螺紋研究畢業(yè)設計---數控車床螺紋加工及對刀方法的研究

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本文針對于數控車床螺紋加工的基本原理、螺紋切削加工過程中的原理，提出了在數控機床上加工螺紋的幾種方法，這不但能降低工人的勞動強度，而且還能提高工作效率，并對數控車床上實現螺紋加工控制功能進行了研究，達到節(jié)能、減排的目的。分析了加工過程中的技巧，并對它們之間的優(yōu)缺點進行了比較。</p><p>　　關鍵

2、詞：數控車床；螺紋；加工；編程指令</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　The thesis put forward several methods of threaded processing on numerical-control machine, which is based on the principle of thr

3、eaded processing and threaded cutting. These methods not only can reduce labor intensity, but also can improve the work efficiency. The thesis also does research about the control functions of threaded processing on

4、numerical-control machine for the purpose of energy saving and emission reduction. Furthermore, the thesis analyse the technology of process, then com</p><p>　　Key words: Numerical control machine, Thread, P

5、rocessing, Programming</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1 緒論-----------------------------------------------------------------------------------------------1</p><p>　　2 數控車床

6、螺紋加工研究---------------------------------------------------------------2</p><p>　　2.1 螺紋的加工原理及方法-------------------------------------------------------------2</p><p>　　2.2 普通車床加工螺紋----------------

7、----------------------------------------------------3</p><p>　　2.3 數控車床加工螺紋--------------------------------------------------------------------4</p><p>　　2.4 車削螺紋時常見故障及解決方法----------------------

8、-------------------------6</p><p>　　常用的數控機床對刀方法研究---------------------------------------------------9</p><p>　　3.1 數控機床對刀原理分析--------------------------------------------------------------9</p

9、><p>　　3.2 數控車床對刀方法研究-------------------------------------------------------------12</p><p>　　4 數控車床螺紋加工實例---------------------------------------------------------------14</p><p>　　4.1

10、 零件加工工藝分析--------------------------------------------------------------------14</p><p>　　4.2 數控加工程序編制--------------------------------------------------------------------15</p><p>　　4.3 數控車床對刀及加工

11、-----------------------------------------------------------------16</p><p>　　5 結束語-------------------------------------------------------------------------------------------17</p><p>　　致謝-------

12、--------------------------------------------------------------------------------------------18</p><p>　　參考文獻-------------------------------------------------------------------------------------------19</p

13、><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　加工螺紋（包括蝸桿、滾刀等）型面的專門化機床。主要用于機器、刀具、量具、標準件和日用器具等制造業(yè)。螺紋原理的應用可追溯到公元前220年希臘阿基米德創(chuàng)造的螺旋提水工具。1500年左右，意大 利達·芬奇繪制的螺紋加工裝置草圖中，已有應用母絲杠和交換齒輪加工不同螺距螺紋的設想。1760年，英國F.懷亞特兄弟獲

14、得了切制木螺釘用專門裝置的專利。1778年，美國J.拉姆斯登制出用蝸輪副傳動的螺紋切削機床。1797年，英國H.莫茲利制出利用母絲杠和交換齒輪車削不同螺紋的螺紋車床。19世紀20年代，莫茲利制造出加工螺紋用的絲錐和板牙。20世紀以后，各種螺紋加工機床相繼問世。</p><p>　　螺紋加工機床根據加工螺紋的方法可分為：①螺紋切削機床。如螺紋車床，螺紋銑床、螺紋磨床、攻絲機、套絲機等，其中螺紋車床、螺紋銑床和螺紋磨

15、床用螺紋加工工具或砂輪加工各種精度的螺紋工件、螺紋刀具和螺紋量具，而攻絲機和套絲機則分別用特殊設計的絲錐和板手加工成批大量生產的螺母和螺釘等；②螺紋滾壓機床。用成形滾壓模具使工件產生塑性變形以獲得螺紋，如搓絲機、滾絲機等，生產率較高，適用于大批、大量生產標準緊固件和其他螺紋聯接件的外螺紋。</p><p>　　在普通車床加工螺紋時，必須要根據螺距的不同調整進給箱。如果是螺距特殊的螺紋，還要對交換齒輪箱的交換齒輪進

16、行計算、調整：同時還需要有熟練的技術工人，才能加工出合符要求的螺紋。然而，在數控機床日益普及的今天，如能利用數控機床加工螺紋，這不但能降低工人的勞動強度，而且提高工作效率，在提倡優(yōu)質、高效、節(jié)能、減排的今天，有著積極的現實意義。其實，要在數控機床上加工螺紋，可以通過對一些指令參數的重新設置就可以完成，并且，如果能合理地選用指令中的各參數值，同樣可達到較高的加工精度要求。</p><p>　　2數控車床螺紋加工研究

17、</p><p>　　2.1 螺紋的加工原理及方法</p><p>　　螺紋有單線和多線之分，沿一條螺旋線形成的螺紋稱為單線螺紋，沿兩條或兩條以上螺旋線形成的螺紋稱為雙線或多線螺紋。在普通車床加工多線螺紋時，常采用軸向分線法和圓周分線法。</p><p>　　軸向分線法是指當第一條螺旋線加工完畢后，絲杠螺母保持接通，將刀架縱向前移或后移一個螺距后加工第二條螺旋線、第

