加工中心剛性攻絲

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1、加工中心剛性攻絲2009-10-2421:34:55???????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(jù)所選用的絲錐和工藝要求,在加工程序中編入一個(gè)主軸轉(zhuǎn)速和正/反轉(zhuǎn)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(guān)的數(shù)據(jù),其中Z軸的進(jìn)給速度是根據(jù)F=絲錐螺距×主軸轉(zhuǎn)速得出,這樣才能加工出需要的螺孔來。雖然從表面上看主軸轉(zhuǎn)速與進(jìn)給速度是根據(jù)螺距配合運(yùn)行的,但是主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)角度是不受控的,而且主軸的角度位置與Z軸的進(jìn)給沒有任何同步關(guān)系,僅僅依靠恒定的主軸轉(zhuǎn)速與進(jìn)給速度的配合是不夠的。主軸的轉(zhuǎn)速在攻

2、絲的過程中需要經(jīng)歷一個(gè)停止－正轉(zhuǎn)－停止－反轉(zhuǎn)－停止的過程,主軸要加速－制動(dòng)－加速－制動(dòng),再加上在切削過程中由于工件材質(zhì)的不均勻,主軸負(fù)載波動(dòng)都會(huì)使主軸速度不可能恒定不變。對(duì)于進(jìn)給Z軸,它的進(jìn)給速度和主軸也是相似的,速度不會(huì)恒定,所以兩者不可能配合得天衣無縫。這也就是當(dāng)采用這種方式攻絲時(shí),必須配用帶有彈簧伸縮裝置的夾頭,用它來補(bǔ)償Z軸進(jìn)給與主軸轉(zhuǎn)角運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的螺距誤差。如果我們仔細(xì)觀察上述攻絲過程,就會(huì)明顯地看到,當(dāng)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(dāng)Z軸反向進(jìn)給時(shí),主軸正在加速,彈簧夾

3、頭被拉伸,這種補(bǔ)償彌補(bǔ)了控制方式不足造成的缺陷,完成了攻絲的加工。對(duì)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(duì)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(zhì)較軟(銅或鋁)時(shí),螺紋精度將不能得到保證。還有一點(diǎn)要注意的是,當(dāng)攻絲時(shí)主軸轉(zhuǎn)速越高,Z軸進(jìn)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(jī)械結(jié)構(gòu)的限制,用這種方式攻絲時(shí),主軸轉(zhuǎn)速只能限制在600r/min以下?！　傂怨ソz就是針對(duì)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(zhuǎn)的角度位置反饋給技控系統(tǒng)形成位置閉環(huán)

4、,同時(shí)與Z軸進(jìn)給建立同步關(guān)系,這樣就嚴(yán)格保證了主軸旋轉(zhuǎn)角度和Z軸進(jìn)給尺寸的線生比例關(guān)系。因?yàn)橛辛诉@種同步關(guān)系,即使由于慣量、加減速時(shí)間常數(shù)不同、負(fù)載波動(dòng)而造成的主軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角度或Z軸移動(dòng)的位置變化也不影響加工精度,因?yàn)橹鬏S轉(zhuǎn)角與Z軸進(jìn)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(huì)相應(yīng)變化,并永遠(yuǎn)維持線性比例關(guān)系。如果我們用剛性攻絲加工螺紋孔,可以很清楚地看到,當(dāng)Z軸攻絲到達(dá)位置時(shí),主軸轉(zhuǎn)動(dòng)與Z軸進(jìn)給是同時(shí)減速并同時(shí)停止的,主軸反轉(zhuǎn)與Z軸反向進(jìn)給同樣保持一致。正是有了同步關(guān)系,絲錐夾頭就用普通的鉆夾頭或更簡(jiǎn)單的專用夾

5、頭就可以了,而且剛性攻絲時(shí),只要刀具(絲錐)強(qiáng)度允許,主軸的轉(zhuǎn)速能提高很多,4000r/min的主軸速度已經(jīng)不在話下。加工效率提高5倍以上,螺紋精度還得到保證,目前已經(jīng)成為加工中心不可缺少的一項(xiàng)主要功能。?????2.剛性攻絲功能的實(shí)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(jī)床就能進(jìn)行剛性攻絲,當(dāng)然還需在機(jī)床上加裝反饋主軸角度的位置編碼器。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(jī)械結(jié)構(gòu)必需通過傳動(dòng)鏈聯(lián)接時(shí),要堅(jiān)持1:1的傳動(dòng)比,若用皮帶,則非同步帶不可。還有一種可能,那

6、就是機(jī)床主軸和主軸電動(dòng)機(jī)之間是直連,可以借用主軸電動(dòng)機(jī)本身帶的內(nèi)部編碼器作主軸位置反饋,節(jié)省二項(xiàng)開支?！　〕グ惭b必要的硬件外,主要的工作是梯形圖控制程序的設(shè)計(jì)調(diào)試。市面上有多種數(shù)控系統(tǒng),由于廠家不同,習(xí)慣各異,對(duì)剛性攻絲的信號(hào)安排和處理是完全不一樣的。我們?cè)?jīng)設(shè)計(jì)和調(diào)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(diào)試人員不易理解梯形圖控制程序,特別是第一臺(tái)樣機(jī)調(diào)試周期長(zhǎng),不利于推廣和使用。盡管如此,加工中心有了該項(xiàng)功能,擴(kuò)大了加工范圍,受到用戶的青睞?！　?不用設(shè)計(jì)梯形圖實(shí)現(xiàn)剛性攻絲　　在FANUC　Oi數(shù)控系統(tǒng)里,參

7、數(shù)N0.5200#0如果被設(shè)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(shè)計(jì)與之相對(duì)應(yīng)的順序程序,這對(duì)初次嘗試者來說還有一定的困難。正常的情況下,沒有特殊要求時(shí),主軸參數(shù)初始化后把參數(shù)No.5200#0設(shè)定為1,其它有關(guān)參數(shù)基本不動(dòng),也不用增加任何新的控制程序,這樣就簡(jiǎn)單多了。在運(yùn)行調(diào)試中要根據(jù)機(jī)床本身的機(jī)械特性設(shè)置剛性攻絲必須的一組參數(shù)?。參數(shù)設(shè)置好后就可以直接使用固定循環(huán)G84/G74指令編程?。????剛性攻絲參數(shù)表攻絲最高主軸轉(zhuǎn)速N0.5241-N0.5244主軸與攻絲軸的時(shí)

8、間常數(shù)N0.5261-No.5264剛性攻絲軸回路增益N0.5280-N0.5284剛性攻絲時(shí)攻絲軸移動(dòng)位N0.5310置偏差量的極限值剛性攻絲時(shí)主軸移動(dòng)位N0.5311置偏差量的極限值剛性攻絲時(shí)的攻絲軸停止N0.5312時(shí)的位置偏差量極限值剛性攻絲時(shí)的主軸停止時(shí)N0.531