CN105149634B - 一种双头数控钻的钻孔方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种双头数控钻的钻孔方法，所述双头数控钻包括：横向Y1轴、横向Y2轴、动力头1X轴、动力头1Z轴、动力头2U轴、动力头2W轴、第一运动控制卡和第二运动控制卡，所述横向Y1轴、所述横向Y2轴、所述动力头1X轴、所述动力头1Z轴与所述第一运动控制卡连接，所述动力头2U轴和所述动力头2W轴与所述第二运动控制卡连接，所述钻孔方法包括：采用所述动力头定位圆盘类工件圆弧面上的三点坐标，根据所述三点坐标计算所述圆盘类工件的圆心坐标；根据所述圆心坐标，对所述圆盘类工件进行圆孔的布局；根据所述圆孔的布局，在所述圆盘类工件上进行所述圆孔的加工。上述双头数控钻的钻孔方法操作方便效率高，定心精度高。

Description

一种双头数控钻的钻孔方法

技术领域

本发明涉及数控技术领域，尤其涉及一种双头数控钻的钻孔方法。

背景技术

目前在石化、汽轮机、制冷、锅炉、电力(核电、风电)等行业大量应用金属管板、法兰零件加工。典型如管板的加工，管板是生产热交换器的重要工件。随着石油化工、电力等行业的飞速发展，其设备也变得越来越大型化，管板的直常用的管板直径为4M～5M，最大可以达到7M。大型管板具有孔数多(孔少的约有几百个，孔多的有几千个)、孔间隔小等特点。为了保证热交换器穿管要求，管板孔加工精度要求非常高。

管板工件重量多在1吨-3吨左右，管板工件通常吊装到工作台后校平。工件由于重量大，因此，移动困难，放置后圆盘中心孔位置随机，加工前通常需要寻找圆盘件中心。现在一般数控钻床通常是通过工人手工划线确定圆盘件中心，然后手动移动钻头或者对刀器到中心点位置，然后记下中心点坐标，填入数控***G54坐标系，然后才开始加工。这种手动对刀效率低，精度差，操作极不方便。

发明内容

本申请提供一种双头数控钻的钻孔方法，解决了现有技术中的数控钻床手动对刀效率低，精度差，操作极不方便的技术问题。

本申请提供一种双头数控钻的钻孔方法，所述双头数控钻包括：横向Y1轴、横向Y2轴、动力头1X轴、动力头1Z轴、动力头2U轴、动力头2W轴、第一运动控制卡和第二运动控制卡，所述横向Y1轴、所述横向Y2轴、所述动力头1X轴、所述动力头1Z轴与所述第一运动控制卡连接，所述动力头2U轴和所述动力头2W轴与所述第二运动控制卡连接，所述钻孔方法包括：

采用所述动力头定位圆盘类工件圆弧面上的三点坐标，根据所述三点坐标计算所述圆盘类工件的圆心坐标；

根据所述圆心坐标，对所述圆盘类工件进行圆孔的布局；

根据所述圆孔的布局，在所述圆盘类工件上进行所述圆孔的加工。

优选地，所述方法还包括：

在收到一暂停控制信号时，所述动力头1Z轴或所述动力头2W暂停对所述圆孔的加工；

调整所述动力头1Z轴或所述动力头2W轴的进给深度后，继续对所述圆孔的进行加工。

优选地，所述方法还包括：

在收到一暂停控制信号时，所述动力头1Z轴或所述动力头2W暂停对所述圆孔的加工；

接收一开始加工的指定孔号信息；

根据所述指定孔号信息，对所述指定孔号的圆孔进行加工。

优选地，所述方法还包括：

获动力头1Z轴和所述动力头2W位置信息，将所述位置信息转换为图形的像素点信息，进行坐标映射，进行显示。

本申请有益效果如下：

上述双头数控钻的钻孔方法，通过采用动力头定位圆盘类工件三点坐标，根据三点坐标计算圆盘类工件的圆心坐标，根据所述圆盘类工件圆心坐标(x₀，y₀)，对所述圆盘类工件进行圆孔的布局，根据所述圆盘类工件圆心坐标(x₀，y₀)，对所述圆盘类工件进行圆孔的布局，该方法操作方便效率高，定心精度高，解决了现有技术中的数控钻床手动对刀效率低，精度差，操作极不方便的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例。