18、三條螺旋線。這種方法需要精確控制車刀沿軸向移動的距離，以達到分線目的。具體控制方法主要有：（１）小滑板刻度分線法，這種方法雖然比較簡便，但分線精度不高。因為受小滑板絲杠間隙的影響以及當螺距并非刻度對應移動量的整倍數時所存在的主觀估算誤差，所以難免會產生分線誤差。（２）百分表、量塊分線法，雖然分線精度高一些，但其準備工作繁瑣，加工效率低，也容易產生分線誤差。</p><p>　　圓周分線法是根據螺旋線在圓周上等距分

19、布的特點，即當車好一條螺旋線后，脫開工件與絲杠之間的傳動鏈，使主軸旋轉一個角度α（α=3600/ 線數），然后再聯接工件與絲杠之間的傳動鏈，進行下一條螺旋線的車削。具體的加工方法主要有：（１）利用三爪、四爪卡盤分線法，這種方法分線簡便、快捷，但分線精度較低且分線范圍較窄。（２）利用交換齒輪分線法，這種方法分線精度較高，但操作麻煩，且只有當車床交換齒輪的齒數為螺紋線數的整倍數時才行。（３）利用多孔撥盤分線法，雖然分線精度稍高一些，但需增加

20、多孔撥盤，且準備工作多，加工效率低，加工成本高。</p><p>　　改變螺紋切削初始角加工多線螺紋是根據螺紋的線數沿圓周方向進行分度，每加工完一線螺紋后，主軸旋轉一定角度，而起刀點軸向位置不變，接著進行下一線螺紋的加工?？梢詰肎32指令加工多線螺紋</p><p><b>　　指令格式</b></p><p>　　G32X(U)__Z(W)

21、__F__Q__；</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　X、Z——絕對尺寸編程時螺紋的終點坐標；</p><p>　　U、W—— 增量尺寸編程時螺紋的終點坐標；</p><p>　　F——螺紋導程（若為單線螺紋，則為螺紋的螺距）；</p><p>　　Q——螺紋起始角，

22、該值為不帶小數點的非模態(tài)值，即增量為0.0010</p><p>　　2.2 普通車床加工螺紋</p><p>　　普通車床上加工多線螺紋，其加工過程比較繁瑣，而且主軸轉速又受到螺紋導程的限制，其切削速度無法得到提高，加工效率低；加之螺紋在分線過程中容易出現誤差，加工精度較低，這會影響螺紋的工作性能，降低其使用壽命。普通車床加工原理：加工方法通常有通過改變螺紋切削起始角度和通過改變螺紋軸向

23、切削起點等兩種。在FANUC系統(tǒng)中，多線螺紋編程功能指令有G32、G92、 G76等三條。其中G32為單行程螺紋切削指令，編程任務量大，程序較復雜；指令G92可以實現簡單螺紋切削循環(huán)，使程序段大為簡化，但要求工件坯料預先經過粗加工；而指令G76為螺紋切削復合循環(huán)指令，它克服了指令G92的缺點，可以將工件從坯料到成品螺紋一次性加工完成，且程序簡捷，可節(jié)省編程與加工時間。</p><p>　　車螺紋的步驟與方法：（低

24、速車削三角形螺紋Vく5米∕分）</p><p>　?。?）車螺紋前對工件的要求：</p><p>　　1）螺紋大徑：理論上大徑等于公稱直徑，但根據與螺母的配合它存在有下偏差（—），上偏差為0；因此在加工中，按照螺紋三級精度要求。螺紋外徑比公稱直徑小0.1p。螺紋外徑D=公稱直徑—0.1p</p><p>　　2） 退刀槽：車螺紋前在螺紋的終端應有退刀槽，以便車刀及時

25、退出。</p><p>　　3） 倒角：車螺紋前在螺紋的起始部位和終端應有倒角，且倒角的小端直徑く螺紋底徑。4） 牙深高度（切削深度）：h1=0.6p </p><p>　?。?）調整車床：先轉動手柄接通絲杠，根據工件的螺距或導程調整進給箱外手柄所示位置。調整到各手柄到位。</p><p>　?。?）開車、對刀記下刻度盤讀數，向右退出車刀。</p>&

26、lt;p>　?。?）合上開合螺母，在工件表面上車出一條螺旋線，橫向退出車刀，并開反車把車刀退到右端，停車檢查螺距是否正確（鋼尺）。</p><p>　?。?）、開始切削，利用刻度盤調整切深（逐漸減小切深）。注意操作中，車刀將終了時應做好退刀、停車準備，先快速退出車刀，然后開反車退回刀架。吃刀深度控制，粗車時t=0.15~0.3mm，精車時tく0.05mm。</p><p>　　2.3

27、 數控車床加工螺紋</p><p>　　在目前的數控車床中，螺紋切削一般有三種加工方法：G32直進式切削方法、G92直進式切削方法和G76斜進式切削方法，由于切削方法的不同，編程方法不同，造成加工誤差也不同。我們在操作使用上要仔細分析，爭取加工出精度高的零件。</p><p>　　（1）、G32直進式切削方法，由于兩側刃同時工作，切削力較大，而且排削困難，因此在切削時，兩切削刃容易磨損。在

