數(shù)控車床螺紋加工調(diào)節(jié)實用方法

四川德陽東方電機股份有限公司 (618000) 劉 斌

1.數(shù)控車床螺紋加工現(xiàn)狀及局限性

近年來數(shù)控機床應(yīng)用逐漸普及，數(shù)控機床能完成很多普通機床難以完成，或者根本不能完成的復(fù)雜型面零件的加工，而且可以提高零件的加工精度，穩(wěn)定產(chǎn)品的質(zhì)量，提高生產(chǎn)率。但是，在數(shù)控車床螺紋加工技術(shù)實際應(yīng)用中，由于數(shù)控車床取消了絲杠的設(shè)計應(yīng)用，卻存在了很多不如普通車床實際加工方便的地方。例如數(shù)控車床車削螺紋時只能一次成形，車削過程中不能象普通車床一樣隨意改變轉(zhuǎn)速，否則螺紋就要亂扣，就算是螺紋切削由于轉(zhuǎn)速選擇不當(dāng)造成加工螺紋時發(fā)顫也不能改變轉(zhuǎn)速;另外，還有螺紋工件一但卸下機床就不能再上數(shù)控車床修調(diào)加工了，因而存在很多不方便的地方。

2.數(shù)控車床螺紋加工切削原理分析

能不能找到一種克服數(shù)控車床這種加工不足的方法呢?經(jīng)過仔細(xì)觀察分析，發(fā)現(xiàn)數(shù)控車床螺紋加工時是由主軸上的位置編碼器與主軸轉(zhuǎn)速同步來加工螺紋的，為什么在加工中改變主軸轉(zhuǎn)速螺紋要亂扣呢?通常，螺紋切削是沿著同樣的刀具軌跡從粗切到精切重復(fù)進行的。因為螺紋切削是在主軸上的位置編碼器輸出一轉(zhuǎn)信號時開始的，所以螺紋切削是從固定點開始且刀具在工件上的軌跡不變而重復(fù)切削螺紋。由于螺紋切入時系統(tǒng)有一個響應(yīng)時間，而在同一個響應(yīng)時間內(nèi)，主軸的速度快慢不同，切入的角度也就不同，因而主軸速度從粗切到精切必須保持恒定，否則螺紋亂扣。

3.利用原理公式進行加工螺紋調(diào)整

經(jīng)過觀察所得，決定立一個公式來解決這個加工難題。進行多次認(rèn)真分析思考，要解決亂扣，就必須要準(zhǔn)確知道轉(zhuǎn)速改變后和改變前的螺紋牙距差。設(shè)改變前轉(zhuǎn)速為S1，改變后轉(zhuǎn)速為S2，單位響應(yīng)時間為t，螺距為P，那么在單位響應(yīng)時間內(nèi)轉(zhuǎn)角R1=S1t/60(轉(zhuǎn));R2=S2t/60(轉(zhuǎn));其轉(zhuǎn)角差R=R2-R1，由于螺距P是預(yù)先知道的值，因此得出公式:牙距差ΔZ=P(S2-S1)t/60。從公式中不難看出，只要知道所加工的螺紋螺距和系統(tǒng)響應(yīng)時間就能知道牙距差，通過補償牙距差就能使轉(zhuǎn)速改變前與改變后的螺紋切入點重合，從而避免螺紋亂扣 (見附圖)。

螺紋螺距示意圖

有了公式后，在數(shù)控FANUC0i-620車床上進行實際檢驗，先測試系統(tǒng)響應(yīng)時間t:使用G92螺紋切削循環(huán)方式在試件上車削一個螺距6mm、深0.2mm的螺旋線，在程序不變的情況下，提高轉(zhuǎn)速100r/min，然后再執(zhí)行程序，這時，試件上將產(chǎn)生一個亂扣的螺旋線，用卡尺測出兩條螺旋線之間的間距值ΔZ，通過公式ΔZ=P(S2-S1)t/60求出系統(tǒng)的響應(yīng)時間t=0.055s;把系統(tǒng)響應(yīng)時間t代入公式就求出此機床的補償牙距差ΔZ。通過多次測試，使用補償牙距差 ΔZ加工螺紋，轉(zhuǎn)速變化在20～800r/min的范圍內(nèi)都有效，得出ΔZ為正值時，Z軸補償向負(fù)向補償;得出ΔZ為負(fù)值時，Z軸補償向正向補償，也可利用宏程序在程序內(nèi)事先輸入轉(zhuǎn)速變化后的Z軸調(diào)整值，使程序能夠完整加工，因此驗證所利用公式ΔZ=P(S2-S1)t/60有效。同時，需要注意的是，由于每個機床廠家不同，所生產(chǎn)機床系統(tǒng)響應(yīng)時間不同，因此事先必須按照以上方法測試出系統(tǒng)響應(yīng)時間，才能利用公式任意改變轉(zhuǎn)速加工螺紋。

4.結(jié)語

采用螺紋牙距補償公式ΔZ=P(S2-S1)t/60的應(yīng)用，可以在加工螺紋時使用大范圍的轉(zhuǎn)速變化;可以任意加減速轉(zhuǎn)速;改變切削參數(shù)，及時修調(diào)螺紋，從而避免了螺紋加工時不能修調(diào)切削參數(shù)的弊端，提高了加工工件的質(zhì)量。同時，在螺紋加工件重新上機床后，先使用幾十轉(zhuǎn)低速校正螺紋刀，再提高轉(zhuǎn)速進行螺紋切削，很好地解決了數(shù)控車床螺紋加工件重新上機床的返修加工難題，有力地取代了普通機床加工螺紋的優(yōu)勢，為數(shù)控車床螺紋加工調(diào)節(jié)提供了一種簡單實用的方法。