一、简介：
目前世界上的数控系统种类繁多，如：西门子、发那科、三菱、发格、海德汉、广数、华中数控、凯恩帝等，大多是通用数控系统主要针对车床、铣床、加工中心等常用机床。数控钻床主要为点位控制，通常认为比较简单没有专用数控系统，基本使用铣床系统进行加工，铣床系统虽有一些钻孔智力，但是并不全面加工时改变参数比较困难。电站锅炉/工业锅炉锅筒一般尺寸大、重量大，旋转、挪动不方便，锅筒上孔的数量多、密度大，所以这类钻床多为2 头、3 头等多头钻轴同时进行加工。我公司基于Control-mind 开放式数控系统平台开发了锅筒钻床系统。此系统操作方便，可直接导入CAD 图形，根据孔密度自动分配给各头钻孔，先进的算法最大限度保障各头同时钻孔，不能同时钻的孔采用就近原则，哪个头离的近，哪个头进行钻孔，加工效率比手动编程大大提高。钻孔中可实时改变转速、钻孔速度，改变钻头型号进行分步钻孔。加工中钻过的孔颜色变化便于识别，运动轨迹动态变化，孔数统计等，仿真时相应状态也会变化。可进行断点加工，加装自动换刀装置，加装自动探针探测锅筒高度。
二、设备介绍:
1.工件介绍
图1 锅炉锅筒的机械结构，其上面的孔是需要由数控机床来完成加工的。从图中可
看出锅炉锅筒为回旋体零件，其上面需要钻的孔很多。图2 为加工后的孔，可见孔壁很
光滑，孔边缘界限清晰无毛刺。
3.机床结构
图4 中为3 头机床结构，中间的为定轴两边的为动轴，X 轴运动时3 个Z 轴一起运动，动轴和定轴通过U 轴调整距离，动定轴间距可设置。Control-mind 锅筒钻床系统支持2 头及3 头钻床，为了保证兼容性，2 头及3 头钻床定轴都是Z2。
三、Control-mind 锅筒钻床系统
1.通用数控系统
通用数控系统主要有西门子、发那科、三菱、海德汉、发格、广州数控、华中数控、凯恩帝等，能满足7 轴的锅筒钻床系统不多。这些系统做钻床加工时基本使用铣床系统进行加工，铣床系统虽有一些钻孔指令，但是并不全面加工时改变参数比较困难。这些系统应用于钻孔有如下缺陷：
（1）无专用钻孔指令或钻孔指令编程麻烦：
G01 指令，Z 轴进刀和退刀都使用此指令速度不同。一个单步钻孔动作需3 条指令完成：进刀，延时，退刀；多步钻孔需更多指令完成，且易混淆。使用钻孔循环指令，后面介绍。钻孔循环指令格式复杂，编程难度较大对编程人员要求较高。
G73 高速排序钻孔循环指令，格式G90/G91 G98/G99 G73 X_ Y_Z_R_Q_F_K_。
G81 浅孔/中心孔循环指令，格式G90/G91 G98/G99 G81 X_ Y_Z_R_F_K_。
G82 钻孔/逆镗孔循环指令，格式G90/G91 G98/G99 G82 X_ Y_Z_R_P_F_K_。
G83 啄式深孔钻孔/ 小孔排屑钻孔循环指令， 格式G90/G91 G98/G99 G83 X_
Y_Z_R_Q_F_K_。
（2）钻孔指令都存于G 代码文件中，加工时参数无法修改，暂停后才能修改，加工效果不理想时要反复修改执行停止运行，浪费时间。
(3)这些系统使用的G 代码文件都由第三方CAM 软件生成或操作人员编程实现。CAM 软件只能生成单头钻床文件，多头钻床无法进行轴分配所以无法生成合适文件。操作人员按照图纸编程可实现多头钻床加工，但是编程时要计算各孔间距，费时费力编出的程序不能最大限度的利用各头钻孔。
(4)这些系统只能显示各轴坐标，哪些孔是否钻过无法判断，若断点位置错误时，需人工手动找孔。
2.Control-mind 锅筒钻床系统
针对以上数控系统不足与缺陷，我公司特为此开发了专用数控系统。本系统可最大支持2 通道16 轴，256 输入/256 输出。本系统外观有两种，一种是类似传统数控系统机床面板形式，另一种是安装于工控机中。其主要功能如下（此处只介绍适用于钻床的功能和新添加的功能，其它机床的功能参见本公司相关系统介绍）：
1) 其它数控系统都是加工系统，文件处理需CAM 软件完成，数控系统本身只能进行G代码修改或加工固定工件。Control-mind 锅筒钻床系统可进行G 代码读入，全部/断点钻孔，手动移动，手动钻孔。
