深孔钻编程方法及系统

《深孔钻编程方法及系统》涉及通信技术领域，具体涉及一种深孔钻编程方法及系统。

在机械加工中通常把孔深与孔径之比大于6的孔称为深孔，深孔钻加工是指通过深孔钻钻头对工件进行钻削，以在工件上加工出各种直径的深孔。

在深孔钻加工之前一般要进行深孔钻编程，深孔钻编程是根据已经构造好的工件，根据工件的材质，深孔钻加工机床的型号和孔的直径，确定加工参数和数控机床可识别的加工程式。

2012年10月之前技术中通常采用国际通用的G代码作为编程语言，一般的深孔钻编程方法为：

S1、根据设计的三维绘图生成专用的孔加工图，打印成为纸质的工艺文件；

S2、人工读取纸质工艺文件上孔的直径、位置坐标，确定钻头转速、进给等切削参数，手工将G代码功过人机交互界面输入系统中。

上述技术的深孔钻编程方法具有以下缺点：

1、需要将设计的三维绘图转换成专用孔加工图并打印，效率低，成本高；

2、需要人为的确定上述相关参数，并手动输入相关代码，出错率高。

图1是《深孔钻编程方法及系统》实施例一提供的深孔钻编程方法的流程图；

图2是《深孔钻编程方法及系统》实施例二提供的深孔钻编程方法的流程图；

图3是《深孔钻编程方法及系统》实施例三提供的深孔钻编程系统的框图；

图4是《深孔钻编程方法及系统》实施例三提供的深孔钻编程系统的另一框图。

2018年12月20日，《深孔钻编程方法及系统》获得第二十届中国专利优秀奖。 2100433B

《深孔钻编程方法及系统》实施例中提供了一种深孔钻编程方法及系统，用于实现深孔钻加工的自动编程。以下分别进行详细说明。

• 实施例一：

《深孔钻编程方法及系统》提供一种深孔钻编程方法，如图1所示，包括：

101、导入待加工目标的三维图形；

待加工目标的三维图形一般的是以UG（Unigraphics）、ProE（Pro/Engineer）或其他三维制图软件制作而成，该实施例中可直接导入相关格式的三维图形；

102、接收用户输入的机床信息和上述待加工目标的材料信息，以及接收用户输入的选孔信息；

导入三维图形之后，用户需要选择加工所用的机床信息和待加工目标的材料信息以及需要加工的深孔以进行后续的加工；

103、根据用户输入的选孔信息确定需要加工的深孔，生成所述需要加工的深孔的孔柱；

104、从上述三维图形读取上述需要加工的深孔的属性信息；上述深孔的属性信息包括深孔的孔径、位置、孔柱方向、和最大加工深度；

105、根据上述深孔的属性信息、上述材料信息、上述机床信息和预存储的加工条件数据库计算得到加工参数；

上述加工参数包括初始加工位、破穿孔位、主轴转速和进给速度；其中由深孔的位置和孔柱方向可计算得到初始加工位和破穿孔位等信息，由机床信息、材料信息结合预先存储的加工条件数据库可计算得到主轴转速和进给速度等信息；

2012年10月之前技术中上述加工参数一般的是由操作人员根据经验进行设置，容易出现人为错误，且需要操作人员具有极为丰富的加工经验，而该实施例中是通过预先存储的加工条件数据库进行计算得到，可减少人为错误，提高加工速度，降低加工成本；

由于在初始进刀或交叉过破孔时由于切削力的突然变化常常会导致钻头断裂，因此该实施例中，将进给速度设为变速度，上述进给速度在上述初始加工位和/或破穿孔位降为低速V1，以防止钻头断裂，再在预定的时间内由低速V1提高至正常进给速度V2来进行加工；

106、生成G代码深孔钻程序文件；

在确定上述各项参数之后，可根据上述各项参数生成G代码深孔钻程序文件。

• 实施例二：

《深孔钻编程方法及系统》提供一种深孔钻编程方法，如图2所示，包括：

201、导入待加工目标的三维图形；

待加工目标的三维图形一般的是以UG（Unigraphics）、ProE（Pro/Engineer）或其他三维制图软件制作而成，该实施例中可直接导入相关格式的三维图形；

202、接收用户输入的机床信息和上述待加工目标的材料信息，以及接收用户输入的选孔信息；

导入三维图形之后，用户需要选择加工所用的机床信息和待加工目标的材料信息以及需要加工的深孔以进行后续的加工；

203、根据用户输入的选孔信息确定需要加工的深孔，生成所述需要加工的深孔的孔柱；

204、从上述三维图形读取上述需要加工的深孔的属性信息；上述深孔的属性信息包括深孔的孔径、位置、孔柱方向、和最大加工深度；

205、根据第一深孔的孔径信息判断预存储的深孔钻咀数据库中是否包括对应直径的钻咀，如果否，执行步骤206，否则执行步骤207；上述第一深孔为上述需要加工的深孔中的任意一个；

