数控车床上修复螺纹时的对刀问题

数控车床上修复螺纹时的对刀问题孟生才安工大职业技术学院摘要：针对数控车床修复钻杆螺纹及精加工蜗杆时，怎样使刀尖对准原螺旋线从而修复螺纹的问题，提出利用光电编码器的零位信号，通过光电隔离电路控制外部指示灯和发声器，通过发光和声音确定修复螺纹的零位和起始位置，实现旧螺纹的修复和蜗杆的精加工。该方法结构简单，对数控机床无大的改动，使用方便，效果较好。关键词：已有螺纹修复对刀光电编码器零位信号一、问题的提出：问题1：某地质企业大量加工钻杆螺纹，由于钻井内的温度高，压力大，所以其连接的锥管螺纹牙型容易损坏。因地质钻杆材料的性能高，优质管材大都是进口的。为节约材料，锥螺纹不是全部切除，而是修复。以外螺纹为例(见图1)，修复时，把端面切掉一定的长度L，台肩面也相应地切除厚度为L的余量，再把直径增大了的外锥面加工到要求的尺寸，最后再沿着原来螺纹螺旋槽的轨迹，把变浅的螺纹沟槽加工到设计深度，即可把损坏了的螺纹修复一新，使钻杆得到重复利用。而锥螺纹的大端有轴肩，螺纹精度又高，所以修复起来难度较大。因为该机械厂已购买了数控车床进行锥螺纹的加工，效率大大提高，但锥螺纹的修复却因为螺纹对刀时难以对准原螺旋槽，起始位置找不准，总是乱牙，所以修复成了棘手的的问题。图1锥螺纹修复方法问题2：数控车床在加工蜗杆和高精度螺纹时，往往都要分粗、精车，这就要有两把刀。现在大多数厂是同时对好两把刀，中途不换刀一次加工完工件。但在实际加工中，经常会出现刀具磨损，或者刀具损坏的情况，此时需要将刀取下，换好新刀后，重新加工，这时又存在着在已加工螺纹上的准确对刀问题。二、该问题的已有解决方法：1、NUM数控系统设置了“螺纹继续切削”功能。其思路是采用手工对刀的方式，在任意位置得到原有螺纹某点处的位置及主轴对应的转角，以此作为螺纹切削功能—G33指令中的两个参数，系统根据这两个参数自动计算出起刀点对应的主轴转角。加工时，当主轴转至该转角时，发出指令信号，使伺服轴进入随动状态。[1]该方法不适用于别的系统，因为别的系统没有此功能，而且编程时有主程序和子程序很麻烦。[2]2、在卡盘圆周表面相应位置刻零位信号线标记，以确定螺纹车削起点（即使刻线和试验圆棒上螺旋线起点在同一轴向剖面内）。此方法的加工效率很低。找正时花费大量的时间。[3]3、采用一套工件轮廓扫描系统，获得工件轮廓表面信息。[4]该方法系统复杂，装备成本大大增高。三、数控车床加工螺纹的原理1、数控机床一般由异步电机驱动车床主轴带动工件转动。要完成切削螺纹必须准确做到：工件转一转，刀具进给一个导程。异步电机的转速可通过变频器实现，但转角位置一般是不可控的。要具备切削螺纹的功能，必须用一个光电编码器与主轴1：1传动连接。[5]当主轴旋转时，编码器同步转动，并发出一系列脉冲信号进入数控系统，再由数控系统进行运算控制，发出指令控制伺服电机及刀具做进给运动。2、光电编码器的结构光电编码器的光电盘表面制成沿圆周等距的透光和不透光相间的条纹，构成圆光栅。指示光栅上有两段条纹组，两组条纹彼此错开1/4节距。光电元件A和B也错开1/4节距安装。当光电盘旋转一个节距时,在光源照射下,光电元件A和B得到的波形经放大整形输出为具有90°相位差的方波信号,数控系统根据A相和B相的相位关系判别编码器的旋转方向,从而获得车床主轴的旋转方向。在光电盘的里圈有一条透光的条纹C，编码器旋转一圈，就产生一个脉冲信号。C相产生的脉冲信号作为基准脉冲,又称零点脉冲，可用于螺纹加工。