28、切削螺距較大的螺紋時，由于切削深度較大，刀刃磨損較快，從而造成螺紋中徑產生誤差；但是其加工的牙形精度較高，因此一般多用于小螺距螺紋加工。由于其刀具移動切削均靠編程來完成，所以加工程序較長；由于刀刃容易磨損，因此加工中要做到勤測量。</p><p>　　（2）、G92直進式切削方法簡化了編程，較G32指令提高了效率。</p><p>　?。?）、G76斜進式切削方法，由于為單側刃加工，加工刀

29、刃容易損傷和磨損，使加工的螺紋面不直，刀尖角發(fā)生變化，而造成牙形精度較差。但由于其為單側刃工作，刀具負載較小，排屑容易，并且切削深度為遞減式。因此，此加工方法一般適用于大螺距螺紋加工。由于此加工方法排屑容易，刀刃加工工況較好，在螺紋精度要求不高的情況下，此加工方法更為方便。</p><p>　　在加工較高精度螺紋時，可采用兩刀加工完成，既先用G76加工方法進行粗車，然后用G32加工方法精車。但要注意刀具起始點要準

30、確，不然容易亂扣，造成零件報廢。螺紋加工完成后可以通過觀察螺紋牙型判斷螺紋質量及時采取措施，當螺紋牙頂未尖時，增加刀的切入量反而會使螺紋大徑增大，增大量視材料塑性而定，當牙頂已被削尖時增加刀的切入量則大徑成比例減小，根據這一特點要正確對待螺紋的切入量，防止報廢。</p><p>　　2.3.1 普通螺紋的尺寸分析</p><p>　　在數控車床上可以車削米制、英寸制、模數和徑節(jié)制四種標準螺

31、紋，無論車削哪一種螺紋，車床主軸與刀具之間必須保持嚴格的運動關系：即主軸每轉一轉（即工件轉一轉），刀具應均勻地移動一個（工件的）導程的距離。以下通過對普通螺紋的分析，加強對普通螺紋的了解，以便更好的加工普通螺紋。數控車床對普通螺紋的加工需要一系列尺寸，普通螺紋加工所需的尺寸計算分析主要包括兩個方面：螺紋加工前工件直徑和螺紋加工進刀量。</p><p>　　2.3.2 螺紋加工前工件直徑</p>&l

32、t;p>　　考慮螺紋加工牙型的膨脹量，螺紋加工前工件直徑Dd－0.1P，即螺紋大徑減0.1螺距，一般根據材料變形能力小取比螺紋大徑小0.1到0.5。</p><p>　　2.3.3 螺紋加工進刀量</p><p>　　螺紋加進刀量可以參考螺紋底徑，即螺紋刀最終進刀位置。</p><p>　　螺紋小徑為：大徑－２倍牙高；牙高=0.54P(P為螺距)</p&

33、gt;<p>　　螺紋加工的進刀量應不斷減少，具體進刀量根據刀具及工作材料進行選擇。</p><p>　　實現車螺紋所要求的比例關系,切削出符合要求的螺紋。為此應解決三個問題: </p><p>　?。?）主軸轉一圈,刀架帶動螺紋車刀在Z向精確地移動一個螺距t。 </p><p>　?。?）螺紋加工一般要經過多次切削才能完成,為了防止亂扣,每次進刀的位

34、置必須相同。 </p><p>　?。?）切削多頭螺紋時,應能精確分度。 </p><p>　　為解決這三個問題,數控車床是采用增量式光電編碼器為主軸脈沖發(fā)生器,安裝于車床的主軸箱內,由主軸經過齒輪或同步齒形帶驅動,實現1:1的傳動。主軸旋轉時,編碼器與主軸同步旋轉,同時發(fā)出與主軸轉角相對應的脈沖信號,其是控制螺紋加工時刀具運動的重要信號。 </p><p>　　增

35、量式光電編碼器是一種將角位移轉換成對應數字脈沖信號,集傳感器和模數轉換于一體的數字式測角儀,其輸出的脈沖信號均為TTL電平,可與計算機接口電路兼容。增量式光電編碼器主要由光電盤、光電元件、聚光鏡以及發(fā)光源等組成。光電元件A和B錯開90度安裝,當光電盤旋轉一個節(jié)距時,在光源照射下,光電元件A和B得到波形輸出,為具有90度相位差的正弦波,經放大整形A相和B相可得到具有90度相位差的輸出方波。數控系統(tǒng)根據A相和B相的相位關系判別編碼器的旋轉方

36、向,從而獲得車床主軸的旋轉方向。C相產生的脈沖作為基準脈沖,稱為零位脈沖。編碼器旋轉一圈,在固定位置C相產生一個零位脈沖,此脈沖信號可作為螺紋多次切削加工的同步控制信號。</p><p>　　2.3.4 加工流程 </p><p>　　主軸轉一圈,編碼器C相產生一個零位脈沖同步信號,在每次開始進刀切削前,掃描C相同步信號。數控系統(tǒng)檢測到C相信號到來時開始切削,否則處于等待狀態(tài)。這樣就保證每