206、显示上述第一深孔无法加工的提示信息；

该实施例中，对于每个需要加工的深孔，可根据预先存储的深孔钻咀数据库来判断是否拥有合适的钻咀对其进行加工，如果没有，将显示提示信息以提示哪些深孔没有合适钻咀进行加工；该实施例中可采用对无法加工的深孔进行标注直径尺寸的办法来提示用户该深孔无法进行加工，以免用错钻咀导致过切；

207、根据上述深孔的属性信息、上述材料信息、上述机床信息和预存储的加工条件数据库计算得到加工参数；

该实施例中仅对有合适钻咀的深孔进行加工参数的计算；

上述加工参数包括初始加工位、破穿孔位、主轴转速和进给速度；其中由深孔的位置和孔柱方向可计算得到初始加工位和破穿孔位等信息，由机床信息、材料信息结合预先存储的加工条件数据库可计算得到主轴转速和进给速度等信息；

2012年10月之前技术中上述加工参数一般的是由操作人员根据经验进行设置，容易出现人为错误，且需要操作人员具有极为丰富的加工经验，且而该实施例中是通过预先存储的加工条件数据库进行计算得到，可减少人为错误，提高加工速度，降低加工成本；

由于在初始进刀或交叉过破孔时由于切削力的突然变化常常会导致钻头断裂，因此该实施例中，将进给速度设为变速度，上述进给速度在上述初始加工位和/或破穿孔位降为低速V1，以防止钻头断裂，再在预定的时间内由低速V1提高至正常进给速度V2来进行加工；

208、生成G代码深孔钻程序文件；

在确定上述各项参数之后，可根据上述各项参数生成G代码深孔钻程序文件；

209、将上述G代码深孔钻程序文件通过网络传输至机床加工控制系统；

该实施例中利用网络传输可实现深孔钻程序文件的快速传输，可提高加工效率。

• 实施例三：

《深孔钻编程方法及系统》提供一种深孔钻编程系统，如图3所示，包括：

导入单元301，用于导入待加工目标的三维图形；

待加工目标的三维图形一般的是以UG（Unigraphics）、ProE（Pro/Engineer）或其他三维制图软件制作而成，该实施例中可直接导入相关格式的三维图形；

人机交互单元302，用于接收用户输入的机床信息和上述待加工目标的材料信息，以及用于接收用户输入的选孔信息以确定需要加工的深孔；

导入三维图形之后，系统可弹出机床、材料对话框以供用户需要选择加工所用的机床信息和待加工目标的材料信息；用户还可通过人机交互单元选择需要加工的深孔；

孔柱生成单元303，用于根据用户输入的选孔信息确定需要加工的深孔，生成所述需要加工的深孔的孔柱；

读取单元304，从上述三维图形读取上述需要加工的深孔的属性信息；上述深孔的属性信息包括深孔的孔径、位置、孔柱方向和最大加工深度；

计算单元305，用于根据上述深孔的属性信息、上述材料信息、上述机床信息和预存储的加工条件数据库计算得到加工参数；

该实施例中仅对有合适钻咀的深孔进行加工参数的计算；

程序生成单元306，生成G代码深孔钻程序文件；程序生成单元305将根据上述的孔的属性信息、上述材料信息、上述机床信息及上述加工参数生成用于对待加工目标进行加工的G代码深孔钻程序文件。

该实施例提供的深孔钻编程系统可直接读取待加工目标的三维图形文档，自动的根据需要加工的深孔属性信息和机床信息、材料信息计算出各项加工参数，生成G代码深孔钻程序文件，可大幅提高深孔钻编程的效率，并减少人为操作导致的错误。

具体地，上述加工参数包括初始加工位、破穿孔位、主轴转速和进给速度；其中由深孔的位置和孔柱方向可计算得到初始加工位和破穿孔位等信息，由机床信息、材料信息结合预先存储的加工条件数据库可计算得到主轴转速和进给速度等信息；

2012年10月之前技术中上述加工参数一般的是由操作人员根据经验进行设置，容易出现人为错误，且需要操作人员具有极为丰富的加工经验，且而该实施例中是通过预先存储的加工条件数据库进行计算得到，可减少人为错误，提高加工速度，降低加工成本；

由于在初始进刀或交叉过破孔时由于切削力的突然变化常常会导致钻头断裂，因此该实施例中，将进给速度设为变速度，上述进给速度在上述初始加工位和/或破穿孔位降为低速V1，再在预定的时间内由低速V1提高至正常进给速度V2来进行加工，可起到防止钻头断裂的作用。进给速度从V1提高到V2的过程中可以采用多级变速，或者无级变速。