[6]比3、叛螺纹捆加工磁在每壤次螺喉纹开桥始进位刀切输削前态,姻数夸控系粱统扫置描太C注相同动步脉夫冲信愚号，塞当检抄测到逐C销相信泉号到赛来时希开始顶切削锦,梳否则叹处于笨等待弓状态扬。这贸样就叉保证患每次躁切削唐的初抗始位鹿置在须被加提工工流件圆芹周上煮为一位定点包位置雁,补保证乎了螺未纹切时削关损系，揪也地防止劲了多椅次切栏削乱绕扣现赤象的恒发生代。累可是衣在修共复钻状杆锥爆螺纹鬼时，蛙就会策存在艰螺纹休起始窑位置搜对刀王问题脸。当办把工溜件在泡数控草车床微上夹擦紧，曾使刀诞具正册好对聋在与销修复不螺纹舰槽底穷相距扩n个夹导程竟的端丰头起楼始位晕置上爬，从汤外表陷看位僻置对明准了扶，但执由于扇光电比编码你器的栽零位逆信号蠢与要钓修复英螺纹着的起非始位眠置可欧能不扔一致捧，在丘主轴牧旋转蛛时刀盯具不肾能立圈即沿蜡着修蚁复螺研纹轨该迹做顶进给层运动乡，而丛是接狗收到唐零位婚信号匀后才束进给文，这狡时零胜位脉耐冲信俭号位乏置和径工件松上的坝螺纹哭的起晃始位乒置不卖同，伙因此倦会发哄生轴莲向干武涉、盘撞刀沿或破垫坏原色螺纹冰。所举以在脸修复扔螺纹捡时必往须做匙到光说电编雨码器横的零屠位信职号与杜要修改复螺络纹的播起始发位置德对应骑一致休，这处样就润得先工定位因，再鱼切削暗。这放里讲景的定慢位就壁是把唱光电锋编码蜘器的灶零位筑信号节作为治基准秘，然丸后将贞螺纹重起始环位置体和刀哭具向附基准毫位置气对齐王，做肠到光疯电编译码器终的零赤位信秆号与树要修糠复螺特纹起迈始位掉置及哥刀具姿对应阴一致楚，从晌而实娃现定双位，肃定位肚后，拆刀具湖就可殃顺着怖原轨郊迹运膨动。前所以绑修复瓶螺纹秤关键没是定右位问砖题。升4、笔定位技时零想位信拦号的纤外部归设置垂分析哑光电糕编码械器的附工作律原理调，当我圆光涉栅转概动时均，其销上的察零位嫩狭缝道转到茂与指腥示光核栅上爸的零仅位信洒号的扇狭缝让对齐骨时就明会发抹出零蛋位信易号（甲即C粱相脉男冲）识。如访果把赛输出倾零位神信号阻的接俊线端闷子引巴向外出部，修接上引发光文指示尚灯和衔一个代喇叭产，就宾可以凝通过堡发光镰和发稠声知勿道零氏位信霜号的丰位置汪。对收刀时逗先转统动主朝轴带宿动光患电编榨码器捉同步总转动牙，当执指示香灯亮纵且听跃到发恭声时余即停他止转荷动，涝此时芝的刀裁尖所姻在的殿位置拍即为夹零位温信号租位置向，此雾时完得成准薄确对断刀。漠5、慕光电混编码速器的搬接口训电路岛光电问编码拉器的的种类党较多价，数花控车钥床用毒的光楼电编吉码器昆一般渠情况叛有9洲根输陪出端煤子，棕将其帝中的状零位染信号盐端子牵引出挑来。惨接口撒电路偶如图液2。似A、钳A和糠B、率B是沿光电叔编码境器的固连续纸脉冲思信号间输出偶端，责随主贼轴的歇旋转修不断晋输出炉脉冲孟信号丘进入洲CN糠C系砌统。悉Vc趟c是尊电源伟端，汤0v室是零座伏端摇，均锤由C错NC突装置令提供纺。G岸是接虚地端绩子。企C和秘C是石零位诸信号岸输出独端子背，每必转输菜出一隐个脉山冲信叮号，钻C是痛C的鸭反相沈端，作两个酸端子虎只引挠出一兆个即疫可。首现将驶C端默输出窝信号晴通过汤光电刷隔离词引出皱控制须指示宰灯和么喇叭财。为著了防猴止干吹扰，受该指占示的朋电源露独立能，并笨在光餐电隔租离器救的输难入端去接入熟一个备扳动撕开关碰S，贩以便裁独立居控制阿。鲁图2塘光庸电编麦码器隶接口销电路思6、秆对刀暂原理斥对刀烧时，揭首先排扳动牌开关功S使兼其闭颗合，纱并转返动主炮轴，何当转金到零悉位光吨栅位朽置时派，C筋端输辅出零场位信博号。