37、次切削的初始位置在被加工工件圓周的某一定點位置上,防止了多次切削亂扣現象發(fā)生。 </p><p>　　對多頭螺紋的切削,可以將A相信號與C相信號結合起來進行多頭的分度。主軸轉一圈A相輸出N個脈沖,若切削k頭螺紋,則按N/k分度。其具體實施是,一條螺紋以C相信號作為切削開始點切削完成后,切削第二條螺紋時,掃描到C相信號后,再接著掃描A相信號的第N/k個脈沖,以此位置作為第二條螺紋的切削開始點。以此類推,切削k條螺紋

38、時,依據C相信號和A相的(k-1)*(N/k)個脈沖處作為切削開始點,直到k條螺紋全部切削完成。 </p><p>　　主軸脈沖發(fā)生器與主軸同步旋轉,數控系統(tǒng)可根據螺紋導程t和主軸脈沖信號,控制刀具在Z方向進給,以確保主軸轉一圈,刀具在Z向進給一個螺距,其原理是將對應主軸每轉的編碼器A相脈沖數N與對應螺距t所需的進給脈沖當量數L的比值N/L(由數控系統(tǒng)計算)作為計數常數,存入計數器中。車削螺紋時主軸旋轉,數控系統(tǒng)

39、每接受到主軸編碼器送來的(N/L)值個A相脈沖,就發(fā)出一個進給脈沖,使刀具沿z方向進給t/L,這樣就實現了主軸轉一圈,螺紋車刀精確地z向進給一個螺距。 </p><p>　　數控車床進行螺紋加工時,車床主軸以某一固定速度帶動工件旋轉,數控系統(tǒng)根據螺紋切削工藝流程首先將刀架移動到某一固定坐標位置, 然后發(fā)出X方向切削進給命令開始螺紋加工工作循環(huán)。</p><p>　　2.4車削螺紋時常見故障

40、及解決方法</p><p>　?。?）車刀安裝得過高或過低過高，則吃刀到一定深度時，車刀的后刀面頂住工件，增大摩擦力，甚至把工件頂彎，造成啃刀現象；過低，則切屑不易排出，車刀徑向力的方向是工件中心，加上橫進絲杠與螺母間隙過大，致使吃刀深度不斷自動趨向加深，從而把工件抬起，出現啃刀。此時，應及時調整車刀高度，使其刀尖與工件的軸線等高(可利用尾座頂尖對刀)。在粗車和半精車時，刀尖位置比工件的中心高出1％D左右(D表示

41、被加工工件直徑)。</p><p>　　（2）工件裝夾不牢工件本身的剛性不能承受車削時的切削力，因而產生過大的撓度，改變了車刀與工件的中心高度(工件被抬高了)，形成切削深度突增，出現啃刀，此時應把工件裝夾牢固，可使用尾座頂尖等，以增加工件剛性。</p><p>　　（3）車刀磨損過大引起切削力增大，頂彎工件，出現啃刀。此時應對車刀加以修磨。</p><p>　　2.

42、4.1 亂扣故障分析及解決方法：</p><p>　　原因是當絲杠轉一轉時，工件未轉過整數轉而造成的。</p><p>　?。?）當車床絲杠螺距與工件螺距比值不成整倍數時如果在退刀時，采用打開開合螺母，將床鞍搖至起始位置，那么，再次閉合開合螺母時，就會發(fā)生車刀刀尖不在前一刀所車出的螺旋槽內，以致出現亂扣。解決方法是采用正反車法來退刀，即在第一次行程結束時，不提起開合螺母，把刀沿徑向退出后，

43、將主軸反轉，使車刀沿縱向退回，再進行第二次行程，這樣往復過程中，因主軸、絲杠和刀架之間的傳動沒有分離過，車刀始終在原來的螺旋槽中，就不會出現亂扣。</p><p>　?。?）對于車削車床絲杠螺距與工件婦距比值成整倍數的螺紋工件和絲杠都在旋轉，提起開合螺母后，至少要等絲杠轉過一轉，才能重新合上開合螺母，這樣當絲杠轉過一轉時，工件轉了整數倍，車刀就能進入前一刀車出的螺旋槽內，就不會出現亂扣，這樣就可以采用打開開合螺母

44、，手動退刀。這樣退刀快，有利于提高生產率和保持絲杠精度，同時絲杠也較安全。</p><p>　　2.4.2 螺距不正確故障分析及解決方法：</p><p>　?。?）螺紋全長上不正確原因是掛輪搭配不當或進給箱手柄位置不對，可重新檢查進給箱手柄位置或驗算掛輪。（2）局部不正確原因是由于車床絲杠本身的螺距局部誤差(一般由磨損引起)，可更換絲杠或局部修復。（3）螺紋全長上螺距不均勻原因是：

