CN107942950A - 盲孔螺纹加工控制方法、控制装置、处理器及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种盲孔螺纹加工控制方法、控制装置、处理器及存储介质，用于对单一孔径多位置的盲孔进行螺纹铣削加工，该控制方法包括：在图形界面软件中绘制多个盲孔分别对应的螺纹加工点位；设置供子程序调用的参数变量赋值；调用子程序生成用于数控加工的数控加工指令；驱动数控系统利用数控加工指令对工件进行螺纹铣削加工。其改变了以往需要手动输入螺纹坐标点导致的编程过程复杂且易出错的现象，其控制简单、且提高了单一孔径多位置的盲孔螺纹铣削的加工质量，加工稳定性、可靠性及加工效率均得到有效改善，具有广泛的推广应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及盲孔加工领域，特别地，涉及一种盲孔螺纹加工控制方法、控制装置、处理器及存储介质。
背景技术
随着螺纹铣技术在新一代航空发动机零件螺纹加工中的逐渐应用，可以解除以往钳工巨大的手工攻丝劳动力，缩短手工劳动时间，以螺纹铣取代了原来的手动攻丝逐渐成为应用趋势。但是，目前在实际应用中，针对的单一孔径多位置盲孔的螺纹铣削加工，其主要存在如下问题：
1、单一孔径多位置盲孔螺纹加工，没有专用螺纹铣主程序模块，位置坐标需手工输入，编程过程繁琐，且易出错；
2、内螺纹在螺纹铣刀进刀处有明显进刀切痕，影响螺纹表面粗糙度；
3、进行深盲孔加工时，螺纹铣刀易折断，加工效率低，螺纹表面质量差。此外，螺纹有喇叭口现象，孔口大，底部小，同一零件的同组多个螺纹孔也无法保证尺寸完全一致。
现有的盲孔螺纹加工方法由于存在上述诸多缺陷，直接影响该技术方法的应用，亟待解决。
发明内容
本发明提供了一种盲孔螺纹加工控制方法、控制装置、处理器及存储介质，以解决现有的盲孔螺纹加工采用螺纹铣存在编程过程繁琐且容易出错的技术问题。
本发明采用的技术方案如下：
根据本发明的一个方面，提供一种盲孔螺纹加工控制方法，用于对单一孔径多位置的盲孔进行螺纹铣削加工，该控制方法包括：
在图形界面软件中绘制多个盲孔分别对应的螺纹加工点位；
设置供子程序调用的参数变量赋值；
调用子程序生成用于数控加工的数控加工指令；
驱动数控系统利用数控加工指令对工件进行螺纹铣削加工。
进一步地，子程序由宏程序指令编制，参数变量赋值对应的参数变量包括：螺纹的大径、螺距、刀具半径、安全高度、加工深度中的至少一种。
进一步地，子程序的铣削路径包括：
螺纹铣刀从螺纹孔中心沿直线到螺纹小径处；
沿渐进式圆弧进刀的方式从螺纹小径处进至螺纹大径处；
沿着螺纹大径，围绕着螺纹曲线自下而上进行周向铣削；
沿渐进式圆弧退刀的方式从螺纹大径处逐步退至螺纹小径处；
从螺纹小径处沿直线到螺纹孔中心。
进一步地，本发明控制方法还包括：
调整供子程序调用的参数变量赋值，对数控加工指令进行优化。
进一步地，本发明控制方法还包括：
调整数控系统调用的螺纹铣刀的结构参数，结构参数包括螺纹铣刀的刃数、杆长及杆径中的至少一种。
根据本发明的另一方面，还提供一种盲孔螺纹加工控制装置，用于对单一孔径多位置的盲孔进行螺纹铣削加工，该控制装置包括：
第一设置模块，用于在图形界面软件中绘制多个盲孔分别对应的螺纹加工点位；
第二设置模块，用于设置供子程序调用的参数变量赋值；
转换模块，用于调用子程序生成用于数控加工的数控加工指令；
加工模块，用于驱动数控系统利用数控加工指令对工件进行螺纹铣削加工。
进一步地，本发明控制装置还包括：
子程序编制模块，用于经宏程序指令编制子程序；
子程序的铣削路径包括：
螺纹铣刀从螺纹孔中心沿直线到螺纹小径处；
沿渐进式圆弧进刀的方式从螺纹小径处进至螺纹大径处；
沿着螺纹大径，围绕着螺纹曲线自下而上进行周向铣削；
沿渐进式圆弧退刀的方式从螺纹大径处逐步退至螺纹小径处；
从螺纹小径处沿直线到螺纹孔中心。
进一步地，本发明控制装置还包括：
调整模块，用于调整供子程序调用的参数变量赋值，对数控加工指令进行优化。
根据本发明的另一方面，还提供一种处理器，处理器用于运行程序，程序运行时执行本发明的控制方法。
根据本发明的另一方面，还提供一种存储介质，存储介质包括存储的程序，程序运行时控制存储介质所在的设备执行本发明的控制方法。
本发明具有以下有益效果：
