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發(fā)表于 2011-1-11 20:56:52
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內(nèi)容擇要:1 標(biāo)題標(biāo)發(fā)起通常，礦泉水、可樂等飲料瓶或食用油及別的生存用液體物艷服瓶的瓶蓋，瓶口為螺紋相連方法，且此中大局部為特別螺紋。其特別性表如今收頭掃尾、分段、分段收頭掃尾、收短頭收短尾等方面，偶然乃至是幾個(gè)7 L/ E; E4 ^& J/ B) W! Y
1 @3 Z3 |! W1 F) H l1 標(biāo)題標(biāo)發(fā)起
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通常，礦泉水、可樂等飲料瓶或食用油及別的生存用液體物艷服瓶的瓶蓋，瓶口為螺紋相連方法，且此中大局部為特別螺紋。其特別性表如今收頭掃尾、分段、分段收頭掃尾、收短頭收短尾等方面，偶然乃至是幾個(gè)特性綜合在一起。收頭掃尾是一個(gè)專業(yè)的俗稱，又叫做螺紋螺旋線收頭掃尾或老鼠尾，意指一段螺紋，在螺距穩(wěn)固的環(huán)境下，開始局部由淺而深，漸漸變“ 粗”，完成局部由深而淺，漸漸變“ 細(xì)”。多見收頭掃尾每每在1/3周～1 周內(nèi)完成。在1/3周內(nèi)乃至1/10周內(nèi)“ 敏捷”完成的收頭掃尾稱作收短頭收短尾。而多見的螺紋因有進(jìn)刀槽、退刀槽，每每只見螺紋的中央局部，不見頭尾。這種帶有特別螺紋的塑料瓶的用量之大不言而喻，以至我國模具之鄉(xiāng)—黃巖有上百家的模具廠及模具加工個(gè)別戶專業(yè)生產(chǎn)這類塑料瓶模具。這種模具加工的技能難點(diǎn)之一便是特別螺紋的加工。許多廠家實(shí)行過手工、電加工、銑削(包括cnc銑削)、鑄造等加工方法，結(jié)果均不睬想。4 [2 i9 L$ k0 d% ~
3 v2 y/ Z$ p7 I6 y: U) ?如今，高等cnc配置中，單臺(tái)代價(jià)在七八十萬元的全作用cnc車床或立式加工中央還不克直接加工這類特別螺紋，只有發(fā)動(dòng)力刀塔的車削中央及帶紛亂工裝大概cnc旋轉(zhuǎn)軸的立式加工中央才有辦理的大概性，但要終極辦理，單就cnc編程而言，其難度相當(dāng)大，只有數(shù)學(xué)功底豐富、寬裕閱歷的高級編程職員才華完成。因此，倒霉于中小企業(yè)。
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K, C' H$ [+ F那么，倘若能開辟一種單價(jià)在十來萬元的專用cnc車床，既能作為平常cnc車床用，又能加工這些特別螺紋，其市場遠(yuǎn)景及社會(huì)效益顯然是樂觀的。為此，我們舉行了下述切磋。" s: D* Y1 L. m( w! P# m
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2 cnc車床車削平常螺紋的處理方法
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" C" R: j: n/ |0 F. |+ u- y: _為了找到突破口，應(yīng)最終明白和分析cnc車床車削平常螺紋的進(jìn)程：
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# U. S ?8 s1 z( ]0 h/ D如圖1所示，每車一刀分三段，A-B段為加快段或叫助跑段，刀尖由穩(wěn)固加快至車削速率；B-C段為恒速段，也是車削螺紋段，其速率應(yīng)為當(dāng)主軸轉(zhuǎn)一圈時(shí)，刀尖恰好勻稱進(jìn)步一個(gè)螺距(導(dǎo)程)；D-C段為加速段，刀尖由車削速率降至穩(wěn)固。也便是說，真實(shí)加工只是B-C段，A-B段和C-D段只是作為必不可少的助跑及降速段。3 n% i$ k3 A# F2 i* ^* d' U: y8 m9 p
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圖1" ?8 j0 @% ~ v o0 D, c; ^' H
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加快段及加速段是cnc體系的控制器先根據(jù)主軸轉(zhuǎn)速及螺距信息，聯(lián)合體系自身配置或“ 內(nèi)定”的各項(xiàng)參數(shù)事先“ 籌劃”好，編排擠加快段及降速段的穩(wěn)固模式，每刀車削的開始階段與完成階段，嚴(yán)肅按模式舉行。2 @( M2 V L9 H1 |& A1 p