图1为本申请较佳实施方式一种双头数控钻的钻孔方法流程图；

图2为图1中的双头数控钻的结构示意图；

图3为图1中的双头数控钻的钻孔方法通过工件上的三个定位点确定圆心过程示意图；

图4为图1中的双头数控钻的MDI三点定圆心的操作界面示意图；

图5为图1中双头数控钻的暂停加工后设定速度的示意图；

图6为图1中双头数控钻的暂停加工后从任意孔进行加工的示意图；

图7为图1中双头数控钻的加工图形动态显示界面示意图；

图8为采用图1中的钻孔方法的加工线程的流程图。

具体实施方式

本申请实施例通过提供一种双头数控钻的钻孔方法，解决了现有技术中的数控钻床手动对刀效率低，精度差，操作极不方便的技术问题。

本申请实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

上述双头数控钻的钻孔方法，通过采用动力头定位圆盘类工件三点坐标，根据三点坐标计算圆盘类工件的圆心坐标，根据所述圆盘类工件圆心坐标(x₀，y₀)，对所述圆盘类工件进行圆孔的布局，根据所述圆盘类工件圆心坐标(x₀，y₀)，对所述圆盘类工件进行圆孔的布局，该方法操作方便效率高，定心精度高，解决了现有技术中的数控钻床手动对刀效率低，精度差，操作极不方便的技术问题。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

实施例一

首先介绍双头数控钻的结构，如图1所示，双头数控钻包括：Y向移动轴(横梁前后运动)、动力头1X轴(动力头1左右移动)、动力头1Z轴(动力头1上下移动)、动力头2U轴(动力头2左右移动轴)、动力头2W轴(动力头2上下移动)，一共是5个运动控制轴，由于幅面较大通常Y向采用双边驱动，Y向运动为2个伺服电机。

***采用两张MPC08运动控制卡最多可以控制八个运动轴。X、Y、Z三轴由1号卡控制，U、W轴由2号卡控制，所有轴可以实现任意三轴联动。由于Y轴横梁跨度较大采用双边驱动方法。双边驱动方法：卡脉冲和方向信号经过一块双边驱动脉冲分配板将一路脉冲变为两个完全相同脉冲输出，分别控制Y轴两个伺服电机。手脉采用RS232接口，设计专用电路将手脉盒上X、Y、Z、U、V、W轴档、倍率挡和编码器正反转信息通过串口发送到PC机。PC机程序处理串口中断，根据串口发送指令执行相应运动。

为了解决现有技术中的数控钻床手动对刀效率低，精度差，操作极不方便的技术问题，本申请提供一种双头数控钻的钻孔方法，所述方法包括以下步骤：

步骤S101，采用动力头1定位圆盘类工件三点坐标，根据三点坐标计算圆盘类工件的圆心坐标。

具体地，可采用寻边器寻找工件边缘任意三点坐标(x₁，y₁)、(x₂、y₂)、(x₃、y₃)，或机床在回原点后，采用主动力头1定位圆盘工件三点坐标。定位成功后在MDI界面按下定心三点坐标输入，***自动记忆三点坐标。如果输入点坐标相同***会报警提示。根据圆心三点坐标(x₁，y₁)、(x₂、y₂)、(x₃、y₃)计算得到工件圆心坐标(x₀，y₀)的计算公式如下：

