萬強，羅忠良，西慶坤

(1. 四川省裝備制造業(yè)產(chǎn)業(yè)集群技術(shù)創(chuàng)新中心，四川德陽618000;2. 四川工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川德陽618000)

1 深孔加工技術(shù)問題

深孔加工過程控制困難，加工質(zhì)量不易保證，除與加工刀具、加工機床和切削液等有關(guān)以外，在加工工藝上存在以下問題:切削用量不合適，斷屑和排屑比較困難，切削熱不易散發(fā)，導(dǎo)致切屑容易粘接，加速鉆頭磨損，甚至損壞鉆頭;孔徑尺寸變化較大，孔壁表面粗糙度不易保證，嚴重影響加工質(zhì)量和加工效率。因此在實際生產(chǎn)中，為了解決深孔鉆中的冷卻和排屑問題，常采用特殊的刀具(如槍鉆、噴吸鉆高壓內(nèi)排屑鉆等)和特殊的機床及特種加工方法完成，既不方便，成本又高。而一般配置SINUMIRIK 840D數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控機床都提供了深孔鉆削循環(huán)指令CYCLE83，專門用于解決深孔加工的問題，即采用啄鉆的方式實現(xiàn)斷屑、排屑和散熱。其深孔鉆削動作示意如圖1。

圖1 CYCLE83 循環(huán)動作

由圖1 可知，采用CYCLE83 循環(huán)指令鉆深孔時DAM 值的確定是關(guān)鍵，由于該指令采用的是固定鉆深(除第一次鉆削之外，其余每次鉆深DAM 值保持不變，直到加工完成)，如果按照切削開始的情況考慮DAM 值，在加工剛開始時是合適的，排屑也容易，但隨著孔深增加，排屑和散熱必然越加困難，加工環(huán)境會逐漸惡化，影響加工過程正常進行;而假設(shè)按照孔底的實際情況來設(shè)定DAM 值，又會嚴重影響加工效率。如果能根據(jù)孔深變化適時改變DAM 的取值，即實現(xiàn)變深式深孔鉆，就能使整個鉆削過程實現(xiàn)比較均勻的斷屑、排屑和散熱，使深孔加工始終處于良好的狀態(tài)，從而解決深孔鉆削加工的工藝技術(shù)問題。

2 遞減式深孔加工原理和設(shè)計流程

遞減式深孔鉆的加工原理就是利用數(shù)控機床鉆孔循環(huán)功能，在深孔鉆削加工過程的開始階段采用較大鉆深，隨著孔深增加，鉆削環(huán)境逐漸惡化，根據(jù)具體條件逐漸減小每次鉆削進給深度(也可以改變進給量)，確保刀具充分冷卻和順利斷屑、排屑。鉆深的變化可以根據(jù)需要采用等差遞減(每次減小一個定值)或者等比遞減(每次減小一個相同的比值)來實現(xiàn)，力求使得鉆削加工環(huán)境始終處于良好的狀態(tài);同時，為了保證基本的鉆削加工效率，需要設(shè)定一個最小鉆深，當(dāng)單次鉆深達到該值時，就不再繼續(xù)遞減。

利用SINUMIRIK840D 數(shù)控系統(tǒng)豐富的R 參數(shù)編程功能和程序分支、循環(huán)功能，對CYCLE83 進行某些改進，可以設(shè)計出遞減式深孔加工程序流程圖，如圖2。

圖2 遞減式程序設(shè)計流程

3 遞減式深孔加工程序設(shè)計

根據(jù)以上流程，采用等差遞減方式實現(xiàn)遞減式深孔加工的SINUMIRIK840D 通用子程序結(jié)構(gòu)如下:

ZKZCX．SPF LF

G00 Z=R8 LF

G01 Z=R1 F400 LF

DEF REAL RTP=R1 RFP=R9 SDIS=R1 DP=R3

FDEP=R3 DTB=R10 DTS =R11 FRF =R7 VARI=R12 LF

LOOP:IF DP ＞R6 GOTOF LOOP3 LF

LOOP1:CYCLE83 (RTP，RFP，SDIS，DP，DPR，F(xiàn)DEP，F(xiàn)DPR，DAM，DTB，DTS，F(xiàn)RF，VARI)LF

IF R3 ＜R5 GOTOB LOOP2 LF

R3 =R3－R4 LF

DP=FDEP=DP+R3 LF

SDIA=FDEP=DP+R2 LF

RFP=DP LF

GOTOB LOOP1 LF

LOOP2:DP=FDEP=DP+R5 LF

SDIA=FDEP=DP+R2 LF

RFP=DP LF

GOTO LOOP1 LF

LOOP3:G00 Z=R8 LF

M17 LF

主程序結(jié)構(gòu)如下:

ZK．MPF LF

G53 G00 G90 Z0 D0 M5 LF

T1 D1 LF

G54 G00 X0 Y0 S800 M3 LF

R1 =___ LF 距孔加工表面的安全距離;

R2 =___ LF 每次進給之前的緩沖高度距離;

R3 =___ LF 第一次鉆削深度;

R4 =___ LF 鉆深每次遞減值;

R5 =___ LF 最小鉆削深度

R6 =___ LF 孔的最后鉆削深度

R7 =___ LF 切削進給速度

R8 =___ LF 安全返回平面高度

R9 =___ LF 參考平面;

R10 =___ LF 孔底暫停時間;

R11 =___ LF 在起始點和排屑點的停留時間;

R12 =___ LF 加工方式，取值為1 表示排屑，取值為0 表示斷屑;

G00 X_ Y_

ZKZCX

G00 X0Y0LF

G00 G53 Z0 D0 LF

M30

若將上述子程序中的R3 = R3－ R4 程序段改為R3 =R3* (1－R4)，此處的R4 為鉆深每次遞減的比例，則可以實現(xiàn)等比遞減深孔加工;還可以通過修改R7 實現(xiàn)切削進給量的變化等?？梢?，該程序不僅彌補了CYCLE83 固定鉆深的缺點，而且極大提高了深孔加工的靈活性、通用性，改善了深孔加工中的技術(shù)難題。

4 實驗對比分析

采用普通高速鋼鉆頭，加工S500 (HB150 ～180)，刀具直徑為φ6 mm，孔深為150 mm 的通孔，線速度為vc=20 m/min，進給速度為f =0.12 mm/r。在配備SINUMERIK 840D 系統(tǒng)的數(shù)控機床上，分別使用CYCLE83 深孔啄鉆指令和上述遞減式深孔加工方式加工，在加工時間，刀具耐用度和孔的質(zhì)量的比較見圖3。

圖3 實驗數(shù)據(jù)對比

由圖3 可知:采用兩種不同的加工方式加工相同的深孔，在不改變其余相關(guān)參數(shù)的情況下，圖(a)說明遞減式深孔加工一個孔的時間明顯少于CYCLE83 深孔加工所用的時間;圖(b)表示采用遞減式加工深孔能極大提高刀具的耐用度;圖(c)表明遞減式深孔加工的孔的質(zhì)量在加工精度方面要優(yōu)于CYCLE83 的加工精度。

5 結(jié)論

以上的實驗證明:只要根據(jù)零件的材質(zhì)、加工機床以及使用的刀具等具體加工條件給參數(shù)R1 ～R12賦合適的數(shù)值，就可以利用上述R 參數(shù)子程序?qū)崿F(xiàn)靈活多樣的鉆深可變式深孔加工，有效改善深孔加工中的斷屑、排屑和散熱問題，提高刀具耐用度和生產(chǎn)效率;同時，也可以通過切削用量的改變，提高深孔加工的質(zhì)量，從而解決了深孔加工中工藝上的技術(shù)難題。

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