2) Control-mind 锅筒钻床系统可直接导入CAD 文件，根据孔密度自动分配给各头钻孔。
3) Control-mind 锅筒钻床系统刀具设置相当人性化，目前可设置9 把刀，不钻的孔不用删除可改为刀号0，想钻时再恢复。
4) 钻孔中可实时改变转速、钻孔速度、改变钻头类型等参数，可进行分步钻孔。
5) 设立G05 代码代替通用数控系统钻孔循环，一条代码实现多条代码功能，方便查看修改。
6) 加工中钻过的孔颜色变化便于识别，运动轨迹动态变化，孔数统计等，仿真时相应状态也会变化。
7) 预留自动换刀装置接口，自动探针探测锅筒高度接口（根据客户需要添加）。
2.1 图形处理功能
Control-mind 锅筒钻床系统首创在数控系统中添加图形编辑功能。如图5 所示，此软件功能强大具有类似AutoCAD 的部分功能。具有的详细功能介绍如下：
1) 新建cgr 文件，打开cgr 文件、DXF 文件，保存为cgr 文件，导出自动分配钻头后的G 代码文件，G 代码文件逆生成DXF 文件（在CAD 中验证分配是否有误差）。cgr 文件为打开DXF 文件后输入工件参数如宽度、直径等，加入自绘的线孔等图形的文件。
2 )可进行图形的选中、查找、筛选、复制、粘贴、剪切、删除、旋转、镜像、反向、测量、移动、钻/不钻、撤消、重做等编辑操作。
3)可绘制孔、线、3 点弧、起终点半径弧、3 点圆、圆心半径圆、弧线、椭圆、矩形、跑道形、正多边形等；通过图形属性可修改相关特性参数。
4)可进行鼠标滚轮自由缩放、框选放大、适合图形、适合窗口、刻度显示隐藏、导航等视图查看。
5)导入DXF 文件时，自动进行重复孔删除，按孔多少自动排序，自动识别原点，并根据不同孔径识别为不同刀号进行显示。
6)可选择2 头或3 头机床，在卡盘手抓位置可生成暂停代码。G 代码文件生成时钻孔指令为G05，进刀及退刀速度，深度在刀具表内设定，加工时读取刀具表内数据。
2.2 独特钻孔功能
此功能由两部分实现，G05 指令和刀具参数表组成。这两部分配合实现该功能，此功能可实时改变钻孔参数，钻孔类型，提供加工效率。并且由于G05 指令，执行“单步”模式时可手动钻一个孔。刀具参数表Control-mind 锅筒钻床系统专为钻床工艺设计了独特的刀具参数表，如图6 所示。
N 号刀为不钻孔的刀具号颜色，其它的可设置相关参数。类型：0-为高速钻，1-为麻花钻，这里麻花钻分3 步钻孔，各部分介绍参见图7。
图形处理时转换钻孔指令G05，数控系统在执行G05 时根据刀具号从刀具参数表内读取参数。自动根据类型决定是否分步钻，此表可在加工前/中/后更改，改完后在钻下一个孔时起作用，若改变当前钻孔速度可调节进给倍率。
G05 指令
此指令使用异常简单，直接书写G05 换行即可，执行效果为在当前XY 位置使用当前刀具钻一个孔。执行“MDI”模式要注意确保主轴有刀，主轴旋转，冷却水吸尘打开等辅助操作。
2.3 动态显示功能
由图形处理完成后显示图8 所示界面，未钻孔为绿色显示，不同直径孔大小不同，不同颜色线条为对应刀具的加工路径。钻孔加工（或仿真）时，光标为刀具所在XY 位置，钻过的孔显示灰色，同时钻的孔同时变灰。断点执行时，前面自动变灰从断点处开始继续加工。
2.4 换刀功能
1) 手动换刀，进行不同刀具加工时当执行到刀号位置时提示更换刀具。手动换刀主轴旋转前一定要确认是否有刀具，防止损坏主轴。
2) 自动换刀，可进行盘式及链式刀库换刀。此种加工方式主轴能自动记忆刀具刀号及直径，不会出现差错。
四、结束语
Control-mind 锅筒钻床系统的开发使得钻孔操作更简便效率更高，由于篇幅所限内容介绍的不详细。此钻床系统能读取CAD 文件，自动分配多头钻孔，解决了手动编程带来的错误，加工路径不好等问题。独特的钻孔设计，可方便调试钻床，修改加工参数。此钻床系统经过少量改动可应用于其它行业钻床，能大大提高钻床加工效率。我公司技术实力强大可定制开发各行各业的数控系统。
