数控车床上修复螺纹时的对刀问题gfaw.docx

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1、数控车床床上修复复螺纹时时的对刀刀问题孟生才安工大职职业技术术学院摘要：针针对数控控车床修修复钻杆杆螺纹及及精加工工蜗杆时时，怎样样使刀尖尖对准原原螺旋线线从而修修复螺纹纹的问题题，提出出利用光光电编码码器的零零位信号号，通过过光电隔隔离电路路控制外外部指示示灯和发发声器，通通过发光光和声音音确定修修复螺纹纹的零位位和起始始位置，实实现旧螺螺纹的修修复和蜗蜗杆的精精加工。该该方法结结构简单单，对数数控机床床无大的的改动，使使用方便便，效果果较好。关键词：已有螺螺纹 修修复 对对刀 光光电编码码器 零零位信号号一、问题题的提出出：问题1：某地质质企业大大量加工工钻杆螺螺纹，由由于钻井井内的温温度

2、高，压压力大，所所以其连连接的锥锥管螺纹纹牙型容容易损坏坏。因地地质钻杆杆材料的的性能高高，优质质管材大大都是进进口的。为为节约材材料，锥锥螺纹不不是全部部切除，而而是修复复。以外外螺纹为为例(见见图1)，修复复时，把把端面切切掉一定定的长度度L，台肩肩面也相相应地切切除厚度度为L的余量量，再把把直径增增大了的的外锥面面加工到到要求的的尺寸，最最后再沿沿着原来来螺纹螺螺旋槽的的轨迹，把把变浅的的螺纹沟沟槽加工工到设计计深度，即即可把损损坏了的的螺纹修修复一新新，使钻钻杆得到到重复利利用。而而锥螺纹纹的大端端有轴肩肩，螺纹纹精度又又高，所所以修复复起来难难度较大大。因为为该机械械厂已购购买了数数

3、控车床床进行锥锥螺纹的的加工，效效率大大大提高，但但锥螺纹纹的修复复却因为为螺纹对对刀时难难以对准准原螺旋旋槽，起起始位置置找不准准，总是是乱牙，所所以修复复成了棘棘手的的的问题。 图图1锥螺螺纹修复复方法问题2：数控车车床在加加工蜗杆杆和高精精度螺纹纹时，往往往都要要分粗、精精车，这这就要有有两把刀刀。现在在大多数数厂是同同时对好好两把刀刀，中途途不换刀刀一次加加工完工工件。但但在实际际加工中中，经常常会出现现刀具磨磨损，或或者刀具具损坏的的情况，此此时需要要将刀取取下，换换好新刀刀后，重重新加工工，这时时又存在在着在已已加工螺螺纹上的的准确对对刀问题题。二、该问问题的已已有解决决方法：1、

4、NUUM数控控系统设设置了“螺纹继继续切削削”功能。其其思路是是采用手手工对刀刀的方式式，在任任意位置置得到原原有螺纹纹某点处处的位置置及主轴轴对应的的转角，以以此作为为螺纹切切削功能能G333指令中中的两个个参数，系系统根据据这两个个参数自自动计算算出起刀刀点对应应的主轴轴转角。加加工时，当当主轴转转至该转转角时，发发出指令令信号，使使伺服轴轴进入随随动状态态。11该方方法不适适用于别别的系统统，因为为别的系系统没有有此功能能，而且且编程时时有主程程序和子子程序很很麻烦。22、在卡卡盘圆周周表面相相应位置置刻零位位信号线线标记，以以确定螺螺纹车削削起点（即即使刻线线和试验验圆棒上上螺旋线线起

5、点在在同一轴轴向剖面面内）。此此方法的的加工效效率很低低。找正正时花费费大量的的时间。33、采用用一套工工件轮廓廓扫描系系统，获获得工件件轮廓表表面信息息。44该方方法系统统复杂，装装备成本本大大增增高。三、数控控车床加加工螺纹纹的原理理1、数控控机床一一般由异异步电机机驱动车车床主轴轴带动工工件转动动。要完完成切削削螺纹必必须准确确做到：工件转转一转，刀刀具进给给一个导导程。异异步电机机的转速速可通过过变频器器实现，但但转角位位置一般般是不可可控的。要要具备切切削螺纹纹的功能能，必须须用一个个光电编编码器与与主轴11：1传传动连接接。 5当当主轴旋旋转时，编编码器同同步转动动，并发发出一系系

