數控車床加工螺紋類零件方法的簡介論文

　　一、引言

　　隨著科學技術的迅猛發展，特別是機械制造與微機技術的緊密結合，使現代制造技術和制造系統向著高度的自動化、集成化和智能化的方向發展，機械工業是基礎工業，機械制造技術是機械工業為國民經濟各部門提供產品和技術裝備的重要手段，因此，機械工業技術裝備的提高對制造質量、勞動效率和經濟效益都有直接影響。現代機械制造技術發展的趨勢可以歸納為以下幾點：

　　1向更高精度的方向發展；

　　2向高速度、高效率、自動化、特別是向數控化、柔性化和集成化的方向發展；

　　3向少切削和非傳統加工的方向發展。

　　為了適應現代化機械制造技術的發展趨勢，實現加工制造過程高度自動化、柔性化和集成化，數控技術在生產各個部門得到了廣泛應用，隨著科學技術的飛躍發展，機械制造技術發生了深刻的變化，以數控技術為核心的現代制造技術，以微電子技術為基礎，將傳統的機械制造技術與現代控制技術、傳感測量技術、信息處理技術以及網絡通信技術有機結合在一起，構成高度信息化、高度柔性化、高度自動化的制造系統。

　　二、螺紋零件的加工原理簡介

　　在機器和部件中，螺紋零件廣泛用來聯接和傳動。螺紋是在圓柱和圓錐表面上沿螺旋線形成的具有相同剖面形狀的連續凸起（牙）。螺紋加工方法較多，通常在在車床和銑床上加工。螺紋的種類有多種：固定螺距螺紋和變螺距螺紋，單線螺紋和多線螺紋，外螺紋和內螺紋等。利用數控車床在原有螺旋線上進行螺紋加工的對刀方法是螺紋累零件加工的常用方法之一。車削加工是機械加工中應用最為廣泛的方法之一，主要用于回轉類零件的加工，車床是完成車削加工的裝備。車削加工的主運動通常是工件的旋轉運動，進給運動通常由刀具的直線移動來實現。螺紋加工是車床的基本功能之一。

　　三、數控車床加工螺紋零件的步驟

　　在數控車床中加工螺紋時，其加工進給不是采用機械傳動鏈實現的，而是通過主軸編碼器數控系統進給驅動裝置進給電機絲桿刀架刀具來實現螺紋加工。數控系統依據檢測到的主軸旋轉信號，控制電動機的進給，實現車螺紋所要求的比例關系，切削出符合要求的螺紋。為此應解決3個問題：

　　首先主軸轉一圈，刀架帶動螺紋車刀在Z向精確地移動一個螺距t；其次螺紋加工一般要經過多次切削才能完成，為了防止亂扣，每次進刀的位置必須相同；最后切削多頭螺紋時，應能精確分度。為解決這3個問題，，數控車床是采用增量式光電編碼器為主軸脈沖發生器，安裝于車床的主軸箱內，由主軸經過齒輪或同步齒形帶驅動，實現1：1的傳動。主軸旋轉時，編碼器與主軸同步旋轉，同時發出與主軸轉角相對應的脈沖信號，發出的這個信號是控制螺紋加工時刀具運動的重要信號。增量式光電編碼器是一種將角位移轉換成對應數字脈沖信號，集傳感器和模數轉換于一體的數字式測角儀，其輸出的脈沖信號均為TTL電平，可與計算機接口電路兼容，增量式光電編碼器主要由光電盤、光電元件、聚光鏡以及發光源等組成。光電元件A和B錯開90°安裝，當光電盤旋轉一個節距時，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，經放大整形A相和B相可得到具有90°。相位差的輸出方波。數控系統根據A相和B相的相位關系判別編碼器的旋轉方向，從而獲得車床主軸的旋轉方向。C相產生的脈沖作為基準脈沖，稱為零位脈沖。編碼器旋轉一圈，在固定位置C相產生一個零位脈沖，此脈沖信號可作為螺紋多次切削加工的同步控制信號。車削螺紋時，主軸轉一圈，編碼器C相產生一個零位脈沖同步信號，在每次開始進刀切削前，掃描C相同步信號。數控系統檢測到C相信號到來時開始切削，否則處于等待狀態。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位置上，防止了多次切削亂扣現象發生。對多頭螺紋的切削，可以將A相信號與C相信號結合起來進行多頭的分度。設主軸轉一圈A相輸出N個脈沖，若切削k頭螺紋，則按N/k分度。其具體實施是，第一條螺紋以C相信號作為切削開始點切削完成后，切削第二條螺紋時，掃描到C相信號后，再接著掃描A相信號的第N/k個脈沖，以此位置作為第二條螺紋的切削開始點。

　　依次類推，切削k條螺紋時，依據C相信號和A相的（k一1）·（N/k）個脈沖處作為切削開始點，直到k條螺紋全部切削完成。主軸脈沖發生器與主軸同步旋轉，數控系統可根據螺紋導程t和主軸脈沖信號，控制刀具在Z方向進給，以確保主軸轉一圈，刀具在Z向進給一個螺距，其原理是將對應主軸每轉的編碼器A相脈沖數N與對應螺距t所需的進給脈沖當量數L的比值N/L（由數控系統計算）作為計數常數，存入計數器中。車削螺紋時主軸旋轉，數控系統每接受到主軸編碼器送來的（N/L）值個A相脈沖，就發出一個進給脈沖，使刀具沿Z方向進給燈L，這樣就實現了主軸轉一圈，螺紋車刀精確地Z向進給一個螺距。數控車床進行螺紋加工時。車床主軸以某一固定速度帶動工件旋轉，數控系統根據螺紋切削工藝流程首先將刀架移動到某一固定坐標位置，然后發出X方向切削進給命令開始螺紋加工工作循環。

　　循環第1步：刀架沿X方向進給到達切削位置。此時Z向伺服控制器等待由主軸編碼器發來的零脈沖同步信號，刀架的X、Z伺服控制器均處于電氣鎖零定位狀態刀架靜止不動。

　　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刀架，按數控系統發來的由主軸編碼器A、B脈沖和螺距及螺紋長度計算出的Z向進給運動速度和位移量，進行螺紋切削加工。第3步：到達螺紋長度坐標時，Z向伺服立即制動停止，同時X向伺服驅動刀架快速退出。第4步：Z向伺服驅動刀架退回到加工起始坐標位置，準備進入下一工作循環。為獲得較高螺紋加工精度，一般需進行多次循環。每一循環中四點的Z坐標不變，X坐標依次遞增一個該循環的切削深度增量。零位脈沖同步目的在于保證使各循環螺紋切削的刀具切入點保持一致。

　　四、結語

　　利用數控車床加工螺紋零件，在保證加工零件精準度的同時可以成倍提高加工效率，數控車床在對螺紋零件加工時可以代替傳統車床。

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