本发明盲孔螺纹加工控制方法、控制装置、处理器及存储介质，通过在图形界面软件中绘制多个盲孔分别对应的螺纹加工点位，设置供子程序调用的参数变量赋值，调用子程序生成数控加工指令，改变了以往需要手动输入螺纹坐标点导致的编程过程复杂且易出错的现象，其控制简单、且提高了单一孔径多位置的盲孔螺纹铣削的加工质量，加工稳定性、可靠性及加工效率均得到有效改善，具有广泛的推广应用价值。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明优选实施例盲孔螺纹加工控制方法的流程示意图；
图2是本发明优选实施例中编程模块后处理的编制示意图；
图3是螺纹铣刀直线进刀的路径示意图；
图4是螺纹铣刀进退刀处有切痕的示意图；
图5是螺纹铣刀圆弧进刀的路径示意图；
图6是圆弧进刀处无切痕的示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
本发明的优选实施例提供了一种盲孔螺纹加工控制方法，用于对单一孔径多位置的盲孔进行螺纹铣削加工，参照图1，本实施例控制方法包括：
步骤S100，在图形界面软件中绘制多个盲孔分别对应的螺纹加工点位；
步骤S200，设置供子程序调用的参数变量赋值；
步骤S300，调用子程序生成用于数控加工的数控加工指令；
步骤S400，驱动数控系统利用数控加工指令对工件进行螺纹铣削加工。
本实施例中，应用Mastercam软件开发螺纹铣主程序模块，为使不同位置的多个螺纹孔铣削数控程序简化，螺纹铣削加工采用的是主程序调用子程序的方式。优选地，子程序由宏程序指令编制，将螺纹的大径、螺距、刀具半径、安全高度、加工深度等设置为参数变量，便于不同规格螺纹尺寸的调整及切削用量的优化。
具体地，应用Mastercam软件开发螺纹铣主程序模块，主程序含有螺纹孔中心坐标位置及供子程序使用的参数变量赋值，通过数控系统的M98指令调用对应含有具体螺纹大径、螺距、加工深度及切削参数的子程序进行加工。每个螺纹孔加工的中心坐标位置不同，但子程序完全相同的，从而确保了多个螺纹孔加工的一致性。如果需对螺纹的尺寸及切削参数进行调整时，只需要在主程序中改变对应变量的赋值，程序运行M98调用子程序时，即可调整子程序宏变量。本实施例控制方法的程序控制简单，螺纹加工程序都由宏变量控制，易于对数控程序的优化和调整。
现有技术中，螺纹铣削程序的主程序是由程编员在计算机上人工手动敲入坐标位置点位，编程效率低下，出错率较高。发明人通过对CAD/CAM编程软件后置处理编制方法的研究，在Mastercam软件中建立了一个专门针对螺纹铣程序编制的模块，把Mastercam软件后置处理与螺纹铣主程序对接，在软件中输入与加工螺纹对应的子程序号，设置局部坐标系，螺距等参数后即可直接生成数控机床铣削螺纹的数控程序，经过对三轴，四轴，五轴数控机床的反复验证，该编程方法可行。大大提高了螺纹程序编制的效率和准确性。
图2示出了一个优选实施例中，应用Mastercam软件及后置处理文件，开发螺纹铣主程序模块的示例，其中，“G52”对应设定局部坐标系指令，“M98”对应调用子程序指令。
优选地，螺纹铣削主程序中需用“M98”指令调用子程序，子程序号在相应的对话框中输入。优选地，机床主轴转速在子程序中进行设置，主程序中不需设置主轴转速，优选地，经在主轴转速选项中填入“子程序号”的数值，经后置文件模块处理后，在主程序中生成子程序号代码。
优选地，针对现有的内螺纹在螺纹进刀处有明显刀痕、进而影响螺纹表面粗糙度的缺陷，发明人对现有的螺纹铣削子程序存在的问题进行分析。通过对现用的螺纹铣削子程序分析，发现螺纹铣刀采用的是直线进、退刀的方式，其子程序如下：
参见图3，现有的螺纹铣削路径如下：
1)、螺纹铣刀从螺纹孔中心A点G01直线进刀到螺纹大径B处；
2)、沿着螺纹大径，围绕这螺纹曲线自下而上进行螺纹周向铣削；
3)、螺纹铣刀从螺纹孔大径B点G01直线退刀到螺纹孔中心A处。
参见图4，可以发现现有的螺纹铣削路径存在如下弊端：
由于螺纹铣刀是沿着内螺纹法线方向进刀，垂直于螺纹内壁，螺纹铣刀瞬间从螺纹小径切至大径，加工余量突然增加，造成铣削振动加大，出现螺纹铣刀折断及螺纹内壁有较明显切痕。
优选地，本实施例中，螺纹铣刀进行铣削螺纹时，运用圆弧进、退刀技术，实现在进刀点逐渐切入，在退刀点逐渐切出，参见图5，子程序的铣削路径包括：
1)、螺纹铣刀从螺纹孔中心A点G01直线到螺纹小径B处；
2)、运用G02渐进式圆弧进刀的方式从螺纹小径B点进至螺纹大径C点；
3)、沿着螺纹大径，围绕这螺纹曲线自下而上进行周向铣削；
4)、运用G02圆弧退刀的方法，从螺纹大径C点逐步退至螺纹小径D点；
5)、螺纹铣刀从孔小径D点G01直线到螺纹孔中心A处。
示例的子程序如下：
％
O8010
N2G54G90X0.Y0.
