数控车床加工螺纹类零件方法简介
摘 要： 介绍了数控车床在机械工业发展中所扮演的重要角色以及螺纹类零件的加工方法及原理，在此基础上着重阐述了利用数控车床加工螺纹类零件的组要步骤和最应注意事项。
关键词： 数控车床； 机械工业； 螺纹类零件； 加工步骤
中图分类号： TG62 文献标识码： A 文章编号： 1009-8631（2012）（11-12）-0032-01
1 引言
先进的技术装备与先进的制造技术在国民经济中起着重要的作用。随着科学技术的迅猛发展，特别是机械制造与微机技术的紧密结合，使现代制造技术和制造系统向着高度的自动化、集成化和智能化的方向发展，机械工业是基础工业，机械制造技术是机械工业为国民经济各部门提供产品和技术装备的重要手段，因此，机械工业技术装备的提高对制造质量、劳动效率和经济效益都有直接影响。机械制造技术发展的长远目标是：不断提高产品的制造质量，提高加工效率，降低成本，现代机械制造技术发展的趋势可以归纳为以下几点：
1.1向更高精度的方向发展；
1.2向高速度、高效率、自动化、特别是向数控化、柔性化和集成化的方向发展；
1.3向少切削和非传统加工的方向发展。
为了适应现代化机械制造技术的发展趋势，实现加工制造过程高度自动化、柔性化和集成化，数控技术在生产各个部门得到了广泛应用，随着科学技术的飞跃发展，机械制造技术发生了深刻的变化，传统的普通加工设备已难以适应市场对产品多样性的要求，难以适应市场竞争的高效率、高质量的要求，而以数控技术为核心的现代制造技术，以微电子技术为基础，将传统的机械制造技术与现代控制技术、传感测量技术、信息处理技术以及网络通信技术有机结合在一起，构成高度信息化、高度柔性化、高度自动化的制造系统。
2 螺纹零件的加工原理简介
在机器和部件中，螺纹零件广泛用来联接和传动。螺纹是在圆柱和圆锥表面上沿螺旋线形成的具有相同剖面形状的连续凸起（牙）。螺纹加工方法较多，通常在在车床和铣床上加工。螺纹的种类有多种：固定螺距螺纹和变螺距螺纹，单线螺纹和多线螺纹，外螺纹和内螺纹等。利用数控车床在原有螺旋线上进行螺纹加工的对刀方法是螺纹累零件加工的常用方法之一。车削加工是机械加工中应用最为广泛的方法之一，主要用于回转类零件的加工，车床是完成车削加工的装备。车削加工的主运动通常是工件的旋转运动，进给运动通常由刀具的直线移动来实现。螺纹加工是车床的基本功能之一。
3 数控车床加工螺纹零件的步骤
在数控车床中加工螺纹时，其加工进给不是采用机械传动链实现的，而是通过主轴编码器数控系统进给驱动装置进给电机丝杆刀架刀具来实现螺纹加工。数控系统依据检测到的主轴旋转信号，控制電动机的进给，实现车螺纹所要求的比例关系，切削出符合要求的螺纹。为此应解决3个问题：首先主轴转一圈，刀架带动螺纹车刀在Z向精确地移动一个螺距t；其次螺纹加工一般要经过多次切削才能完成，为了防止乱扣，每次进刀的位置必须相同；最后切削多头螺纹时，应能精确分度。为解决这3个问题，，数控车床是采用增量式光电编码器为主轴脉冲发生器，安装于车床的主轴箱内，由主轴经过齿轮或同步齿形带驱动，实现1∶1的传动。主轴旋转时，编码器与主轴同步旋转，同时发出与主轴转角相对应的脉冲信号，发出的这个信号是控制螺纹加工时刀具运动的重要信号。增量式光电编码器是一种将角位移转换成对应数字脉冲信号，集传感器和模数转换于一体的数字式测角仪，其输出的脉冲信号均为TTL电平，可与计算机接口电路兼容，增量式光电编码器主要由光电盘、光电元件、聚光镜以及发光源等组成。光电元件A和B错开90°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得到波形输出，为具有90°相位差的正弦波，经放大整形A相和B相可得到具有90°。相位差的输出方波。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。C相产生的脉冲作为基准脉冲，称为零位脉冲。编码器旋转一圈，在固定位置C相产生一个零位脉冲，此脉冲信号可作为螺纹多次切削加工的同步控制信号。车削螺纹时，主轴转一圈，编码器C相产生一个零位脉冲同步信号，在每次开始进刀切削前，扫描C相同步信号。数控系统检测到C相信号到来时开始切削，否则处于等待状态。这样就保证每次切削的初始位置在被加工工件圆周的某一定点位置上，防止了多次切削乱扣现象发生。对多头螺纹的切削，可以将A相信号与C相信号结合起来进行多头的分度。设主轴转一圈A相输出N个脉冲，若切削k头螺纹，则按N/k分度。其具体实施是，第一条螺纹以C相信号作为切削开始点切削完成后，切削第二条螺纹时，扫描到C相信号后，再接着扫描A相信号的第N/k个脉冲，以此位置作为第二条螺纹的切削开始点。依次类推，切削k条螺纹时，依据C相信号和A相的（k一1）·（N/k）个脉冲处作为切削开始点，直到k条螺纹全部切削完成。主轴脉冲发生器与主轴同步旋转，数控系统可根据螺纹导程t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向进给一个螺距，其原理是将对应主轴每转的编码器A相脉冲数N与对应螺距t所需的进给脉冲当量数L的比值N/L（由数控系统计算）作为计数常数，存入计数器中。车削螺纹时主轴旋转，数控系统每接受到主轴编码器送来的（N/L）值个A相脉冲，就发出一个进给脉冲，使刀具沿Z方向进给灯L，这样就实现了主轴转一圈，螺纹车刀精确地Z向进给一个螺距。数控车床进行螺纹加工时。车床主轴以某一固定速度带动工件旋转，数控系统根据螺纹切削工艺流程首先将刀架移动到某一固定坐标位置，然后发出X方向切削进给命令开始螺纹加工工作循环。循环第1步：刀架沿X方向进给到达切削位置。此时Z向伺服控制器等待由主轴编码器发来的零脉冲同步信号，刀架的X、Z伺服控制器均处于电气锁零定位状态刀架静止不动。第2步：CNC收到主轴编码器零位脉冲，Z向伺服控制器立即起动刀架，按数控系统发来的由主轴编码器A、B脉冲和螺距及螺纹长度计算出的Z向进给运动速度和位移量，进行螺纹切削加工。第3步：到达螺纹长度坐标时，Z向伺服立即制动停止，同时X向伺服驱动刀架快速退出。第4步：Z向伺服驱动刀架退回到加工起始坐标位置，准备进入下一工作循环。为获得较高螺纹加工精度，一般需进行多次循环。每一循环中四点的Z坐标不变，X坐标依次递增一个该循环的切削深度增量。零位脉冲同步目的在于保证使各循环螺纹切削的刀具切入点保持一致。
4 结语
利用数控车床加工螺纹零件，在保证加工零件精准度的同时可以成倍提高加工效率，数控车床在对螺纹零件加工时可以代替传统车床。
参考文献：
[1]吴祖育.数控机床.上海科学技术出版社[J].1989.3.
[2]谢明红.零误差螺纹加工软件设计方法[J].制造技术与机床1998.4.