殃此时屑光电宿隔离效器的炮输入垃端会套有电饶流通势过，问使发叠光二运极管袍发光算，光远敏三简极管晌接收央到光池信号小时处伏于导桶通状稍态，虑因此猾指示核灯处爽于闭简合回赤路而寨发光鼠，同涉时并责联的瞎发声习器发勤出声浪音。间当操溪作者告看到海指示甲灯发小光，占同时亚听到只声音毅时，屈就停在止转奇动主星轴，堂此时贤主轴挠的位鸽置就贱是零烂位脉注冲信蝇号的练位置恭。通呀过手顾摇脉苦冲发伸生器冈或点证动按恋钮控叔制刀刺具移杆到某北一螺厨旋槽觉里，挖然后锯再移问动到卧距该口螺纹渗槽底卫n个床导程厌的右程侧端肠起始同位置探。对缺刀结配束后秆，将如扳动鼠开关呼断开职。最量后启主动螺躺纹程守序就衬可进而行螺港纹修戴复加雀工了佛。在伟光电液隔离编器的片输入丹端接环入一携个扳猪动开识关，间只是动对刀凭时用轰一下柔Z端疯零位绢信号众，对耳刀结倾束扳六动开贿关断朋开，释对整座个系恶统的顺工作收不会手产生本任何陆影响比，安灰全可浩靠。睁7、渠具体穴对刀沈操作萍（1路）以黎锥螺缘纹的亿修复直为例吗，将伍要修炼复的幕螺纹缝切去搞头部孕和肩蒸部各芬L长矿后，纠将外转圆车民好（晕可以硬做成钓固定舌程序才，以腹后直接接调丸用）笔，照诱前述真的方趁法确洞定了归零位芝信号掏位置布后，垃而且叔也将震刀具孟移到歌距螺尼纹槽踩底n丰个导品程的侦右侧元端起壁始位踪置，铲记下私此时撕的机破床Z尸′榴值。欣然后槽通过弟对刀妈操作箭，记蛋下刀扑尖在邻端面贱处的罩Z胁″苏值。夹这时谦要修灯改程户序中侧的起灾刀点堂的位债置。哈起刀板点的薯Z值枣为：向Z=娘Z庆′孔-歉Z雁″夏如原碍程序界为：环T0表10拥1粥M0澡3极S5峰00球G0殃0周X3六2嫁Z4徐（抖螺纹么起刀脾点）遥G8签2庆X4赴2爷Z-凤50扇I蠢-5陵F状2币（车什锥螺绢纹）……梨计算联出Z零值后牙，只雕需将值Z4炕中的刃4改湖为求湾出的漂Z值警即可练进行侄加工葡。胞（2阳）对榨于蜗皮杆的析精车蕉问题卷[7薯]染，一羞般情聋况下主蜗杆加没有雨从机佳床上马拿下贫来，狼只是旱换一抖把精逃车刀畅，此盯时对感刀更宪方便竭。因本为工多件没馋有取潮下来敢，那妄么零狱位脉乡冲信沫号的壤位置馒在工动件的虑圆周久上就卷是固惩定的滤。所借以对樱刀时壳只要黑将刀吨尖对刊到起居刀点条即可家。如恋上例姥中换孕刀后摔通过设增量登方式李或手瘦摇脉稻冲发赔生器辈使刀贯尖对你准在涛（3拘2，歌4）逗，然贯后直挡接加悔工，究就可照完成欺蜗杆健的精肚加工经。荒四、币结束甩语滚此种梦螺纹苹修复死方法别在某肠机械忆厂修台复加剪工钻鉴杆锥敞螺纹慰时，狸效果兴很好挣。原埋来工上人在爬数控委车床产上几抖十分涌钟都蹦不能岔对好秩刀，该弄得里工人行不肯咱采用届数控目机床脱，而雁宁愿交用普波通管嫂子机爪床修撤复。姓经采党用改吉进方裁法后摆，工驻人修民复时咱，不沸到一嫌分钟幻就完舰成对摧刀，康提高膛了工堤效，次减轻奉了劳突动强佩度，另保证堵了加雾工质色量，躲深受柴工人附欢迎塞。励参考辩文献于：出（1图）唐域宗军戒、谷竭艳玲储、说数控志车床单上已是有螺谱纹的氏继续芬切削慢、昼制造阳技术挠与机窝床、碌20燥03宰年第数12尖期钩、9浮6页语（2线）陈樱劲松立、资螺纹姜的重既复切参削、亮制造盒技术在与机好床、坊20谜00词年第漂12畏期、杀46融页着（3择）向政建平劣、滩解决狗数控释车床黄精车棉蜗杆惹对刀锅难的挤方法陆、机价械工荒人(继冷加究工)幕20尽04欢年第仍7期孕、2素4页涉（4唯）张况耀辉羡等、升石博油钻占杆接万头螺归纹的这数控膝修复鲜加工壤方法遗、中