基于發那科多主軸控制功能的高效深孔鉆床加工應用

林晶偉　鄭翠翠

（德州德隆（集團）機床有限責任公司 德州 253000）

基于發那科多主軸控制功能的高效深孔鉆床加工應用

林晶偉鄭翠翠

（德州德隆（集團）機床有限責任公司 德州 253000）

機床使用發那科數控系統作為操作編程加工平臺，系統增加多主軸控制功能應用于機床加工。機床主體結構中床頭箱作為第一伺服主軸先進行分度，以較低的轉速進行旋轉；鉆桿箱做為第二模擬主軸進行高度旋轉，同時進給伺服軸帶動鉆削刀具向前進給。在床頭和鉆桿箱同時旋轉的狀態下，工件中心孔的鉆削時間大大縮短，提高了機床的加工效率。在分度功能下實現了工件偏心孔的高精度加工。

發那科數控系統多主軸控制功能加工效率伺服主軸模擬主軸

引言

目前，深孔鉆床數控系統多采用單主軸功能應用于機床加工。其中市場上的深孔鉆床分成兩類，一類采用BTA加工方式，另一類采用槍鉆加工方式；槍鉆最優鉆孔直徑范圍［1］：Φ3mm～Φ30mm，BTA實體鉆最優鉆孔直徑范圍：Φ20mm～Φ80mm，如果想要同時實現以上兩種加工方式，并且達到高精度、高效率的要求，這時就需要數控系統的多主軸控制功能在機床中的正確使用。

本文采用發那科數控系統，其中多主軸功能使用一個伺服主軸和一個模擬主軸的控制方法解決以上問題。

1　數控深孔鉆床多主軸結構簡介

1.1床頭箱結構

床頭箱在數控深孔鉆床中起到夾持工件分度并旋轉的作用，其主要結構圖如圖1所示。

圖1　床頭箱示意圖

1.2雙主軸分體式鉆桿箱

鉆桿箱帶動刀具高速旋轉，其結構示意圖如圖2所示。

圖2　雙主軸分體式鉆桿箱

2　數控系統多主軸功能應用

2.1多主軸結構控制

復合深孔鉆床多主軸結構如下圖2所示。

圖3　復合加工深孔鉆床結構圖

本機床采用發那科數控系統，其中床頭箱為伺服主軸作為第一主軸。在加工過程中，床頭箱先進行分度，到指定的角度上做速度控制，以一個較低的轉速進行旋轉（作為分度軸和旋轉軸），電機帶全閉環位置編碼器（1VPP 1024線）以達到更高的分度精度［2］。

鉆桿箱為高度旋轉軸作為第二模擬主軸，同時進給伺服軸（FANUC BIS8/3000伺服電機）帶動鉆削刀具向前進給，此模擬主軸為兩檔控制，（PMC信號處理使用G29.0，G29.1），以便適應不同鉆孔大小的加工要求。

這樣，在床頭和鉆桿箱同時旋轉的狀態下，工件的鉆削時間大大縮短，提高了機床的加工效率。

系統參數設定如下：3701#1=0，#4=1，（路徑內的主軸數為2）；3702#1=0（是否使用多主軸功能）；3716#0（S1=1，S2=0）；3717（S1=1，S2=2）各主軸 的 放 大 器 號 ；3720 （S1=4096，S2=4096）位置編碼器的脈沖數［3］；8133#2=1（是否使用主軸CS輪廓控制功能）；8133#3=1（是否使用多主軸功能）；8133#5=0（是否使用主軸串行輸出）；8130（控制軸數）。

PMC處理信號：

主軸選擇信號：SWS1，SWS2 G027.0 G027.1

主軸停止信號：SSTP1，SSTP2 G027.3 G027.4

齒輪選擇信號：GR21，GR22 G029.0 G029.1

2.2測試驗證及應用

加工效率，槍鉆加工，使用德國botek刀具，鉆φ5孔，深1米。

表1　槍鉆加工試車表

BTA加工，使用山特維克刀具，鉆φ60孔，深3米。

表2　BTA加工試車表

加工精度。

工件材料　45#　Q345D　42CrMo鉆孔直徑偏斜度　實測　0.6　0.52　0.7　0.69　0.45　0.38允差　0.8mm/1000mm孔徑精度實測　+0.022　+0.08　+0.018 +0.056 +0.031 +0.059允差　+0.048　+0.12　+0.048　+0.12　+0.048　+0.12粗糙度　實測　1.65　0.56　1.14　0.83　1.98　1.57允差　Ra6.3um φ5　φ60　φ5　φ60　φ5　φ60

加工效率、精度與均高于用戶要求。

3　結論

普通數控深孔鉆床一般將床頭箱作為固定軸，只能以一個不變的速度進行旋轉并且沒有分度功能。這種復合型數控深孔鉆床多主軸控制的開發與設計，從新型控制結構的設計到其參數、功能方面的優化與改進。從試車結果和數據上更能滿足孔徑范圍較大的深孔類零件加工需要［4］，其加工精度及效率均高于其它傳統數控鉆床。

［1］鄭文虎.難切削材料加工技術［M］.北京：國防工業出版社，2008.8：81-104

［2］趙宏立.機械加工工藝與裝備［M］.北京：人民郵電出版社，2009.

［3］連接說明書（功能篇）［M］北京：發那科機電有限公司

［4］李正峰.數控加工工藝［M］.上海：上海交通大學出版社，2004.

Based on Fanuc Spindle Control Function More Efficient Deep Hole Drilling Machine Processing Applications

LIN Jingwei ZHENG Cuicui
（Dezhou Delong（Group）Machine Tool Co.，Ltd，Dezhou 253000）

MachinetoolstouseFANUCNCsystemasa programming operation processing platform，the system has increased multi spindle control function is applied to machining.The main structure of Machine Tool Headstock as a first servo spindle first indexing，is rotated at low speed；drill pipe box as the second analog spindle were highly rotating and feed servo axis drive drilling tool to move forward to.The drilling time of the central hole of the workpiece is greatly reduced，and the processing efficiency of the machine tool is improved when the bed and the drill rod are rotated at the same time. The high precision machining of the eccentric hole of the workpiece is realized under the dividing function.

FanucCNCsystem，multiplespindlecontrol functions，processing efficiency，servo spindle，simulation of the spindle