圆盘类工件为圆形管板，三点可以任意选择，如果为折流板，则需要选择圆弧面上三点。

步骤S102，根据所述圆盘类工件圆心坐标(x₀，y₀)，对所述圆盘类工件进行圆孔的布局。

步骤S103，根据所述圆孔的布局，在圆盘类工件上进行所述圆孔的加工。

上述双头数控钻的钻孔方法，通过采用主动力头1定位圆盘类工件三点坐标，根据三点坐标计算圆盘类工件的圆心坐标，根据所述圆盘类工件圆心坐标(x₀，y₀)，对所述圆盘类工件进行圆孔的布局，根据所述圆盘类工件圆心坐标(x₀，y₀)，对所述圆盘类工件进行圆孔的布局，该方法操作方便效率高，定心精度高，解决了现有技术中的数控钻床手动对刀效率低，精度差，操作极不方便的技术问题。

为了避免圆盘类工件在工作台上摆放不平，而出现有些圆孔没有钻透的现象，所述方法还包括：

步骤S104，在收到一暂停控制信号时，所述动力头暂停对所述圆孔的加工。如任意加工中，按下F3暂停按键可以暂停加工。

步骤S105，调整所述动力头1Z轴和所述动力头2W轴的进给深度后，继续对所述圆孔的进行加工。

大幅面工件点窝钻加工时，通常钻孔深度较浅，一般为3-6mm。大型工件在工作台上摆放好后，由于加工表面不平原因，一般很难做到加工面与工作台完全平行。由于工件幅面大，重量大，人工校平难度大，没有办法完全校平。加工面与工作台面会有一定倾斜(角度一般小于0.02度)，如果工件直径为3m，这样高度上的偏差可能会有0.5-1mm。如果对刀时按照圆心对刀Z轴高度，那么加工时有可能有的孔会点深了，有的孔会点浅了，甚至有的孔点不到。通过在对所述圆盘类工件上进行所述圆孔的加工过程进行暂停，再调整所述动力头1Z轴和所述动力头2W轴的进给深度后，即可避免圆盘类工件在工作台上摆放不平，而出现有些圆孔没有钻透的现象。

在步骤S104之后，还可以调整所述动力头的空行速度和进给速度，如图7所示。

另外，在步骤S104之后，接收一开始加工的指定孔号信息，根据所述指定孔号信息，对所述指定孔号的圆孔进行加工，如图6所示。即，可以从任意指定孔号开始加工，这样可以解决有时候因为钻头断裂等突发情况下有些孔没有钻到；或者在点窝钻中由于工件不平，造成有些孔没有点到；或者断点加工中需要从指定孔号开始加工的问题，以免要重新从头加工起，浪费时间。。

在加工过程中，控制所述已加工的圆孔与未加工的圆孔以不同的方式进行显示，如图7所示，这样就可以对加工中钻孔动力头轨迹及钻孔轨迹跟踪显示，可以方便直观观察机床运行状态。

具体地，加工过程动态图形跟踪显示：自动加工开始后除了建立一个专门的加工线程外，还有一个用户界面线程，用户界面线程主要用来处理用户消息相应，并设立一个定时器，定时刷新机床状态，并同步显示钻头轨迹、已钻孔位置。

图形跟踪具体方法如下：获动力头位置信息，将位置信息转换为图形的像素点信息，进行坐标映射。绘制钻头位置时先采用画笔异或模式擦除原钻头图形，然后在新位置重绘钻头，同时，根据已加工孔数信息，将图形中已加工孔用白色填充，这样用户就可以很容易观察到加工的当前状态和钻头位置信息。

具体地，如图8所示，为采用图1中的钻孔方法的加工线程的流程图。数控***特殊功能实现采用多线程技术，自动加工界面按下开始加工后创建一个加工线程，加工线程的流程如下：打开编译后的G代码后，读取一行有效G代码，如果行数小于NUm，则不执行操作，直接读取下一行。如果行数大于或者等于NUm，则往下执行程序。加工中如果按下暂停按钮，线程会直接退出并保存当前加工行数Num和加工位置信息，按下继续加工按键重新开始线程，但Num行前的G代码不会被执行。就是这样实现的加工中的任意暂停和继续。执行G代码时有个isfirst标志位，线程开始前置isfirst为真，如果真G代码起始点位置信息由数控***记忆点决定，如果为假那么按照G代码原始信息执行。这样可以保证正在执行某条运动加工指令暂停后继续，运动轨迹不会乱套。