进一步地，如图4所示，《深孔钻编程方法及系统》提供的深孔钻编程系统还可包括：

判断单元307，用于根据第一深孔的孔径信息判断预存储的深孔钻咀数据库中是否包括对应直径的钻咀；所述第一深孔为所述需要加工的深孔中的任意一个；

当判断单元307的判断结果为否，人机交互单元302还用于显示所述第一深孔无法加工的提示信息。

该实施例中，对于每个需要加工的深孔，可根据预先存储的深孔钻咀数据库来判断是否拥有合适的钻咀对其进行加工，如果没有，将显示提示信息以提示哪些深孔没有合适钻咀进行加工；该实施例中可采用（但不限于）对无法加工的深孔进行标注直径尺寸的办法来提示用户该深孔无法进行加工，以免用错钻咀导致过切。

进一步地，如图4所示，该实施例提供的深孔钻编程系统还包括：

传输单元308，用于将程序生成单元306生成的G代码深孔钻程序文件通过网络传输至机床加工控制系统。

该领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：闪存盘、只读存储器（Read-Only Memory，ROM）、随机存取器（Random Access Memory，RAM）、磁盘或光盘等。

深孔钻编程方法及系统专利目的

《深孔钻编程方法及系统》实施例所要解决的技术问题是提供一种深孔钻编程方法及系统，用于实现深孔钻加工的自动编程。

深孔钻编程方法及系统技术方案

《深孔钻编程方法及系统》实施例提供一种深孔钻编程方法，包括：

导入待加工目标的三维图形；

接收用户输入的机床信息和所述待加工目标的材料信息，以及接收用户输入的选孔信息；

根据用户输入的选孔信息确定需要加工的深孔，生成所述需要加工的深孔的孔柱；

从所述三维图形读取所述需要加工的深孔的属性信息；所述深孔的属性信息包括深孔的孔径、位置、孔柱方向和最大加工深度信息；

根据所述深孔的属性信息、所述材料信息、所述机床信息和预存储的加工条件数据库计算得到加工参数；

生成G代码深孔钻程序文件。

相应的，《深孔钻编程方法及系统》实施例还提供一种深孔钻编程系统，包括：

导入单元，用于导入待加工目标的三维图形；

人机交互单元，用于接收用户输入的机床信息和所述待加工目标的材料信息，以及用于接收用户输入的选孔信息；

孔柱生成单元，用于根据用户输入的选孔信息确定需要加工的深孔，生成所述需要加工的深孔的孔柱；

读取单元，从所述三维图形读取所述需要加工的深孔的属性信息；所述深孔的属性信息包括深孔的孔径、位置、孔柱方向和最大加工深度；

计算单元，用于根据所述深孔的属性信息、所述材料信息、所述机床信息和预存储的加工条件数据库计算得到加工参数；

程序生成单元，用于生成G代码深孔钻程序文件。

深孔钻编程方法及系统改善效果

《深孔钻编程方法及系统》实施例中提供的深孔钻编程系统可直接读取待加工目标的三维图形文档，自动的根据需要加工的深孔属性信息和机床信息、材料信息计算出各项加工参数，生成G代码深孔钻程序文件，可大幅提高深孔钻编程的效率，并减少人为操作导致的错误。

1.一种深孔钻编程方法，其特征在于，包括：导入待加工目标的三维图形；接收用户输入的机床信息和所述待加工目标的材料信息，以及接收用户输入的选孔信息；根据用户输入的选孔信息确定需要加工的深孔，生成所述需要加工的深孔的孔柱；从所述三维图形读取所述需要加工的深孔的属性信息；所述深孔的属性信息包括深孔的孔径、位置、孔柱方向和最大加工深度信息；根据所述深孔的属性信息、所述材料信息、所述机床信息和预存储的加工条件数据库计算得到加工参数；所述加工参数包括初始加工位、破穿孔位、主轴转速和进给速度；其中由所述深孔的位置和所述孔柱方向计算得到所述初始加工位和所述破穿孔位信息，由所述机床信息、所述材料信息结合所述预存储的加工条件数据库计算得到所述主轴转速和所述进给速度信息，所述进给速度为变速度；所述进给速度在所述初始加工位和/或破穿孔位为V1，并在预定的时间内由V1提高至V2；生成G代码深孔钻程序文件。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：根据第一深孔的孔径信息判断预存储的深孔钻咀数据库中是否包括对应直径的钻咀，如果否，显示所述第一深孔无法加工的提示信息；所述第一深孔为所述需要加工的深孔中的任意一个。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：将所述G代码深孔钻程序文件通过网络传输至机床加工控制系统。

