數(shù)控車(chē)床加工螺紋類(lèi)零件方法的簡(jiǎn)介論文

　　一、引言

　　隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，特別是機(jī)械制造與微機(jī)技術(shù)的緊密結(jié)合，使現(xiàn)代制造技術(shù)和制造系統(tǒng)向著高度的自動(dòng)化、集成化和智能化的方向發(fā)展，機(jī)械工業(yè)是基礎(chǔ)工業(yè)，機(jī)械制造技術(shù)是機(jī)械工業(yè)為國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)提供產(chǎn)品和技術(shù)裝備的重要手段，因此，機(jī)械工業(yè)技術(shù)裝備的提高對(duì)制造質(zhì)量、勞動(dòng)效率和經(jīng)濟(jì)效益都有直接影響。現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)可以歸納為以下幾點(diǎn)：

　　1向更高精度的方向發(fā)展；

　　2向高速度、高效率、自動(dòng)化、特別是向數(shù)控化、柔性化和集成化的方向發(fā)展；

　　3向少切削和非傳統(tǒng)加工的方向發(fā)展。

　　為了適應(yīng)現(xiàn)代化機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，實(shí)現(xiàn)加工制造過(guò)程高度自動(dòng)化、柔性化和集成化，數(shù)控技術(shù)在生產(chǎn)各個(gè)部門(mén)得到了廣泛應(yīng)用，隨著科學(xué)技術(shù)的飛躍發(fā)展，機(jī)械制造技術(shù)發(fā)生了深刻的變化，以數(shù)控技術(shù)為核心的現(xiàn)代制造技術(shù)，以微電子技術(shù)為基礎(chǔ)，將傳統(tǒng)的機(jī)械制造技術(shù)與現(xiàn)代控制技術(shù)、傳感測(cè)量技術(shù)、信息處理技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)有機(jī)結(jié)合在一起，構(gòu)成高度信息化、高度柔性化、高度自動(dòng)化的制造系統(tǒng)。

　　二、螺紋零件的加工原理簡(jiǎn)介

　　在機(jī)器和部件中，螺紋零件廣泛用來(lái)聯(lián)接和傳動(dòng)。螺紋是在圓柱和圓錐表面上沿螺旋線(xiàn)形成的具有相同剖面形狀的連續(xù)凸起（牙）。螺紋加工方法較多，通常在在車(chē)床和銑床上加工。螺紋的種類(lèi)有多種：固定螺距螺紋和變螺距螺紋，單線(xiàn)螺紋和多線(xiàn)螺紋，外螺紋和內(nèi)螺紋等。利用數(shù)控車(chē)床在原有螺旋線(xiàn)上進(jìn)行螺紋加工的對(duì)刀方法是螺紋累零件加工的常用方法之一。車(chē)削加工是機(jī)械加工中應(yīng)用最為廣泛的方法之一，主要用于回轉(zhuǎn)類(lèi)零件的加工，車(chē)床是完成車(chē)削加工的裝備。車(chē)削加工的主運(yùn)動(dòng)通常是工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)通常由刀具的直線(xiàn)移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。螺紋加工是車(chē)床的基本功能之一。

　　三、數(shù)控車(chē)床加工螺紋零件的步驟

　　在數(shù)控車(chē)床中加工螺紋時(shí)，其加工進(jìn)給不是采用機(jī)械傳動(dòng)鏈實(shí)現(xiàn)的，而是通過(guò)主軸編碼器數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)給電機(jī)絲桿刀架刀具來(lái)實(shí)現(xiàn)螺紋加工。數(shù)控系統(tǒng)依據(jù)檢測(cè)到的主軸旋轉(zhuǎn)信號(hào)，控制電動(dòng)機(jī)的進(jìn)給，實(shí)現(xiàn)車(chē)螺紋所要求的比例關(guān)系，切削出符合要求的螺紋。為此應(yīng)解決3個(gè)問(wèn)題：