45、 絲杠的軸向竄動。 主軸的軸向竄動。 溜板箱的開合螺母與絲杠不同軸而造成嚙合不良。 溜板箱燕尾導軌磨損而造成開合螺母閉合時不穩(wěn)定。 掛輪間隙過大等。 通過檢測： 如果是絲杠軸向竄動造成的，可對車床絲杠與進給箱連接處的調整圓螺母進行調整，以消除連接處推力球軸承軸向間隙。 如果是主軸軸向竄動引起的，可調整主軸后調整螺母，以消除后推力球軸承的軸向間隙。 如果是溜板箱的開合螺母與絲杠不同軸而造成嚙合不良引起的，可修整

46、開合螺母并調整開合螺母間隙。 如果是燕尾導軌磨損，可配制燕尾導軌及鑲條，以達到正確的配合要求。 如果是掛輪間隙過大，可采用重新調整掛輪間隙。</p><p>　　出現竹節(jié)紋原因是從主軸到絲杠之間的齒輪傳動有周期性誤差引起的，如掛輪箱內的齒輪，進給箱內齒輪由于本身，制造誤差、或局部磨損、或齒輪在軸上安裝偏心等造成旋轉中心低，從而引起絲杠旋轉周期性不均勻，帶動刀具移動的周期性不均勻，導致竹節(jié)紋的出現，可以

47、修換有誤差或磨損的齒輪</p><p>　　中徑不正確故障分析及解決方法：</p><p>　　原因是吃刀太大，刻度盤不準，而又未及時測量所造成。解決方法是精車時要詳細檢查刻度盤是否松動，精車余量要適當，車刀刃口要鋒利，要及時測量。 螺紋表面粗糙故障分析及解決方法：原因是車刀刃口磨得不光潔，切削液不適當，切削速度和工件材料不適合以及切削過程產生振動等造成功。解決方法是：正確修

48、整砂輪或用油石精研刀具；選擇適當切削速度和切削液；調整車床床鞍壓板及中、小滑板燕尾導軌的鑲條等，保證各導軌間隙的準確性，防止切削時產生振動?？傊囅髀菁y時產生的故障形式多種多樣，既有設備的原因，也有刀具、操作者等的原因，在排除故障時要具體情況具體分析，通過各種檢測和診斷手段，找出具體的影響因素，采取有效的解決方法。</p><p>　　3 常用的數控機床對刀方法研究</p><p>　　

49、3.1 數控機床對刀原理分析</p><p>　　車刀安裝得過高或過低過高，則吃刀到一定深度時，車刀的后刀面頂住工件，增大摩擦力，甚至把工件頂彎，造成啃刀現象；過低，則切屑不易排出，車刀徑向力的方向是工件中心，加上橫進絲杠與螺母間隙過大，致使吃刀深度不斷自動趨向加深，從而把工件抬起，出現啃刀。此時，應及時調整車刀高度，使其刀尖與工件的軸線等高（可利用尾座頂尖對刀）。在粗車和半精車時，刀尖位置比工件的出中心高1％D

50、左右（D表示被加工工件直徑）。 工件本身的剛性不能承受車削時的切削力，因而產生過大的撓度，改變了車刀與工件的中心高度（工件被抬高了），形成切削深度突增，出現啃刀，此時應把工件裝夾牢固，可使用尾座頂尖等，以增加工件剛性。 普通螺紋的對刀方法有試切法對刀和對刀儀自動對刀，可以直接用刀具試切對刀，也可以用G50設置工件零點，用工件移設置工件零點進行對刀。螺紋加工對刀要求不是很高，特別是Z向對刀沒有嚴格的限制，可以根據編程加工要求而定。 <

51、;/p><p>　　對刀是數控加工中的主要操作和重要技能。在一定條件下，對刀的精度可以決定零件的加工精度，同時，對刀效率還直接影響數控加工效率。 </p><p>　　僅僅知道對刀方法是不夠的，還要知道數控系統(tǒng)的各種對刀設置方式，以及這些方式在加工程序中的調用方法，同時要知道各種對刀方式的優(yōu)缺點、使用條件（下面的論述是以FANUC OiMate數控系統(tǒng)為例）等。</p><

52、p>　　一般來說，零件的數控加工編程和上機床加工是分開進行的。數控編程員根據零件的設計圖紙，選定一個方便編程的坐標系及其原點，我們稱之為程序坐標系和程序原點。程序原點一般與零件的工藝基準或設計基準重合，因此又稱作工件原點。</p><p>　　數控車床通電后，須進行回零（參考點）操作，其目的是建立數控車床進行位置測量、控制、顯示的統(tǒng)一基準，該點就是所謂的機床原點，它的位置由機床位置傳感器決定。由于機床回零后

53、，刀具（刀尖）的位置距離機床原點是固定不變的，因此，為便于對刀和加工，可將機床回零后刀尖的位置看作機床原點。</p><p>　　在圖3-1中，O是程序原點，O'是機床回零后以刀尖位置為參照的機床原點。</p><p>　　圖3-1 數控車削對刀原理</p><p>　　編程員按程序坐標系中的坐標數據編制刀具（刀尖）的運行軌跡。由于刀尖的初始位置（機床原點）

