利用数控车床进行圆柱螺纹修复.pdf

题。激控索设备使用与營理建
Topics Using and Management of CNC Machine Tools
利用数控车床进行圆柱螺纹侈复
李安国马晓波曹文智林剑峰
沈阳机床股份有限公司设计研究院实验室,辽宁沈阳110142)
摘要:提出了一种螺纹修复中对刀的解决方案,给出了对螺纹起始点相对于螺纹測量点的角位移的轴向补
偿算法。螺纹修复对于某些特殊行业有重要意义,如石油行业等?
关键词:螺纹修复轴向补偿螺纹加工原理
中图分类号:TH131文献标识码:B
Repairing cylindrical thread using NC lathe
II Anguo, MA Xiaobo, CAO Wenzhi, LIN Jianfeng
( The Lab of Design and Research Center, Shenyang Machine Tool Co, Lid, Shenyang 110142, CIIN
Abstract: This paper presents a tool-setting solution in the thread repairing and an axial compensation algorithm a-
gainst the angular displacement caused by the thread starting point relative to the thread measurin
point. It plays an important role in some special industry, such as the oil industry.
Keywords: The Thread Repairing; Axial Compensation; The Thread Processing Principle
螺纹是机械制造业中的一种常见形状。从走向上1.1.1显式方法(机械式内连接
它依照螺旋形;从运动合成角度看,它由圆周运动和直
通过挂轮实现,这里不详述。
线运动复合而成,需要注意的是两种运动要严格地遵1.1.2隐式方法
守一定的关系。加工中,圆周运动由主轴回转实现,直
运动间关系的保证没有可见的物理联接,而是采
线运动由刀具的纵向进给实现。加工螺纹时,主轴每用系统控制的方式,显然控制主体应该是数控系统。
转一转(工件转一转),川具移动一个导程的距离。生加工螺纹时,数控系统根据操作者的意图,分别控制主
活中,螺纹常用作紧固性联接,也可做传动用。螺纹修轴伺服电动机和进给伺服电动机的运动,保证两者同
复对于一些特殊工件有可观的实际意义。本文论述的步,实现联动。具体的,需要在主轴尾部安装一增量编
螺纹修复针对于数控车床车削螺纹方式。
码器,加工螺纹时,编码器与主轴同步旋转,同吋发出
数控系统(以HNC-21T为例)通过脉冲编码器获与主轴转角相对应的脉冲信号,数控系统根据此信号
取主轴的零位、转向和转速,但是不能实现主轴的定控制刀具的进给。编码器的安装同时也满足了我们修
位。然而,通过主轴零位信号(编码器的Z向脉冲)足复螺纹所需的关键条件。
以实现螺纹修复。
主轴脉冲发生器与主轴同步旋转,数控系统可根
螺纹修复原理
据螺纹导程F和主轴脉冲信号,控制刀具在Z方向进
给,以确保主轴转一圈,刀具在Z向进给一个螺纹导
1.1螺纹加工原理
程。其原理是将对应主轴每转的编码器A相脉冲数N
进行螺纹加工,需要满足下列条件:
与对应螺纹导程F所需的进给脉冲当量数的比值
(1)遵循螺纹形成原理,即主轴每转一转,刀具纵ML(由数控系统计算)作为计数常数,存人计数器中。
向进给一个导程
车削螺纹时主轴旋转,数控系统每接收到主轴编码器
2)进行多次切削时,需保证每次进刀和初始进送来的ML值个A相脉冲,就发出一个进给脉冲,使
刀位置一致;
刀具沿Z方向进给FL,这样就实现了主轴转一圏
(3)切制多头螺纹时,应能正确分度。
螺纹车刀精确地Z向进给一个螺纹导程。
那么如何保证主轴旋转和刀貝进给之间的严格关1.2螺纹修复原理
系呢?可以通过显式或隐式的方法解决。
加工螺纹时,原始工件上是没有螺纹的,于是不需
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判是∴和
2012年第2期
主:维机麻设音与管
Topics: Using and Manage
要准确确定第一次加工螺纹进刀点的位置,如果需要偿(轴向补偿方式),此时刀具到达A点一一螺纹修复
多次走刀的话,只需保证后续加工的进刀位置与第一起始点,即对刀点。
次加工进刀位置相一致,而这是很容易办到的2。
A=土K,F
如图1所示,机床主轴装有编码器,刀具位于螺纹
加工起始点A。A点的位置需保证刀具有足够的加速式中:主轴正转,取“+";主轴反转,取“-”。
段。第一次进刀时,数控系统在检测到主轴零位信号
于是
后立即启动刀具运动,一次走刀完成后,再把刀具移动
Z、-Zn=nF±K
360°
到第一次螺纹加工的起始点A,刀具仍在数控系统检
测到主轴零位信号后启动,这样就能保证进刀位置的式中:F为螺纹导程;K为螺纹起始点D的位置相对于
一致性。
螺纹测量点C的角位移;n为取自然数,保证刀具有足
够的加速段;Z、Z为分别为螺纹修复起始点A与螺
纹测量点C的Z坐标。
螺纹加工起始点
通过式(1),可以确定螺纹修复起始点A的Z,坐
示。而X,的取值可以根据每次螺纹加工的背吃刀量
自定义或者由系统自动计算。
图1螺纹加工说明图
减速段
加速段
但是修复螺纹时,螺纹已经存在了,这样就必须保
图3螺纹加工的加减速段
证修复螺纹时初始进刀位置与原有螺纹的进刀位置相
致,这可以通过对刀来保证。螺纹修复对刀是修复
由于自动加减速,切削螺纹时会出现导程不正确
螺纹最关键的步骤
的段δ,、82,如图3,为此需留有足够的加减速段。下
1.3螺纹修复对刀
面我们给出n的近似确定方法
如图2,布局由主视图和侧视图构成。图中:A
δ1由螺纹切削速度Ⅳ伺服电动机时间常数?和
(X,Z,)为螺纹修复起始点;C(Xn,Zn)为螺纹测量螺纹精度a决定
点;D为螺纹起始点。
81=[ーT+T?exp(-)]?V
刀具
へ大大⊙⊙纹修复起始盛
螺纹测量点
蝶纹起始点
螺纹切削开始部分的导程会与设定导程F不
K
纹
致,允许有导程误差△F,于是
测
△F
点
图2螺纹修复对刀说明图
a值确定后,代入式(3)可得,然后再根据式(2)
郎可求出81。
对刀时,先将工件夹紧固定,移动刀具使刀具刀尖
对准螺纹螺旋线上的C点(螺纹沟槽的底部,称为“螺
2由螺纹切削速度Ⅳ和伺服电动机时间常数决
纹测量点”),然后沿Z轴正向移动螺纹导程整数n倍定。
82=??V
的距离mF到达B点,B点的位置要保证螺纹加工有
(5)
足够的升速段,然而B点还不满足螺纹修复的条件。其中,由螺纹导程F和主轴转速R决定。
由于螺纹起始点D的位置相对于螺纹测量点C偏移
(6)
了角度K(0°≤K<360),因此,需要补偿这个角度偏