& P% S4 A+ a# T( B R2 W平常螺紋加工不大概僅一刀就車好，每每要車幾刀或幾十刀，那么車第二刀、第三刀直至最終一刀，每刀都要在工件圓周上先找到圓周上的肇始點(diǎn)，即找到起跑點(diǎn)，并且助跑段與降速段也要完全一概，只是是深度方向(即X向)變化罷了。只要起跑點(diǎn)、助跑段、降速段三者之一略有變化，就會(huì)產(chǎn)生后一刀蓋不住前一刀的表象，即俗稱的“ 亂牙”，根本車不出螺紋來。
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cnc車床在車螺紋時(shí)，其控制器也便是微機(jī)局部處于“ 魂魄高度集結(jié)”狀態(tài)，主軸在旋轉(zhuǎn)時(shí)，由檢測裝置將主軸轉(zhuǎn)動(dòng)信息以脈沖信號的方法源源連續(xù)地送回到控制器，控制器根據(jù)脈沖按螺距要求定時(shí)地發(fā)出“ 向進(jìn)步指令，倘若有錐度、收頭掃尾則更繁忙了。其表示圖如圖2。
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6 p' e( W0 W) a+ X圖2
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9 b; K: o/ @4 H, k5 u5 l# |以上四點(diǎn)是cnc車床車螺紋的根本處理特點(diǎn)。再分析收頭掃尾，如圖3。' }3 |% U1 f2 S7 ]
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圖3
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% W7 { S8 w1 D+ s& _, V6 }! q收頭掃尾是在螺紋車削進(jìn)程中，在螺距穩(wěn)固的環(huán)境下，X軸作進(jìn)刀及退刀活動(dòng)。它有如下幾個(gè)特點(diǎn)：
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! s) j3 H5 v ?3 ]# U收頭掃尾是在助跑與降速段之外，在恒速段兩端，即B-E和F-C段。/ q8 Q f" x; @4 u0 k1 X
6 v. C% c' Y0 k實(shí)際上，收頭掃尾段B-E及F-C段內(nèi)也有助跑與降速，只是由于X向活動(dòng)鏈的機(jī)器慣量比Z向小多了，以是相應(yīng)快，起落速就快而短。同時(shí)，由于是Z軸在確保螺距，這時(shí)的起落速無論對視覺結(jié)果或是利用結(jié)果均無顯然影響，平常不做特意思考。+ P$ J* {$ D Y4 J% M' S
* l# v7 v9 ?! o# [1 b1 b收頭掃尾時(shí)一個(gè)值得留心的標(biāo)題是，統(tǒng)臨時(shí)間內(nèi)，X向的指令脈沖數(shù)不宜太過大于Z向的指令脈沖數(shù)，由于車削螺紋時(shí)的核心標(biāo)題是確保螺距精確，Z軸為主活動(dòng)，重點(diǎn)是Z軸的運(yùn)算，X軸只能作為“穿插”罷了，倘若“穿插”太過，會(huì)影響控制器的處理速率與本領(lǐng)。我們從圖3中可看出這點(diǎn)。
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2 p" z. @6 H2 D' [2 K" ] n3 從瓶蓋、瓶口模具的螺紋加工工藝概括出的根本特點(diǎn)" W' r3 m9 D ~* U9 J
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對付具有典范意義且難度較高的特別螺紋便是分段且收短頭及收短尾的特別螺紋。其特點(diǎn)如下： v" m: y* l6 e0 R; P0 y) c
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如圖4，每刀螺紋一開始加工后，“向始終按螺距活動(dòng)，而X向分段作收短頭—停住(平常車螺紋)—收短尾—天然空出一段(不車螺紋)—收短頭的循環(huán)活動(dòng)，分幾段則循環(huán)反復(fù)，不分段則恰好為一準(zhǔn)則收頭掃尾螺紋。) R& A1 Y' I0 s. t- Y
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圖4
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這種螺紋還得把助跑段及加速段放在每刀起刀和收刀時(shí)。Z向僅在這時(shí)作加加速，加工進(jìn)程中，在分段收頭掃尾時(shí)，應(yīng)忽略X向的加加速，也便是不答應(yīng)X向的加快度顯然存在，這對X軸的快速相應(yīng)發(fā)起了要求。