54、與程序原點存在X向偏移距離和Z向偏移距離，使得實際的刀尖位置與程序指令的位置有同樣的偏移距離，因此，須將該距離測量出來并設置進數控系統(tǒng)，使系統(tǒng)據此調整刀尖的運動軌跡。</p><p>　　所謂對刀，其實質就是側量程序原點與機床原點之間的偏移距離并設置程序原點在以刀尖為參照的機床坐標系里的坐標。</p><p>　　3.1.1 試切對刀原理</p><p>　　對刀的

55、方法有很多種，按對刀的精度可分為粗略對刀和精確對刀；按是否采用對刀儀可分為手動對刀和自動對刀；按是否采用基準刀，又可分為絕對對刀和相對對刀等。但無論采用哪種對刀方式，都離不開試切對刀，試切對刀是最根本的對刀方法。</p><p>　　圖3-2 數控車削試刀對刀</p><p>　　以圖3-2為例，試切對刀步驟如下：</p><p>　　在手動操作方式下，用所選刀具在

56、加工余量范圍內試切工件外圓，記下此時顯示屏中的X坐標值，記為Xa。（注意：數控車床顯示和編程的X坐標一般為直徑值）。</p><p>　　將刀具沿＋Z方向退回到工件端面余量處一點（假定為α點）切削端面，記錄此時顯示屏中的Z坐標值，記為Za。</p><p>　　測量試切后的工件外圓直徑，記為φ。</p><p>　　如果程序原點O設在工件端面（一般必須是已經精加工完

57、畢的端面）與回轉中心的交點，則程序原點O在機床坐標系中的坐標為</p><p>　　Xo＝Xa-φ （3-1）</p><p>　　Zo＝Za （3-2）</p><p>　　注意：公式中的坐標值均為負值。將Xo、Zo設置 進數控系統(tǒng)

58、即完成對刀設置。</p><p>　　3.1.2 程序原點（工件原點）的設置方式</p><p>　　在FANUC數控系統(tǒng)中，有以下幾種設置程序原點的方式：①設置刀具偏移量補償；②用G50設置刀具起點；③用G54~G59設置程序原點；④用“工件移”設置程序原點。</p><p>　　程序原點設置是對刀不可缺少的組成部分。每種設置方法有不同的編程使用方式、不同的應用條

59、件和不同的工作效率。各種設置方式可以組合使用。</p><p>　　設置刀具偏移量補償車床的刀具補償包括刀具的“磨損量”補償參數和“形狀”補償參數，兩者之和構成車刀偏移量補償參數。試切對刀獲得的偏移一般設置在“形狀”補償參數中。</p><p>　　3.1.3 試切對刀并設置刀偏步驟如下：</p><p>　?。?）用外圓車刀試車-外圓，沿＋Z軸退出并保持X坐標不變

60、。</p><p>　?。?）測量外圓直徑，記為φ。</p><p>　　（3） 按“OFSET SET”（偏移設置）鍵→進入“形狀”補償參數設定界面→將光標移到與刀位號相對應的位置后，輸人Xφ（注意：此處的φ代表直徑值，而不是一符號，以下同），按“測量”鍵，系統(tǒng)自動按公式（1)計算出X方向刀具偏移量。</p><p>　?。?） 注意：也可在對應位置處直接輸人經計

61、算或從顯示屏得到的數值，按“輸人”鍵設置。用外圓車刀試車工件端面，沿＋X軸退出并保持Z坐標不變。</p><p>　　（5） 按“OFSET SET”鍵→進人“形狀”補償參數設定界面→將光標移到與刀位號相對應的位置后，輸人Zo，按“測量”鍵，系統(tǒng)自動按公式（1)計算出Z方向刀具偏移量。</p><p>　　3.2數控車床對刀方法研究</p><p>　　自動對刀采用

62、的“固定一尋位一加工”模式與傳統(tǒng)的“定位一夾緊一加工”模式有著重大差別,它以主動尋位代替被動定位,以順應現實靈活加工代替按既定關系強制加工。對于此類工件的加工,主動尋位的關鍵是確定每次切削進刀點的位置;順應現實靈活加工所要解決的問題是根據主動尋位所獲得的信息,能動態(tài)的對刀具路徑進行校正,達到實時生成可滿足加工要求的刀具軌跡路徑和機床運動控制命令的目的,完成對工件的加工。 </p><p>　　以圓柱螺紋的加工為例

63、,如圖1-1所示,數控加工的坐標系原點設定在機床主軸的回轉中心線上,坐標系原點在軸線方向的位置可任取,Z坐標軸的正方向是刀具與工件距離增大的方向。以圖中A(Xa,Za)點作為每次螺紋切削進給的起點。在工件找正夾緊后(不需定位),先使螺紋車刀正好對到工件上某一螺紋溝槽的底部。此時刀尖位置為B(Xb,Zb)點,設圖中工件端面上的C(Xc,Zc)點為已知點,Xc=r,r為螺紋小徑(半徑),由圖可知: </p><p>

64、　　Xa = Xb = Xc =r; （3-3）</p><p>　　B點到端面的Z向距離為1(已知),由此可確定B點的Z向坐標為; </p><p>　　Zb=Zc-1; （3-4）</p><p>

