宏程序在微小孔加工效率提升的应用研究
2017-11-13 来源： 南京科技职业学院 作者：吴苗苗
摘 要：本文通过对微小孔加工过程研究，根据实际钻孔参数，运用数控系统中固定循环指令编程，实际加工效率低，小钻头容易断。通过我们改进编程，运用宏程序模拟钻孔循环运动轨迹，优化各阶段进给速度编程，从而提高微小孔加工的效率。达到实际生产的高效性和安全性。
关键词：宏程序；微小孔加工；优化编程；提升效率
在教学和实际生产过程中遇到过这样一批产品，加工ф0.2mm的小孔，如图1所示：
1、 工艺分析
如图1所示，这是一件化工喷嘴零件加工，材质是碳钢，先前工序都已加工完成，最后一道工序是加工ф0.2mm的通孔，理论深度3.5mm，我们将运用ф0.2mm的钻头对其进行加工，为保证是通孔，实际加工深度大于3.5mm。我们运用的设备是数控立式加工中心，系统是FANUC 0i-MC。
2 、实际加工过程研究
2.1 钻孔固定循环（G83）编程加工
2.1.1 由于首次遇到此类产品的加工，没有实际的加工经验，固先运用数控系统中孔加工固定循环编程，对产品进行试切，主体程序如下所示：
G0G54G90G17G40；（调坐标系）
M3S10000；（主轴转速设定）
G43H1Z50；（FANUC系统调刀具长度）
G98G83X0Y0Z-3.7R1Q0.05F3（钻孔固定循环编程）
G80Z50；
M5；
M30；
2.1.2 根据孔的实际大小，材质，选用的钻头及加工设备等因素考虑，确定加工的切削参数，主轴转速为10000转，每次钻深为0.05mm，钻切速度为3mm/min，以此参数运用固定循环编程加工，第一件成功完成，单间加工耗时28分钟，由于此产品要加工1000多件，这样的速度完全达不到生产的要求，由于钻孔固定循环参数的局限性，只能改钻深深度和钻切速度来提高钻孔效率，而且钻切的速度是恒定的不能分阶段改变速度，我们试切了好几个产品，都没有成功，钻头总是断，改回原来参数加工，可以生产，就是速度太慢，因此我们想到了宏程序，利用宏程序的灵活性，替代固定循环编程。
2.2 宏程序编程
2.2.1 总结钻孔固定循环（G83）规律
宏程序是指采用宏变量及利用公式来编写的程序，只要我们能找到钻孔循环的规律，就能编写出宏程序，替代钻孔固定循环。
钻孔固定循环G83指令格式：G83XY-Z-R-Q-F-I-K-P-；指令各参数含义：X-Y-：孔位数据；Z-：从R点到孔底的距离；R-：从初始位置到R点的距离；Q-：每次切削深度；F-：切削进给速度；I-：前进或后退的移动速度；K-：重复次数；P-：在孔底停留时间。指令钻孔分步图解，如图2所示。
图2
根据图解分析，钻头沿X和Y轴定位，沿Z轴定位到R点，沿Z轴钻孔，第一次钻孔，切削深度Q，增量值，后退（孔底到小空程□），增量值，后退（孔底到R点），前进R点到离孔底空程高度□的点，钻孔第2次或以后的钻孔，切削深度Q+□，增量值，暂停，沿Z轴返回到R点或初始平面，循环结束。
根据图样分析，得出钻孔固定循环运动轨迹规律，由规律转化成宏程序语言，其中钻孔深度设为变量，用#1表示，切削起始点为#1+0.1mm，空程速度用F2表示，钻孔速度用F1表示，抬刀排削速度用F3表示，实际用宏程序编程钻头运动轨迹，如图3所示。
2.2.2 宏程序编制
根据实际生产加工经验，其中空程速度F2设定为50mm/min，钻孔速度F1设定为3mm/min，抬刀排削速度F3设定为100mm/min，每次钻孔深度变量为0.05mm。根据运动轨迹图，编制宏程序如下：
运用此程序，对工件上的小孔进行重新加工，由于进刀速度的变化，减少了空程运动的时间，切削起点的设定，减少了空程运动的长度，优化了运动轨迹，单件加工完成，实际耗时只需8分30秒的时间，钻头使用了合理的加工切削参数，也不容易断，加工效率大幅度的提高了，给企业创造了更多的经济价值。
结语
本文通过对宏程序在微小孔加工中编程的应用研究，体现了宏程序在这一类微小孔加工编程中的优势，替代系统固有的钻孔循环，减少了加工时间及加工损耗，提升了加工效率，希望能给这些领域的企业在加工方面有一定的启发和帮助。
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