湖北十堰市高级技工学校 湖北 十堰 442000
摘 要：我们在实践练习中尝试用四刃过中心硬质合金涂层铣刀（平底铣刀）精铣圆孔，这样不但可以完成无中心定位孔的加工还可以完成大孔径的加工；同时采用宏程序编程，遇到不同的孔径和孔深时，只要修改不同的参数就可以达到我们所需要的精度要求，实现了以铣代钻、以铣代绞、以铣代镗的加工。
关键词：宏程序 孔类加工 螺旋插补
宏程序是程序编制的高级形式，使用宏程序编制的程序具有简短易读、条理清晰、灵活方便、可移植性好的优点，但是在编程过程中要求编程者思路清晰、语法正确并且具有一定的工艺经验。使用宏程序可以编写机械零件上常见的一些典型结构，如多边形槽、圆槽、内外球面、倒角、孔类等。在采用了宏程序编程之后，只要是同一类型的零件，不论尺寸变化如何，都可以用同一程序来完成加工，操作者只需要在加工前把反映零件关键尺寸的参数输入即可。
在传统的圆孔系加工中，在工艺上往往需要不同直径、数量众多的钻头对孔进行粗加工。对于尺寸精度和表面粗糙度要求较高的孔(如轴承孔),更是“一个萝卜一个坑”,需要众多的专用镗刀。对于被加工的机械零件来说，各种直径的孔都是可能出现的。以轴承孔为例子，即使是标准系列的轴承孔，其规格从小到大也是数十、上百的概念。而与此相对应，受物理条件和制造工艺所限，镗刀发展到今天，即使是调整能力较强的机夹式镗刀，其有效加工尺寸的范围也是非常有限的，使其种类数量相当可观。以某国际著名刀具品牌为例，在直径100mm以内的镗刀系列中，可提供规格有25～32mm、30～38mm、37～47mm、46～56mm、55～70mm、69～84mm、81～96mm、83～101mm八种，并且每种规格所具备的调节幅度最多是18mm。这样不难想象，在实际生产中需要的镗刀数量是非常大的。而用铣刀铣孔，在一定程度上可以缓解以上矛盾。
对于开粗加工时，当使用性能优良的新型刀具时，如四刃过中心的硬质合金涂层铣刀（平底立铣刀），由于这类刀具本身就设计为在工艺上完全允许垂直向下进给加工，就像钻头一样，而且在某种程度上还比钻头略胜一筹，它不像钻头那样必须预先用中心钻头打中心孔以避免钻头侧划而钻偏，它可以无需顾及刀具能否向下“踩”，用铣刀当钻头使用。我们知道，在机械加工中，钻削的加工效率是非常高的，这也就是为什么在数控铣削加工的发展趋势中会出现一种插铣式加工。当然，用铣刀当钻头使用，对铣刀的要求也必然很高。当采用螺旋插补方式加工时，一方面可以保持类似于钻削的“准” 插铣式加工的高效率，又可以通过调整有关参数来改善加工时铣刀的受力及排屑状况。
用于精铣时，可以在一定程度上实现“以铣代绞、以铣代镗”。对于尺寸精度的控制，由于使用宏程序，调整与控制都非常方便，完全可以满足要求。但是一定要切记，转速S、进给速度F、铣刀刚性等都会对此有影响。对于孔内壁的表面粗糙度，与所有机械加工方式一样，螺旋式加工通过合理选择转速S、进给速度F等参数基本可以满足要求。
如右图为圆孔轮廓加工（螺旋铣削）示意图,圆心为G54原点，上表面为Z0面，加工方式为顺铣。为了增强程序的适应性，笔者在这里一律设定为不通孔加工，即需要准确控制加工深度。那么通孔就比较简单了，只需要把加工深度设置比通孔深度略大就可以了。
注意事项：在加工不通孔时，应对#17的赋值有所要求，必须让#2能被#17整除，否则孔底会有余量，或者加工深度超标。
对于圆度、圆柱度等形状公差要求,由于这种螺旋式加工必须让机床X、Y、Z三轴联动,而镗孔加工时工作台不动(X、Y没有运动),只是主轴的上下运动,镗出的孔的圆度、圆柱度等形状公差仅取决于机床主轴的径向跳动及镗刀的刚性,因此加工运动方式先天不足导致这种螺旋式加工在这方面一定是要逊于镗削的。但是,如果机床的精度较高,转速S、进给速度F等加工参数设置合理,同样能满足相关要求。由于可以大量地减少使用刀具的种类和数量，从而有效地提高加工效率，在大部分的场合下这种螺旋式加工还是非常有价值的。特别是在使用宏程序编程进行孔的粗加工和半精加工中，除非是要求非常高的孔，一般的孔的精加工是完全可以胜任的。
另外，这种螺旋式加工在工艺上要比一般的二维轮廓加工优越很多。对于一般的二维轮廓加工，由于刀具与工件在垂直方向上的接触长度自始至终都保持一个较大的固定值（全接触方式），受到刀具刚性的影响，在加工过程不可避免地造成不同程度的让刀现象，无论进给速度F多低，精加工余量多少，加工出来的孔都会上大下小，形成喇叭口。对于这种螺旋式加工，由于刀具侧刃的背吃刀量总是从零开始，逐渐线形地增大到指定值，而且每一次循环的侧刃最大背吃刀量仅为指定的层降，因此可以最大限度减少刀具的让刀现象，有效保证孔的上下尺寸的一致性，即孔内壁的垂直度。
参考文献
[1]北京FANUC机电有限公司 BEIJING-FANUC 0i-MA系统操作说明书。
[2]孙德茂 数控机床铣削加工直接编程技术[M].北京：机械工业出版社，2004。
[3]陈海周 数控铣削加工宏程序及应用实例.北京：机械工业出版社，2006，5。
论文作者:张建军 陈刚
论文发表刊物:《教育学》2019年2月总第168期
论文发表时间:2019/2/28
标签：加工论文; 铣刀论文; 程序论文; 钻头论文; 刀具论文; 尺寸论文; 粗加工论文; 《教育学》2019年2月总第168期论文;