65、;　　將B點沿Z正向移動nt(t為螺距,n為整數)距離到達A'點位置,且nt>l, A'點可作為螺紋螺旋線軌跡的起點位置。 </p><p>　　圖3-3 自動對刀示意圖</p><p>　　由于工件在周向不定位,其位置是隨機的,工件安裝好后,主軸光電編碼器一般不可能正好處于零位,要保證零位信號發(fā)生時進刀能從螺紋軌跡的起點位置切入,必須對螺紋軌跡起點位置進行補償來確定

66、進刀起點A的位置。設光電編碼器每轉發(fā)出的脈沖數為No,從工件安裝好的靜止狀態(tài)位置到主軸零位信號位置按主軸光電編碼器的計數脈沖計數(沿主軸的轉向)為N,按螺紋切削時主軸轉一圈車刀進給移動一個螺距的距離的運動關系,則可確定螺紋軌跡起點的補償量△為: </p><p><b>　　（3-5）</b></p><p>　　由此可確定進刀起點A的Z向位置坐標為: </p&

67、gt;<p><b>　?。?-6）</b></p><p>　　這樣,進刀起點A在數控加工坐標系里的位置就確定下來了。在這尋位算法所用的已知量中,除了螺紋的小徑r事先已知外,C點的Z向坐標Zc,B點到端面的Z向距離1和從工件安裝好的靜止狀態(tài)位置到主軸零位信號位置按主軸光電編碼器的計數脈沖計數(沿主軸的轉向)N都必須在工件固定后實時的獲取,其中Zc和1要通過工件信息獲取系統(tǒng)(視

68、覺系統(tǒng)和觸覺系統(tǒng))來確定,N可以利用脈沖計數裝置對主軸光電編碼器發(fā)出的計數脈沖個數進行實時的計數測得。 </p><p>　　4 數控車床螺紋加工實例</p><p>　　4.1 零件加工工藝分析</p><p>　　根據下圖所示的車削零件，直徑18圓柱面不加工。在數控車床上需要進行的工序為：切削φ6mm,φ10mm和φ14mm 外圓; R3mm和R20mm 弧面,

69、錐面，退刀槽，螺紋。</p><p>　　圖4-1 車削螺紋零件</p><p>　?。?）設定工件坐標系</p><p>　　將工件坐標系的圓點設定在零件右端面與回轉軸線的交點上點。</p><p><b>　?。?）選擇刀具</b></p><p>　　根據零件圖的加工要求，需要加工零件的端面

70、，圓柱面，圓錐面，圓弧面以及螺紋，共需用三把刀具。</p><p>　　一號刀，外圓刀。安裝在1號刀位上。</p><p>　　二號刀，切槽刀。安裝在2號刀位上。</p><p>　　三號刀，螺紋車刀。安裝在3號刀位上。</p><p><b>　?。?）加工方案</b></p><p>　　使用

71、1號外圓刀，先粗加工后精加工零件的端面和以及零件各個段的外表面；使用2號刀加工切槽，寬度為4；然后使用3號螺紋車刀加工螺紋，螺紋螺距為2。</p><p>　?。?）螺紋的大徑和小徑計算：</p><p><b>　　M12x2</b></p><p>　　D大=D公-0.1P=12-0.2=11.8mm</p><p>

72、;　　D小==D公-1.3P=12-2.6=9.4mm</p><p>　　4.2 數控加工程序編制</p><p><b>　　加工程序： </b></p><p><b>　　O0001程序名</b></p><p>　　T0101 調用1號刀 無刀具補償;</p><p&g

73、t;　　M04 S1000 主軸反轉 取1000r/min;</p><p>　　G00 X20.Z0.初始點定位;</p><p>　　G71 U1.R1. 外圓粗車循環(huán)，粗車深切1mm,退刀量1mm;</p><p>　　G71 P1 Q2 U0.1 W0.5 F0.2 精車路線為N1-N2指定，精車余量0.5，粗車循環(huán)進給量0.2mm/r;</p>

74、<p>　　N1G01X0.Z0.循環(huán)起始點;</p><p>　　G03X6.Z-3.R3.車3mm圓弧;</p><p>　　G01Z-6.;車6MM外圓</p><p>　　G01X10.7;車12MM外圓</p><p>　　G01X12.7Z-7.; 車12MM外圓</p><p>　　G01

75、Z-20. 車14MM外圓;</p><p>　　G01X14. 車14MM外圓;</p><p>　　G01Z-22. 車14MM外圓;</p><p>　　G02X14.Z-32.R20. 車14mm圓弧;</p><p>　　G01X18.Z-37.; 車18mm圓弧</p><p>　　G01Z-40. 車18

76、MM外圓;</p><p>　　N2G01X20.;循環(huán)結束點</p><p>　　G70P1Q2F0.2;精加工循環(huán)</p><p>　　G00X100.Z100.;快速返回換刀點</p><p><b>　　M05;主軸暫停</b></p><p>　　T0202;換切槽刀</p>

77、<p>　　M04S1000;主軸反轉 1000r/min</p><p>　　N3G00X20.Z-20.;初始點定點 </p><p><b>　　G01X10.;</b></p><p>　　N4G01X20.;結束點</p><p>　　G00Z2.;采用2號刀具補償建立工件坐標系</p>