6、列脉冲冲信号进进入数控控系统，再再由数控控系统进进行运算算控制，发发出指令令控制伺伺服电机机及刀具具做进给给运动。2、光电电编码器器的结构构光电编码码器的光光电盘表表面制成成沿圆周周等距的的透光和和不透光光相间的的条纹，构构成圆光光栅。指指示光栅栅上有两两段条纹纹组，两两组条纹纹彼此错错开1/4节距距。光电电元件AA 和B 也错开11/4节节距安装装。当光电电盘旋转转一个节节距时, 在光光源照射射下,光电元元件A 和B 得到到的波形形经放大大整形输输出为具具有900相位差差的方波波信号,数控系系统根据据A 相和和B 相的的相位关关系判别别编码器器的旋转转方向, 从而而获得车车床主轴轴的旋转转方

7、向。在在光电盘盘的里圈圈有一条条透光的的条纹CC，编码码器旋转转一圈，就就产生一一个脉冲冲信号。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 3、螺纹纹加工在每次螺螺纹开始始进刀切切削前, 数控控系统扫扫描C相同步步脉冲信信号，当当检测到到C 相信信号到来来时开始始切削, 否则则处于等等待状态态。这样样就保证证每次切切削的初初始位置置在被加加工工件件圆周上上为一定定点位置置,保证了了螺纹切切削关系系，也防防止了多多次切削削乱扣现现象的发发生。可是在修修复钻杆杆锥螺纹纹时，就就会存在在螺纹起起始位置置对刀问问题。当当把工件件在数控控车床上上夹紧，使使刀具正正好对在在与修复

8、复螺纹槽槽底相距距n个导导程的端端头起始始位置上上，从外外表看位位置对准准了，但但由于光光电编码码器的零零位信号号与要修修复螺纹纹的起始始位置可可能不一一致，在在主轴旋旋转时刀刀具不能能立即沿沿着修复复螺纹轨轨迹做进进给运动动，而是是接收到到零位信信号后才才进给，这这时零位位脉冲信信号位置置和工件件上的螺螺纹的起起始位置置不同，因因此会发发生轴向向干涉、撞撞刀或破破坏原螺螺纹。所所以在修修复螺纹纹时必须须做到光光电编码码器的零零位信号号与要修修复螺纹纹的起始始位置对对应一致致，这样样就得先先定位，再再切削。这这里讲的的定位就就是把光光电编码码器的零零位信号号作为基基准，然然后将螺螺纹起始始位置

9、和和刀具向向基准位位置对齐齐，做到到光电编编码器的的零位信信号与要要修复螺螺纹起始始位置及及刀具对对应一致致，从而而实现定定位，定定位后，刀刀具就可可顺着原原轨迹运运动。所所以修复复螺纹关关键是定定位问题题。4、定位位时零位位信号的的外部设设置分析光电电编码器器的工作作原理，当当圆光栅栅转动时时，其上上的零位位狭缝转转到与指指示光栅栅上的零零位信号号的狭缝缝对齐时时就会发发出零位位信号（即即C相脉脉冲）。如如果把输输出零位位信号的的接线端端子引向向外部，接接上发光光指示灯灯和一个个喇叭，就就可以通通过发光光和发声声知道零零位信号号的位置置。对刀刀时先转转动主轴轴带动光光电编码码器同步步转动，当

10、当指示灯灯亮且听听到发声声时即停停止转动动，此时时的刀尖尖所在的的位置即即为零位位信号位位置，此此时完成成准确对对刀。5、光电电编码器器的接口口电路光电编码码器的种种类较多多，数控控车床用用的光电电编码器器一般情情况有99根输出出端子，将将其中的的零位信信号端子子引出来来。接口口电路如如图2。AA、A和和B、BB是光电电编码器器的连续续脉冲信信号输出出端，随随主轴的的旋转不不断输出出脉冲信信号进入入CNCC系统。VVcc是是电源端端，0vv是零伏伏端，均均由CNNC装置置提供。GG是接地地端子。CC和C是是零位信信号输出出端子，每每转输出出一个脉脉冲信号号，C是是C的反反相端，两两个端子子只引