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個(gè)別工件收頭掃尾太短、太陡、太急，所見極真?zhèn)€產(chǎn)品是，一周螺紋分12段，每段上，空處:收頭:平常螺紋:掃尾的弧長比大抵為2:1:4:1，那么，每次收頭掃尾在不到4°的圓心角所對應(yīng)的圓周上就完成。假定主軸以,60r/min的較低轉(zhuǎn)速車螺紋，那么收頭或掃尾對應(yīng)的時(shí)間僅為1/90s，再假定牙深為2mm，螺距為2mm。這意味著X軸在1/90s內(nèi)要完成2mm的進(jìn)給量，Z軸在這段時(shí)間內(nèi)進(jìn)步路程則為2/90mm，這是一組緊張數(shù)據(jù)。+ k. z: k" f% T$ }7 ^
7 U$ o1 O* a0 o4 L此類工件質(zhì)料為模具鋼，不易加工，其螺紋加工只能分幾十刀舉行。根據(jù)工藝規(guī)律，應(yīng)禁止起刀時(shí)崩刃，進(jìn)刀量要?jiǎng)傉峙?，?yīng)單向進(jìn)刀以禁止起振和最終修光。
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8 d. y R3 k* N, a$ ~, ~1 y4 要辦理的幾個(gè)標(biāo)題( R. I) K% y& K# C" t& a
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車床X向的相應(yīng)務(wù)必快而可靠，1/90s完成2mm進(jìn)給量相當(dāng)于9600mm/min的加工速率，顯然超過平常經(jīng)濟(jì)型cnc的相應(yīng)技能指標(biāo)。由于是帶負(fù)載重復(fù)運(yùn)行，務(wù)必包管十拿九穩(wěn)，這對履行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)單位發(fā)起了較高的要求。/ p5 r8 i3 W8 C( N0 f, }
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統(tǒng)臨時(shí)間內(nèi)，X向的活動(dòng)路程為2mm，而Z向?yàn)?/90mm，這違反了車螺紋時(shí)X向的進(jìn)給量不克太過大于Z向的規(guī)律，顯然，這個(gè)標(biāo)題不克讓控制器往辦理，而要尋覓外圍的辦理方案。 : S0 d: k2 W2 b: J" s! d
這種螺紋，不但分幾十刀車削，每一刀還大概分為幾十段，其編程無現(xiàn)成指令，只能思考特意的復(fù)合循環(huán)步驟，這就要求我們根據(jù)現(xiàn)有的編程民俗，開辟一種特別指令讓支配工在編程時(shí)按要求填制一些須要的尺寸數(shù)據(jù)及工藝數(shù)據(jù)即可。
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+ J3 n# [8 i" n: k思考到加工的科學(xué)性與實(shí)用性，應(yīng)答應(yīng)用戶剛正分派每刀加工時(shí)X向的吃刀量。開始加工時(shí)，為禁止刀尖崩掉，應(yīng)伶俐安排吃刀量；中央階段，為了禁止起振也應(yīng)剛正安排吃刀量，并且讓刀具沿著大略方向進(jìn)刀(少量cnc體系已開辟出相干作用)。為加工出較低的外貌粗糙度，答應(yīng)小吃刀量或零吃刀量“修光”。8 f/ c# M2 h' ]5 j' y. p
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5 辦理對策
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為辦理X向快而可靠的相應(yīng)標(biāo)題，我們采取了全部字交換伺服電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器作為驅(qū)動(dòng)單位。在選型時(shí)，加大了功率，以包管輸效力矩，采取了大慣量電機(jī)以進(jìn)步負(fù)載本領(lǐng)。選用極限轉(zhuǎn)速較高的電機(jī)以饜足高速要求。因交換伺服體系是一自帶反饋能自我檢測位置、速率、驅(qū)動(dòng)電流、力矩等指標(biāo)且能舉行及時(shí)調(diào)解的性能杰出的履行單位，其可靠性及精確性也就有了包管。4 @5 s# R7 q) e" y
