[发明专利]适用于韧性金属材料加工的正弦动力钻孔方法及控制系统

说明书

本发明属于工件加工制造领域，公开了一种适用于韧性金属材料加工的正弦动力钻孔方法及控制系统，按控照工艺要求编制机加工代码程序并识别出其中的钻孔指令，分析钻孔指令完成的功能，然后将正弦波与与钻孔路径相结合，形成正弦动力钻孔曲线，在正弦动力钻孔曲线上取若干特征点形成钻孔路径，将钻孔路径用直线进给(直线插补指令G01)的方式表达出来后，替换原有钻孔指令，最后使用替换后的机加工代码进行加工。本发明较原有钻孔加工方法效率高、刀具磨损小、断屑效果好、待加工零件表面质量好，有效解决了韧性金属材料钻孔加工时断屑难以及断屑难造成的刀具寿命差、待加工零件表面磨损严重的问题。

技术领域

本发明属于工件加工制造领域，尤其涉及一种适用于韧性金属材料加工的正弦动力钻孔方法及控制系统。

背景技术

在实际的韧性金属材料钻孔加工过程中，由于材料较高的韧性导致其产生的切屑较长且难以切断，增大了切削力，进而导致刀具磨破损严重、工件成型面质量差等问题。在断屑理论研究的指导下，相关人士研究出多种断屑方法，其中已被广泛采用的有两种：一种是钻孔指令G73，每次钻孔一定深度后抬刀一小段距离；另一种是钻孔指令G83，每次钻孔一定深度后，都要退刀到工件表面的安全距离。这两种方法虽然有利于断屑，但对于加工质量和刀具寿命的提升十分有限。另外还有包括黄文、杜云芝教授在内多位学者从钻头本身出发研究有利于断屑的刀具设计方法，但这些方法仍处于研究阶段。

综上所述，现有韧性金属材料加工中因断屑困难而在成的排屑难、散热性差、刀具寿命低、工件成型表面质量差、钻孔效率低等问题仍是一大难题。现有缓解这个问题的方法不能同时兼顾效率和质量，在重视质量的情况下，效率严重下滑。

本发明提出的钻削方法，可以在达到同等加工质量且不增加设备的情况下，与G83钻孔方法相对比，可以将加工效率提升五倍以上，刀具寿命提升两倍以上，实现了钻孔加工过程中的降本增效。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种适用于韧性金属材料加工的正弦动力钻孔方法。

本发明是这样实现的，一种适用于韧性金属材料加工的正弦动力钻孔方法包括：

编制机加工代码程序并识别出机加工中的钻孔指令并进行分析钻孔指令执行状况；

将正弦波与与钻孔路径相结合，形成正弦动力钻孔曲线，在正弦动力钻孔曲线上取若干特征点形成钻孔路径，将钻孔路径用直线进给的方式进行表达，替换原有钻孔指令；

使用替换后的机加工代码进行加工。

进一步，所述适用于韧性金属材料加工的正弦动力钻孔方法具体包括：

步骤一，按照工艺要求编制机加工代码；

步骤二，识别出机加工代码中的钻孔指令，钻孔指令包含G81、G82、G73、G83；

步骤三，建立正弦特征点并设定正弦特征点，特征点参数包括振幅a、初相ψ、角速度ω、特征点个数n；

步骤四，钻孔指令中的钻孔深度进行直线进给，叠加正弦特征点，形成正弦钻孔路径；

步骤五，进行试验调参，使用待测试的参数调整正弦钻孔路径；用正弦钻孔路径替换原有钻孔指令，形成机加工代码，输出到机床进行试加工；

步骤六，利用参数调整机代码，输出到机床加工。

进一步，所述步骤三中建立正弦特征点的具体方法为：

(1)建立正弦曲线y＝asin(ωt+ψ)，对应正弦曲线的导函数为

(2)在正弦曲线上等间距取n个特征点，每个特征点的点位坐标为其中i＝0,1，…，n-1，表示一个周期内第i个特征点；

(3)每个正选特征点对应的速度变化为