　　首先主軸轉(zhuǎn)一圈，刀架帶動(dòng)螺紋車(chē)刀在Z向精確地移動(dòng)一個(gè)螺距t；其次螺紋加工一般要經(jīng)過(guò)多次切削才能完成，為了防止亂扣，每次進(jìn)刀的位置必須相同；最后切削多頭螺紋時(shí)，應(yīng)能精確分度。為解決這3個(gè)問(wèn)題，，數(shù)控車(chē)床是采用增量式光電編碼器為主軸脈沖發(fā)生器，安裝于車(chē)床的主軸箱內(nèi)，由主軸經(jīng)過(guò)齒輪或同步齒形帶驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)1：1的傳動(dòng)。主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，編碼器與主軸同步旋轉(zhuǎn)，同時(shí)發(fā)出與主軸轉(zhuǎn)角相對(duì)應(yīng)的脈沖信號(hào)，發(fā)出的這個(gè)信號(hào)是控制螺紋加工時(shí)刀具運(yùn)動(dòng)的重要信號(hào)。增量式光電編碼器是一種將角位移轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)數(shù)字脈沖信號(hào)，集傳感器和模數(shù)轉(zhuǎn)換于一體的數(shù)字式測(cè)角儀，其輸出的脈沖信號(hào)均為T(mén)TL電平，可與計(jì)算機(jī)接口電路兼容，增量式光電編碼器主要由光電盤(pán)、光電元件、聚光鏡以及發(fā)光源等組成。光電元件A和B錯(cuò)開(kāi)90°安裝，當(dāng)光電盤(pán)旋轉(zhuǎn)一個(gè)節(jié)距時(shí)，在光源照射下，光電元件A和B得到波形輸出，為具有90°相位差的正弦波，經(jīng)放大整形A相和B相可得到具有90°。相位差的輸出方波。數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)A相和B相的相位關(guān)系判別編碼器的旋轉(zhuǎn)方向，從而獲得車(chē)床主軸的旋轉(zhuǎn)方向。C相產(chǎn)生的脈沖作為基準(zhǔn)脈沖，稱(chēng)為零位脈沖。編碼器旋轉(zhuǎn)一圈，在固定位置C相產(chǎn)生一個(gè)零位脈沖，此脈沖信號(hào)可作為螺紋多次切削加工的同步控制信號(hào)。車(chē)削螺紋時(shí)，主軸轉(zhuǎn)一圈，編碼器C相產(chǎn)生一個(gè)零位脈沖同步信號(hào)，在每次開(kāi)始進(jìn)刀切削前，掃描C相同步信號(hào)。數(shù)控系統(tǒng)檢測(cè)到C相信號(hào)到來(lái)時(shí)開(kāi)始切削，否則處于等待狀態(tài)。這樣就保證每次切削的初始位置在被加工工件圓周的某一定點(diǎn)位置上，防止了多次切削亂扣現(xiàn)象發(fā)生。對(duì)多頭螺紋的切削，可以將A相信號(hào)與C相信號(hào)結(jié)合起來(lái)進(jìn)行多頭的分度。設(shè)主軸轉(zhuǎn)一圈A相輸出N個(gè)脈沖，若切削k頭螺紋，則按N/k分度。其具體實(shí)施是，第一條螺紋以C相信號(hào)作為切削開(kāi)始點(diǎn)切削完成后，切削第二條螺紋時(shí)，掃描到C相信號(hào)后，再接著掃描A相信號(hào)的第N/k個(gè)脈沖，以此位置作為第二條螺紋的切削開(kāi)始點(diǎn)。

　　依次類(lèi)推，切削k條螺紋時(shí)，依據(jù)C相信號(hào)和A相的（k一1）·（N/k）個(gè)脈沖處作為切削開(kāi)始點(diǎn)，直到k條螺紋全部切削完成。主軸脈沖發(fā)生器與主軸同步旋轉(zhuǎn)，數(shù)控系統(tǒng)可根據(jù)螺紋導(dǎo)程t和主軸脈沖信號(hào)，控制刀具在Z方向進(jìn)給，以確保主軸轉(zhuǎn)一圈，刀具在Z向進(jìn)給一個(gè)螺距，其原理是將對(duì)應(yīng)主軸每轉(zhuǎn)的編碼器A相脈沖數(shù)N與對(duì)應(yīng)螺距t所需的進(jìn)給脈沖當(dāng)量數(shù)L的比值N/L（由數(shù)控系統(tǒng)計(jì)算）作為計(jì)數(shù)常數(shù)，存入計(jì)數(shù)器中。車(chē)削螺紋時(shí)主軸旋轉(zhuǎn)，數(shù)控系統(tǒng)每接受到主軸編碼器送來(lái)的（N/L）值個(gè)A相脈沖，就發(fā)出一個(gè)進(jìn)給脈沖，使刀具沿Z方向進(jìn)給燈L，這樣就實(shí)現(xiàn)了主軸轉(zhuǎn)一圈，螺紋車(chē)刀精確地Z向進(jìn)給一個(gè)螺距。數(shù)控車(chē)床進(jìn)行螺紋加工時(shí)。車(chē)床主軸以某一固定速度帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)，數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)螺紋切削工藝流程首先將刀架移動(dòng)到某一固定坐標(biāo)位置，然后發(fā)出X方向切削進(jìn)給命令開(kāi)始螺紋加工工作循環(huán)。

　　循環(huán)第1步：刀架沿X方向進(jìn)給到達(dá)切削位置。此時(shí)Z向伺服控制器等待由主軸編碼器發(fā)來(lái)的零脈沖同步信號(hào)，刀架的X、Z伺服控制器均處于電氣鎖零定位狀態(tài)刀架靜止不動(dòng)。

　　第2步：CNC收到主軸編碼器零位脈沖，Z向伺服控制器立即起動(dòng)刀架，按數(shù)控系統(tǒng)發(fā)來(lái)的由主軸編碼器A、B脈沖和螺距及螺紋長(zhǎng)度計(jì)算出的Z向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)速度和位移量，進(jìn)行螺紋切削加工。第3步：到達(dá)螺紋長(zhǎng)度坐標(biāo)時(shí)，Z向伺服立即制動(dòng)停止，同時(shí)X向伺服驅(qū)動(dòng)刀架快速退出。第4步：Z向伺服驅(qū)動(dòng)刀架退回到加工起始坐標(biāo)位置，準(zhǔn)備進(jìn)入下一工作循環(huán)。為獲得較高螺紋加工精度，一般需進(jìn)行多次循環(huán)。每一循環(huán)中四點(diǎn)的Z坐標(biāo)不變，X坐標(biāo)依次遞增一個(gè)該循環(huán)的切削深度增量。零位脈沖同步目的在于保證使各循環(huán)螺紋切削的刀具切入點(diǎn)保持一致。

　　四、結(jié)語(yǔ)

　　利用數(shù)控車(chē)床加工螺紋零件，在保證加工零件精準(zhǔn)度的同時(shí)可以成倍提高加工效率，數(shù)控車(chē)床在對(duì)螺紋零件加工時(shí)可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)車(chē)床。

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