; r4 x2 v" B- F( ?& h. I) x4 s' a交換伺服驅(qū)動(dòng)器的控制局部實(shí)際上也是集軟硬件于一體的微機(jī)單位，議決它可舉行多種支配和配置多種參數(shù)。我們特意選用了一種發(fā)動(dòng)態(tài)電子齒輪比作用的驅(qū)動(dòng)器，好比說，我們已設(shè)定了一個(gè)電子齒輪比，在這個(gè)電子齒輪比作用下，當(dāng)驅(qū)動(dòng)器從cnc體系控制器接管一個(gè)脈沖信號時(shí)，驅(qū)動(dòng)履行機(jī)構(gòu)活動(dòng)1µm。倘若我們再設(shè)定第二個(gè)電子齒輪比，其比值是第一個(gè)比值的X/倍，那么，在它的作用下，倘若驅(qū)動(dòng)器收到一個(gè)信號時(shí)，履行機(jī)構(gòu)不再是運(yùn)行1µm，而是20µm。 在加工進(jìn)程中，能按要求主動(dòng)切換，就稱作動(dòng)態(tài)電子齒輪比作用。我們利用這個(gè)作用，在處理螺紋收頭掃尾時(shí)，由cnc體系先發(fā)出一概換信號至驅(qū)動(dòng)器，在cnc體系控制器內(nèi)，利用軟件預(yù)先處理，視20為1，到達(dá)少發(fā)脈沖，包管X向脈沖不外分大于Z向的目標(biāo)，而驅(qū)動(dòng)器接管切換信號后，調(diào)用第2電子齒輪比，見1運(yùn)行20，還原成我們想要的活動(dòng)尺寸。換言之，把標(biāo)題交驅(qū)動(dòng)器處理，螺紋加工之后，再復(fù)興。
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* `' E/ Y+ E: K7 U在計(jì)劃特意針對特別螺紋的加工指令時(shí)，重復(fù)思考螺紋車削進(jìn)程中如前所述的種種標(biāo)題，包括三方面：第一是X軸的電子齒輪切換信號和見編程尺寸的“視20為1”的處理與復(fù)興；第二是每一刀的助跑段、加速段的處理與每一段的收頭掃尾、平常加工、空出階段的分段處理與循環(huán)處理；第三是多刀次加工的分刀工藝，分起刀階段、中央階段、完成階段，如那邊理進(jìn)刀量。計(jì)劃步驟是先列出標(biāo)題清單，整理出一條一條的辦理要領(lǐng)，再式樣成cnc體系的內(nèi)部支持軟件。我們終極用G77作為此類特別螺紋的專用cnc加工指令，給出的專用指令模樣如下：$ W5 b2 l7 P! n. q" J
& F7 k- N; k: m8 }" EG77 P(a)(b)(c) Q(d)(e)(f) R(g)(h)(i) 9 M/ a8 s8 Q4 E& y
G77 X(j) Z9r) P(m)(n) Q(o)(p) F(q)
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+ z& Z# N( f# _. Q, P闡明如下：& Z* v3 o/ M; U% y% m
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G77為專用指令代碼，cnc體系讀到此指令后先發(fā)電子齒輪比切換信號，舉行20變1的數(shù)據(jù)處理勞動(dòng)，然后開始處理一系列特意勞動(dòng)，并在完成后復(fù)興?！?)”中的a、b、c……q分別表現(xiàn)如下尺寸數(shù)據(jù)或工藝數(shù)據(jù)(未按次序，也未列全)。如：每段螺紋收頭局部、中央局部(平常切削局部)、掃尾局部、空出局部所對應(yīng)圓心角；收頭掃尾時(shí)X軸進(jìn)給量；每刀分段重復(fù)次數(shù)；第一刀吃刀量；最終一刀吃刀量；總吃刀量；精加工余量；精加工重復(fù)次數(shù)；螺紋外徑；螺紋半徑差；螺距等等。! e+ [$ a. |/ C8 a7 G' T1 z- Y
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給出以上專用指令代碼后，支配工在具體編程時(shí)，倘若必要懇求救助，體系呈現(xiàn)器上會(huì)有提示內(nèi)容，編步驟就象填表一樣方便。, g& r# A! S2 s- j
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6 試驗(yàn)結(jié)果! V' N$ ]- S7 o4 O
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針對上述標(biāo)題，已從各方面做了大量的勞動(dòng)，包括試驗(yàn)與修改，以及相干廠家互助與支持。如今，該種特別螺紋的cnc車削配置已市場化并已投進(jìn)運(yùn)行，利用結(jié)果精良，根本上實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的目標(biāo)。& E9 w8 R. n. e0 F
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