11、出出一个即即可。现现将C端端输出信信号通过过光电隔隔离引出出控制指指示灯和和喇叭。为为了防止止干扰，该该指示的的电源独独立，并并在光电电隔离器器的输入入端接入入一个扳扳动开关关S，以以便独立立控制。图2 光光电编码码器接口口电路6、对刀刀原理对刀时，首首先扳动动开关SS使其闭闭合，并并转动主主轴，当当转到零零位光栅栅位置时时，C端端输出零零位信号号。此时时光电隔隔离器的的输入端端会有电电流通过过，使发发光二极极管发光光，光敏敏三极管管接收到到光信号号时处于于导通状状态，因因此指示示灯处于于闭合回回路而发发光，同同时并联联的发声声器发出出声音。当当操作者者看到指指示灯发发光，同同时听到到声音时时

12、，就停停止转动动主轴，此此时主轴轴的位置置就是零零位脉冲冲信号的的位置。通通过手摇摇脉冲发发生器或或点动按按钮控制制刀具移移到某一一螺旋槽槽里，然然后再移移动到距距该螺纹纹槽底nn个导程程的右侧侧端起始始位置。对对刀结束束后，将将扳动开开关断开开。最后后启动螺螺纹程序序就可进进行螺纹纹修复加加工了。在在光电隔隔离器的的输入端端接入一一个扳动动开关，只只是对刀刀时用一一下Z端端零位信信号，对对刀结束束扳动开开关断开开，对整整个系统统的工作作不会产产生任何何影响，安安全可靠靠。7、具体体对刀操操作（1）以以锥螺纹纹的修复复为例，将将要修复复的螺纹纹切去头头部和肩肩部各LL长后，将将外圆车车好（可可

13、以做成成固定程程序，以以后直接接调用），照照前述的的方法确确定了零零位信号号位置后后，而且且也将刀刀具移到到距螺纹纹槽底nn个导程程的右侧侧端起始始位置，记记下此时时的机床床Z值。然然后通过过对刀操操作，记记下刀尖尖在端面面处的ZZ值。这时时要修改改程序中中的起刀刀点的位位置。起刀点的的Z值为为：Z= Z- Z如原程序序为：T01001M03 S5000G00 X322 Z44 （螺螺纹起刀刀点）G82 X422 Z-50 I-55 F22 （车车锥螺纹纹）计算出ZZ值后，只只需将ZZ4中的的4改为为求出的的Z值即即可进行行加工。（2）对对于蜗杆杆的精车车问题7，一一般情况况下蜗杆杆没有从从机

14、床上上拿下来来，只是是换一把把精车刀刀，此时时对刀更更方便。因因为工件件没有取取下来，那那么零位位脉冲信信号的位位置在工工件的圆圆周上就就是固定定的。所所以对刀刀时只要要将刀尖尖对到起起刀点即即可。如如上例中中换刀后后通过增增量方式式或手摇摇脉冲发发生器使使刀尖对对准在（332，44），然然后直接接加工，就就可完成成蜗杆的的精加工工。四、结束束语此种螺纹纹修复方方法在某某机械厂厂修复加加工钻杆杆锥螺纹纹时，效效果很好好。原来来工人在在数控车车床上几几十分钟钟都不能能对好刀刀，弄得得工人不不肯采用用数控机机床，而而宁愿用用普通管管子机床床修复。经经采用改改进方法法后，工工人修复复时，不不到一分分

15、钟就完完成对刀刀，提高高了工效效，减轻轻了劳动动强度，保保证了加加工质量量，深受受工人欢欢迎。参考文献献：（1）唐唐宗军、谷谷艳玲、数控车床上已有螺纹的继续切削、制造技术与机床、2003年第12期 、96页（2）陈陈劲松 、螺纹纹的重复复切削、制制造技术术与机床床、20000年年第122期、446页（3）向向建平、 解决数数控车床床精车蜗蜗杆对刀刀难的方方法、机机械工人人(冷加加工)220044年第77期、224页（4）张张耀辉等等、 石石油钻杆杆接头螺螺纹的数数控修复复加工方方法、中中国机械械工程、119999年100月、（66）455页（5）李李宏胜、机机床数控控技术及及应用、高高等教育育出版社社、20001年年8月、第第一版、1157页页（6）白白恩远、现现代数控控机床伺伺服及检检测技术术、国防防工业出出版社、220022年1月月第一版版、2110页（7）肖肖春燕 、梯形形螺纹在在数控车车床上的的变速车车削加工工 、机机械工人人（冷加加工）、220066年第44期 、776页