78、;<p>　　G70P3Q4F0.2;精車循環(huán)開始</p><p>　　G00X100.Z100.快速返回換刀點;</p><p><b>　　M05;主軸停</b></p><p>　　T0303; 換螺紋車刀</p><p><b>　　M04S500;</b></p>

79、<p>　　G0020.Z0.;</p><p>　　G92X 11.Z-18.F1螺紋切削循環(huán)1(切入0.4mm)</p><p>　　X10.2; 螺紋切削循環(huán)2(切入0.4mm)</p><p>　　X9.6; 螺紋切削循環(huán)3(切入0.3mm)</p><p>　　X9.5; 螺紋切削循環(huán)4(切入0.05mm)</p

80、><p>　　X9.4; 螺紋切削循環(huán)5(切入0.05mm)</p><p>　　G00X100.Z100.;快速回換刀點</p><p>　　M05 取消刀具補償，主軸停</p><p><b>　　M02 程序停止</b></p><p>　　將程序在數控車床MDI方式下直接輸入數控系統(tǒng)。然后在機

81、器屏幕上模擬切削加工，檢驗程序的正確性。</p><p>　　4.3 數控車床對刀及加工</p><p><b>　　（1）手動對刀操作</b></p><p>　　通過對刀操作設定工作坐標系，記錄每把刀的刀尖偏置值，在運行過程中，調用刀具的偏置號，刀尖偏置值的補償。</p><p><b>　?。?）加工操作

82、</b></p><p>　　選擇自動運行方式，然后按下循環(huán)啟動按鈕，機床即按編寫的加工程序對工件進行全自動加工。</p><p><b>　　結束語</b></p><p>　　從常用螺紋加工方法可以看出， G92指令可以切削錐螺紋和圓柱螺紋。選擇螺紋加工方法時，要考慮很多因素，其中最重要的是工件形狀、螺紋牙型、精度要求、工件材料

83、、熱處理及生產類型等，無論采取何種方法加工螺紋，應把提高零件加工質量、生產效率以及廉價地制造出零件作為主要目標，而提高零件加工精度是提高零件量及延長零件使用壽命的關鍵途徑。</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　2011年1月，我開始了我的畢業(yè)論文工作，時至今日，論文基本完成。從最初的茫然，到慢慢的進入狀態(tài)，再到對思路逐漸的清晰，歷經了幾個月的

84、奮戰(zhàn)，緊張而又充實的畢業(yè)設計終于落下了帷幕?；叵脒@段日子的經歷和感受，我感慨萬千。</p><p>　　我在學校圖書館，還有網上查找各類相關資料，可是關于這方面的資料不是很充足，讓我很是為難。</p><p>　　2月初，我先定好了論文的提綱論并及時交給了指導老師，在老師的指導下我對提綱進行了修改和補充并開始重新著手論文資料的查找。在寫論文的過程中我不斷的回憶在以前大學里學習的內容。在寫作

85、過程中遇到困難我就及時和導師聯系，并和同學互相交流，請教專業(yè)課老師。在大家的幫助下，困難一個一個解決掉，就這樣論文也慢慢成型。 </p><p>　　在這次畢業(yè)論文也使我跟同學以及一起實習的同事間關系更進一步了，同學同事之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法有助于我更好的理解知識，所以在這里非常感謝幫助我的同學。 </p><p>　　在此更要感謝我的導師和專業(yè)老師，是

86、你們的細心指導和關懷，使我能夠順利的完成畢業(yè)論文。在我的學業(yè)和論文的研究過程中無不傾注著老師們辛勤的汗水和心血。老師的嚴謹治學態(tài)度、淵博的知識、無私的奉獻精神使我深受啟迪。從尊敬的導師身上，我不僅學到了扎實、寬廣的專業(yè)知識，也學到了做人的道理。在此我要向我的導師致以最衷心的感謝和深深的敬意。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 李

87、蓓華主編． 數控機床操作工．第一版．北京：中國勞工社會保障出版社，2004</p><p>　　[2] 崔兆華主編． 數控車床（中級）第一版．北京：機械工業(yè)出版社，2006</p><p>　　[3] 王先逵主編． 螺紋加工．第三版．北京：機械工業(yè)出版社，2008</p><p>　　[4] 姚敏強主編． 數控機床故障診斷維修技術．第一版．北京：電子工業(yè)出版社，

88、2007</p><p>　　[5] 謝曉紅主編．數控車削編程與加工技術．北京：電子工業(yè)出版社，2005，7：93—98．</p><p>　　[6] 劉虹主編．數控設備與編程：數控技術應用專業(yè)．北京：機械工業(yè)出版社，2002，2．</p><p>　　[7] 羅學科，張超英主編．數控機床編程與操作實訓第二版．北京：化學工業(yè)出版社，2005，2．</p>

89、<p>　　[8] 周永鵬、沈安文主編,螺紋加工伺服的高精度切入控制,機械與電子,2006.2. </p><p>　　[9] 朱玉紅主編,經濟型數控車床改造中螺紋加工單片機控制,機械研究與應用,2005.4. </p><p>　　[10] 陳光明、吳洪彬主編,數控車床的對刀原理及對刀方法機床與液壓,2004.3. </p><p>　　[11] 賈