数控深孔钻三级钻孔技术应用

　　深孔钻削是指孔深和孔径比大的孔加工，正常钻削技术所生产的孔，其孔深极少超过5倍直径，而在深孔钻削中，此比例可高达150∶1，并且，任何孔深大于5倍直径的孔都应称为深孔。钻削的基本原则：应用和纠正切削速度与进给的选择，切削良好的断屑和排屑性能，同时不损坏刀具和工件。对于孔深孔径比大于5 的深孔，必须保证一钻到底，不能中途退出，切削液能顺利地流进钻头的切削刃处，并能保证顺利排屑。深孔钻削加工钻头进入工件时，是在半封闭条件下工作，因此受到较多限：不能直接观察到刀具切削情况；切削热不易传散，必须采用强制有效的冷却方式；排屑困难；钻杆需要足够的刚性。深孔加工注意问题：切屑处理问题，冷却润滑，合理导向。
 

　　枪钻(见图1)的钻柄是空的，由内外部供应的切削液流经钻头内输送管，并强行流经切削头内的孔。钻柄外侧有一个沿着长度方向的V形槽，切削液携带切屑通过此V形槽，并经过钻头外侧，zui终切屑从孔中排出。枪钻可应用于普通加工中心，但是需要高压力的切削液。
 

图1枪钻系统示意图
 

　　任务来源
 

　　某壳体零件(见图2)有两个直径4mm、1个直径5mm且深度都超过700mm的深孔。普通设备无法加工，必需使用的深孔加工设备。这就要用到深孔加工设备——数控深孔钻床。数控深孔钻机床是专门用于深孔加工的数控设备，加工的孔径小、深度大，孔径与孔深比达到1∶100，一般的数控设备无法完成。
 

图2深孔零件
 

　　数控深孔钻机床(见图3)是专门用于深孔加工的数控设备，加工的孔径小、深度深，径深比达到近1∶100，一般的数控加工设备无法完成。数控深孔钻工作原理是采用不对称切削加工，不需用传统的中心钻来完成定位要求。
 

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图3数控深孔钻
  

　　解决方案
 

　　数控深孔钻床于2008年5月投入使用后(见图4)，经过反复试验，1个深孔加工动作宜采用“三级加工法”：定位钻削、导向钻削及正常钻削，称为“三级钻孔技术”。三级钻孔需要根据不同的钻孔深度采用不同的切削速度，目前机床自带的数控钻孔指令只能完成1个钻孔深度和1个切削速度，如何使用常用的钻孔指令来实现三级钻孔，可分两种方法：①手动干预：根据不同的钻孔深度，人为的手动来进行调节切削速度。②重复进给：对同一个孔分别进行编制3个钻孔程序，指令不同的钻孔深度和切削速度，进行重复操作。
 

　　改进方法
 

　　对于上述两种方法的弊端，通过查阅机床说明书，使用“头脑风暴法”，提出各种解决方案。zui终采纳开发一个三级阶梯钻削指令方案。分别赋予三级深度与三种不同速度，通过参数化、智能化及人性化设计，省去手动干预的繁琐与重复进给所浪费的时间。
 

　　(1)格式。G65 P9003 U-10 V-30 Z-375 B5 C10 F40 R3 T0(或T1)

 

　　(2)参数。*钻孔深度U，第二钻孔深度V，zui终钻孔深度Z，一级钻孔速度B，二级钻孔速度C，zui终钻孔速度F，钻孔初始点R，T0钻不通孔，T1钻通孔
 

　　(3)使用说明。①程序必须指令Z(zui终钻孔深度)、F(zui终钻孔速度)、R(钻孔初始点)、T0(钻不通孔)或T1(钻通孔)，否则出现提示报警(9001)。②钻孔初始点<*钻孔深度<第二钻孔深度<zui终钻孔深度，即R>U>V>Z，否
 

　　则出现提示报警(9004)。③一级钻孔速度<二级钻孔速度<zui终钻孔速度，否则出现提示报警(9004)。④如不使用*钻孔深度U和第二钻孔深度V时，可直接使用zui终钻孔深度Z来完成钻孔。⑤当指令*钻孔深度U时，必须指令一级钻孔速度B，否则出现提示报警(9004)。⑥当指令第二钻孔深度V时，必须指令二级钻孔速度C，否则出现提示报警(9004)。⑦当只使用两级深度钻孔时，只能使用深度U、Z，否则出现提示报警(9004)。
 

　　(4)实施结果。两种方法对比发现，方法一使操作者的劳动强度增大，操作者要始终关注机床状态进行手动调整，操作不够准确，失去了数控加工自动化的意义；方法二对相同一个孔进行多次加工，多次重复定位，机床增加了孔位置度误差和重复加工周期。
 

(a)深孔钻头
 

(b)数控深孔钻床加工
 

(图4)数控深孔钻程序 
 

　　结语
 

　　该项钻孔技术智能化、调节性强，可根据产品的工艺要求、材料性能进行调节，适应于各类FANUC数控机床钻孔，为解决深孔加工提供了较好的方案。

    （原标题：数控深孔钻三级钻孔技术应用）