4.一种深孔钻编程系统，其特征在于，包括：导入单元，用于导入待加工目标的三维图形；人机交互单元，用于接收用户输入的机床信息和所述待加工目标的材料信息，以及用于接收用户输入的选孔信息；孔柱生成单元，用于根据用户输入的选孔信息确定需要加工的深孔，生成所述需要加工的深孔的孔柱；读取单元，从所述三维图形读取所述需要加工的深孔的属性信息；所述深孔的属性信息包括深孔的孔径、位置、孔柱方向和最大加工深度；计算单元，用于根据所述深孔的属性信息、所述材料信息、所述机床信息和预存储的加工条件数据库计算得到加工参数；所述加工参数包括初始加工位、破穿孔位、主轴转速和进给速度；其中由所述深孔的位置和所述孔柱方向计算得到所述初始加工位和所述破穿孔位信息，由所述机床信息、所述材料信息结合所述预存储的加工条件数据库计算得到所述主轴转速和所述进给速度信息，所述进给速度为变速度；所述进给速度在所述初始加工位和/或破穿孔位为V1，并在预定的时间内由V1提高至V2；程序生成单元，用于生成G代码深孔钻程序文件。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：判断单元，用于根据第一深孔的孔径信息判断预存储的深孔钻咀数据库中是否包括对应直径的钻咀；所述第一深孔为所述需要加工的深孔中的任意一个；所述人机交互单元，还用于当所述判断单元的判断结果为否时，显示所述第一深孔无法加工的提示信息。6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：传输单元，用于将所述G代码深孔钻程序文件通过网络传输至机床加工控制系统。

深孔钻是加工深孔的专用设备。钻深孔时为保证加工质量、提高工效，加工中钻头的冷却和定时排屑是需要解决的主要问题。传统的控制方案是采用继电器－接触器控制与液压控制相结合的方法，由于进给次数多，且有快进、快退、工进等多种进给速度的变换，控制系统较复杂，大量的硬件系统接线使系统的可靠性降低，也间接的降低了设备的工作效率，影响了设备的加工质量。

采用可编程控制器与液压相结合可以较好的解决这一问题，可大大的减少系统的硬件接线，提高了工作可靠性。而且在加工工艺改变时，只需要修改程序，就可适应新的加工要求，大大的提高了工作效率。

深孔钻床枪钻系统

主要用于小直径（一般小于35mm）深孔的钻削加工，所需切削液压力高。是最常见的深孔钻削加工方式。其属于内冷外排屑方式，切削液通过中空的钻杆内部，到达钻头头部进行冷却润滑，并将切屑从钻头及钻杆外部的V型槽排出。适宜于中小批量的金石QYZ深孔钻系统同样属于枪钻加工系统，可方便的配置在车床、镗床、加工中心等普通机床上，其刀具使用枪钻，高压力的气雾为其提供冷却和排屑的动力。

深孔钻床BTA单管钻系统

属于外冷内排屑方式，切削液通过授油器从钻杆外壁与工件已加工表面之间进入，到达刀具头部进行冷却润滑，并将切屑由钻杆内部推出。授油器除了具有导向功用之外，还提供了向切削区输油的通道。该系统使用广泛，但受钻杆内孔排屑空间的限制，主要用于直径￠﹥12mm的深孔钻削加工。与喷吸钻相比，高的切削液压力使得单管钻系统更加可靠，当钻削难以断屑的材料（如低碳钢和不锈钢等）时尤为如此。相较喷吸钻来说，BTA单管钻系统是大批量、高负荷连续加工的首选。

深孔钻床喷吸钻系统

系内排屑深孔钻削加工。切削液由联结器上输油口进入，其中大部分的切削液向前进入内外钻杆之间的环形空间，到达刀具头部进行冷却润滑，并将切屑推入内钻杆内腔向后排出；另外小部分的切削液，利用了流体力学的喷射效应，由内钻杆上月牙状喷嘴高速喷入内钻杆后部，在内钻杆内腔形成一个低压区，，对切削区排出的切削液和切屑产生向后的抽吸，在推吸双重作用下，促使切屑迅速向外排出。这种相对独立的系统较BTA系统而言所需的切削液压力更低，同时还降低了钻削系统的密封要求。由于有内管，喷吸钻加工最小直径范围受到限制，一般不能小于￠18mm。

专门用于加工深孔的钻头。在机械加工中通常把孔深与孔径之比大于6的孔称为深孔。深孔钻削时，散热和排屑困难，且因钻杆细长而刚性差，易产生弯曲和振动。一般都要借助压力冷却系统解决冷却和排屑问题。

深孔钻深孔的加工特点

1.刀杆细长刚性差，冷却困难切屑难排。

2.由于刀具在孔内切削，切削情况和刀具磨损无法观察。

深孔钻钻深孔方法

1.直径3～20mm用枪孔钻。

2.直径20～65mm用高压内排屑深孔钻或用喷吸钻，也可用可转位刀片交错齿深孔钻 。