1 兩種攻絲方式的比較

　　以前的加工中心為了攻絲, 一般都是根據所選用的絲錐和工藝要求, 在加工程序中編入一個主軸轉速和正/反轉指令, 然后再編人 G84/G74 固定循環(huán), 在固定循環(huán)中給出有關的數(shù)據, 其中 Z 軸的進給速度是根據 F =絲錐螺距×主軸轉速得出, 這樣才能加工出需要的螺孔來嘀韧。雖然從表面上看主軸轉速與進給速度是根據螺距配合運行的, 但是主軸的轉動角度是不受控的, 而且主軸的角度位置與 Z 軸的進給沒有任何同步關系, 僅僅依靠恒定的主軸轉速與進給速度的配合是不夠的茎用。主軸的轉速在攻絲的過程中需要經歷一個停止－正轉－停止－反轉－停止的過程, 主軸要加速－制動－加速－制動, 再加上在切削過程中由于工件材質的不均勻, 主軸負載波動都會使 主軸速度不可能恒定不變。對于進給 Z 軸, 它的進給速度和主軸也是相似的, 速度不會恒定, 所以兩者不可能配合得天衣無縫昌抠。這也就是當采用這種方式攻絲時, 必須配用帶有彈簧伸縮裝置的夾頭, 用它來補償 Z 軸進給與 主軸轉角運動產生的螺距誤差患朱。如果我們仔細觀察上述攻絲過程, 就會明顯地看到, 當攻絲到底,Z 軸停止了而主軸沒有立即停住(慣量), 攻絲彈簧夾頭被壓縮一段距離, 而當 Z 軸反向進給時, 主軸正在加速, 彈簧夾頭被拉伸, 這種補償彌補了控制方式不足造成的缺陷, 完成了攻絲的加工。對于精度要求不高的螺紋孔用這種方法加工 尚可以滿足要求, 但對于螺紋精度要求較高,6H 或以上的螺紋以及被加工件的材質較軟(銅或鋁)時, 螺紋精度將不能得到保證炊苫。還有一點要注意的是, 當攻絲時主軸轉速越高,Z 軸進給與螺距累積量之間的誤差就越大, 彈簧夾頭的伸縮范圍也必須足夠大, 由于夾頭機械結構的限制, 用這種方式攻絲時, 主軸轉速只能限制在 600r/min 以 下裁厅。

　　剛性攻絲就是針對上述方式的不足而提出的, 它在主軸上加裝了位置編碼器, 把主軸旋轉的角度位置反饋給 技控系統(tǒng)形成位置閉環(huán), 同時與 Z 軸進給建立同步關系, 這樣就嚴格保證了主軸旋轉角度和 Z 軸進給尺寸的線 生比例關系。因為有了這種同步關系, 即使由于慣量劝评、加減速時間常數(shù)不同姐直、負載波動而造成的主軸轉動的角度 或 Z 軸移動的位置變化也不影響加工精度, 因為主軸轉角與 Z 軸進給是同步的, 在攻絲中不論任何一方受干擾發(fā)生變化, 則另一方也會相應變化, 并永遠維持線性比例關系倦淀。如果我們用剛性攻絲加工螺紋孔, 可以很清楚地 看到, 當 Z 軸攻絲到達位置時, 主軸轉動與 Z 軸進給是同時減速并同時停止的, 主軸反轉與 Z 軸反向進給同樣 保持一致蒋畜。正是有了同步關系, 絲錐夾頭就用普通的鉆夾頭或更簡單的專用夾頭就可以了, 而且剛性攻絲時, 只要刀具(絲錐)強度允許, 主軸的轉速能提高很多, 4 000r/min 的主軸速度已經不在話下声畏。加工效率提高 5 倍以上, 螺紋精度還得到保證, 目前已經成為加工中心不可缺少的一項主要功能。

　　2 剛性攻絲功能的實現(xiàn)

　　從電氣控制的角度來看, 數(shù)控系統(tǒng)只要具有主軸角度位置控制和同步功能, 機床就能進行剛性攻絲, 當然還需在機床上加裝反饋主軸角度的位置編碼器姻成。要正確地反映主軸的角度位置, 最好把編碼器與主軸同軸聯(lián)接, 如果限于機械結構必需通過傳動鏈聯(lián)接時, 要堅持 1:1 的傳動比, 若用皮帶, 則非同步帶不可淤点。還有一種可能, 那就是機床主軸和主軸電動機之間是直連, 可以借用主軸電動機本身帶的內部編碼器作主軸位置反饋, 節(jié)省二項開支。

　　除去安裝必要的硬件外, 主要的工作是梯形圖控制程序的設計調試能盈。市面上有多種數(shù)控系統(tǒng), 由于廠家不 同, 習慣各異, 對剛性攻絲的信號安排和處理是完全不一樣的揉远。我們曾經設計和調試過幾種常用數(shù)控系統(tǒng)的剛性攻絲控制程序, 都比較繁瑣。調試人員不易理解梯形圖控制程序, 特別是第一臺樣機調試周期長, 不利于推廣和使用接寥。盡管如此, 加工中心有了該項功能, 擴大了加工范圍, 受到用戶的青睞衰件。

　　3 不用設計梯形圖實現(xiàn)剛性攻絲

　　在 FANUC Oi 數(shù)控系統(tǒng)里, 參數(shù) N0.5200#0 如果被設定為 0, 那么剛性攻絲就需要用 M 代碼指定。一般情況下, 我們都使用 M29, 而在梯形圖中也必須設計與之相對應的順序程序, 這對初次嘗試者來說還有一定的困難季础。 正常的情況下, 沒有特殊要求時, 主軸參數(shù)初始化后把參數(shù) No.5200#0 設定為 1, 其它有關參數(shù)基本不動, 也不用增加任何新的控制程序, 這樣就簡單多了擅盏。

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