加工中暂停调整深度：设置Z轴和W轴的补偿深度参数(zcomp和wcomp)，暂停后调整Z、W位置，***自动记忆zcmp和wcomp的信息。比如暂停后Z轴向下调整0.1mm，那么zcomp＝zcomp+0.1，在执行G代码时碰到Z、W轴进给都是单独完成，不参与插补运动。Z轴和W轴的G代码运动数值为zcode和wcode，那么实际进给尺寸zpos＝zcode+zcomp；wpos＝wcode+wcomp；这样方便实现加工中暂停调整进给深度问题。深度补偿值一直延续到加工结束。

暂停后可以到任意指定孔号重新开始：暂停后到按下到任意孔号按键，设定孔号n后，程序自动计算第n个孔的程序NUm号，创建一个新的加工线程，线程首先执行提刀程序，防止移动中撞刀。提高后其他操作与前面相同。

在实际加工过程中，单头加工与双头加工代码自动转化功能，圆盘类工件圆心定位后，可以采用单钻头加工，也可以采用双钻头加工。数控***具有内置式算法，可以根据圆心位置、两钻头之间最小距离、钻头各自移动范围自动计算出最优双头运动轨迹。单头加工和双头加工一键切换。

另外，***由于采用PC机+运动控制卡结构，软件配置灵活。***还带有内置式集成的CAM功能。能够直接读取AutoCAD设计钻孔图形。设置好加工工艺后直接将G代码输出。输出方式有环形排列、行扫描两种方式。还可以方便设定加工速度、钻孔深度等加工参数。双头数控钻需要数控***既能单头加工，又能双头加工。由于双控***G代码通常都是以单钻头为模型建立的加工轨迹。如果要实现双钻头加工需要已知工件中心在机床坐标点信心并根据两个钻头的物理位置信息重新规划计算双钻头加工路径。现有钻床***都不具备在线转换功能，都需要专用软件将G代码重新解释后生成双头加工代码，再传到数控***。最常见形式是一台数控***+专用电脑进行CAM转换，转换代码通过串口或者网络再传给数控***。这种操作方式复杂，对操作工要求较高。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (4)

1.一种双头数控钻的钻孔方法，其特征在于，所述双头数控钻包括：横向Y1轴、横向Y2轴、动力头1X轴、动力头1Z轴、动力头2U轴、动力头2W轴、第一运动控制卡和第二运动控制卡，所述横向Y1轴、所述横向Y2轴、所述动力头1X轴、所述动力头1Z轴与所述第一运动控制卡连接，所述动力头2U轴和所述动力头2W轴与所述第二运动控制卡连接，所述钻孔方法包括：

采用所述双头数控钻的动力头1定位圆盘类工件圆弧面上的三点坐标，根据所述三点坐标计算所述圆盘类工件的圆心坐标；

根据所述圆心坐标，对所述圆盘类工件进行圆孔的布局；

根据所述圆孔的布局，在所述圆盘类工件上进行所述圆孔的加工。

2.如权利要求1所述的钻孔方法，其特征在于，所述方法还包括：

在收到一暂停控制信号时，所述动力头1Z轴或所述动力头2W轴暂停对所述圆孔的加工；

调整所述动力头1Z轴或所述动力头2W轴的进给深度后，继续对所述圆孔的进行加工。

3.如权利要求1所述的钻孔方法，其特征在于，所述方法还包括：

在收到一暂停控制信号时，所述动力头1Z轴或所述动力头2W轴暂停对所述圆孔的加工；

接收一开始加工的指定孔号信息；

根据所述指定孔号信息，对所述指定孔号的圆孔进行加工。

4.如权利要求1所述的钻孔方法，其特征在于，所述方法还包括：

获动力头1Z轴和所述动力头2W轴位置信息，将所述位置信息转换为图形的像素点信息，进行坐标映射，进行显示。