N3S1300M03
N4G00X0.Y0.
N5Z100.
N6G01Z5.F1000.
N7#1＝0.8
N8#2＝2.5
N9#3＝2.0
N10#4＝1.
N11#5＝-10.2
N12G01Z1.F500.
N13Z[#5-#1/4]F100.
N14G01G41D09Y[#1/2]F30.
N15G01X[#2-#3-#1/2]
N16G03X0.Y[#2-#3]I-[#2-#3-#1/2]Z#5F75.
N100#5＝#5+#1
N18G03X0.Y[#2-#3]J-[#2-#3]Z#5F75.
N19IF[#5LT#4]GOTO100
N20G01G40X0.F100.
N21G00X0.Y0.
N22Z100.
N23M99
％
参见图6，可以得知：本实施例方法的铣削力逐步加大，切削过程平稳，螺纹铣刀不易折断；且螺纹内壁光滑无挖刀痕。
优选地，针对现有的深盲孔加工时，螺纹铣刀易折断、加工效率低、螺纹表面质量差、螺纹有喇叭口现象的问题。本发明控制方法还包括：调整数控系统调用的螺纹铣刀的结构参数，结构参数包括螺纹铣刀的刃数、杆长及杆径中的至少一种。
本实施例中，通过改变标准刀具结构，解决断刀及让刀现象。现有的深盲孔加工时，标准螺纹铣刀刃多杆长，且排屑不易。多刃螺纹铣刀多刃同时参与切削时，切削用量低，转速S1000r/min,进给F30mm/min，刀具瞬间铣削力过大，容易发生断刀现象，离刀柄夹持部位较近的孔口刚性好，不让刀，离刀柄夹持部位越远部位，力臂较长，让刀严重，造成螺纹喇叭口现象，孔口大，孔底小。
本实施例中，改进之一在于：将螺纹铣刀的刃数减少。多刃改为少刃，在一个实施例中，10刃的螺纹铣刀改为2刃，螺纹铣刀瞬间切削力减小5倍，避免了断刀现象的发生，少刃螺纹铣刀与零件接触部位少，只有2刃，瞬间铣削力小，让刀少，而且在螺纹轴线方向旋转向上运动，即使有微量让刀，也是孔口与孔底同让刀量相同，不会出现喇叭口现象。
现有技术中，小杆螺纹铣刀由于刚性不够，加工效率低，加工过程存在振动，影响螺纹的表面粗糙度及缩短了螺纹铣刀的加工寿命。
本实施例中，改进之二在于：调整螺纹铣刀的杆径和铣刀的刃数。增大铣刀的杆径，使之由小柄改为粗柄，由多刃改为2刃，大幅提高了刀具的刚性，切削用量为，转速S1200r/min,进给F200mm/min，加工效率提高7倍，无断刀现象发生，螺纹表面无振纹现象。
本实施例控制方法具有以下有益效果：
1)、通过自行研发螺纹铣编程模块，有利于修改和优化螺纹加工参数，提高了编程的效率，避免了程序出错的可能性。
2)、通过优化螺纹铣削路径，避免了螺纹铣削进出刀时的挖刀现象，提高了螺纹表面质量。
3)、改进螺纹铣刀结构，提高刀具了刚性，避免了加工过程中的打刀现象，螺纹加工效率提高7倍。
优选地，本发明控制方法还包括：
调整供子程序调用的参数变量赋值，对数控加工指令进行优化，以满足不同孔径的螺纹孔的批量加工需求和/或优化加工质量。
根据本发明的另一方面，还提供一种盲孔螺纹加工控制装置，用于对单一孔径多位置的盲孔进行螺纹铣削加工，本实施例控制装置用于执行上述实施例的控制方法。该控制装置包括：
第一设置模块，用于在图形界面软件中绘制多个盲孔分别对应的螺纹加工点位；
第二设置模块，用于设置供子程序调用的参数变量赋值；
转换模块，用于调用子程序生成用于数控加工的数控加工指令；
加工模块，用于驱动数控系统利用数控加工指令对工件进行螺纹铣削加工。
优选地，本实施例控制装置还包括：
子程序编制模块，用于经宏程序指令编制子程序；
子程序的铣削路径包括：
螺纹铣刀从螺纹孔中心沿直线到螺纹小径处；
沿渐进式圆弧进刀的方式从螺纹小径处进至螺纹大径处；
沿着螺纹大径，围绕着螺纹曲线自下而上进行周向铣削；
沿渐进式圆弧退刀的方式从螺纹大径处逐步退至螺纹小径处；
从螺纹小径处沿直线到螺纹孔中心。
可选地，本实施例控制装置还包括：
调整模块，用于调整供子程序调用的参数变量赋值，对数控加工指令进行优化。
根据本发明的另一方面，还提供一种处理器，处理器用于运行程序，程序运行时执行本实施例的控制方法。
根据本发明的另一方面，还提供一种存储介质，存储介质包括存储的程序，程序运行时控制存储介质所在的设备执行本实施例的控制方法。
需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
本实施例方法所述的功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个或者多个计算设备可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算设备(可以是个人计算机，服务器，移动计算设备或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM,Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)，磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种盲孔螺纹加工控制方法，用于对单一孔径多位置的盲孔进行螺纹铣削加工，其特征在于，所述控制方法包括：
在图形界面软件中绘制多个盲孔分别对应的螺纹加工点位；
设置供子程序调用的参数变量赋值；
调用子程序生成用于数控加工的数控加工指令；
驱动数控系统利用所述数控加工指令对工件进行螺纹铣削加工。
2.根据权利要求1所述的盲孔螺纹加工控制方法，其特征在于，
所述子程序由宏程序指令编制，所述参数变量赋值对应的参数变量包括：螺纹的大径、螺距、刀具半径、安全高度、加工深度中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的盲孔螺纹加工控制方法，其特征在于，
所述子程序的铣削路径包括：
螺纹铣刀从螺纹孔中心沿直线到螺纹小径处；
沿渐进式圆弧进刀的方式从螺纹小径处进至螺纹大径处；
沿着螺纹大径，围绕着螺纹曲线自下而上进行周向铣削；
沿渐进式圆弧退刀的方式从螺纹大径处逐步退至螺纹小径处；
从螺纹小径处沿直线到螺纹孔中心。
4.根据权利要求1所述的盲孔螺纹加工控制方法，其特征在于，
还包括：
调整供子程序调用的所述参数变量赋值，对数控加工指令进行优化。
5.根据权利要求1所述的盲孔螺纹加工控制方法，其特征在于，
还包括：
调整所述数控系统调用的螺纹铣刀的结构参数，所述结构参数包括螺纹铣刀的刃数、杆长及杆径中的至少一种。
6.一种盲孔螺纹加工控制装置，用于对单一孔径多位置的盲孔进行螺纹铣削加工，其特征在于，所述控制装置包括：
第一设置模块，用于在图形界面软件中绘制多个盲孔分别对应的螺纹加工点位；
第二设置模块，用于设置供子程序调用的参数变量赋值；
转换模块，用于调用子程序生成用于数控加工的数控加工指令；
加工模块，用于驱动数控系统利用所述数控加工指令对工件进行螺纹铣削加工。
7.根据权利要求6所述的盲孔螺纹加工控制装置，其特征在于，还包括：
子程序编制模块，用于经宏程序指令编制所述子程序；
所述子程序的铣削路径包括：
螺纹铣刀从螺纹孔中心沿直线到螺纹小径处；
沿渐进式圆弧进刀的方式从螺纹小径处进至螺纹大径处；
沿着螺纹大径，围绕着螺纹曲线自下而上进行周向铣削；
沿渐进式圆弧退刀的方式从螺纹大径处逐步退至螺纹小径处；
从螺纹小径处沿直线到螺纹孔中心。
8.根据权利要求6所述的盲孔螺纹加工控制装置，其特征在于，还包括：
调整模块，用于调整供子程序调用的所述参数变量赋值，对数控加工指令进行优化。
9.一种处理器，所述处理器用于运行程序，其特征在于，所述程序运行时执行如权利要求1至4任一所述的控制方法。
10.一种存储介质，所述存储介质包括存储的程序，其特征在于，所述程序运行时控制所述存储介质所在的设备执行如权利要求1至4任一所述的控制方法。
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