在数控车床上的螺纹继续切削
摘要：介绍了数控车床上螺纹切削功能的原理，阐述了num数控系统中螺纹继续切削的设计思路。编制螺纹继续切削功能的子程序，并应用于数控车床的改造中，效果良好。
车削加工中，螺纹的切削占有很大比重。在石油钻采业，其所用的油管、钻杆、钻铤及相应的接头等的切削加工主要是螺纹的切削，特别是英制锥螺纹的切削加工。因此，各种数控车床都具有公制或英制螺纹切削功能，以满足加工要求。
在这些行业中，除了在新管子、新接头等的毛坯上直接加工螺纹外，很大一部分工作是对已使用过的油管、钻杆、钻铤等的螺纹部分进行修复。由于这些工件的端部是锥螺纹，在其端部截除一部分后重新加工圆锥面，然后再加工螺纹则是大多数生产厂家所采用的方法。截除部分越少，越有利于这些工件的重复使用。然而，所面临的问题是如何在保留有原螺纹的圆锥面上，按原有螺纹的轨迹加工出新的螺纹。这个问题在普通车床上比较容易解决，但在使用数控车床时，大多数数控系统都无法解决这个问题。我们利用num1040t数控系统的“螺纹继续切削”的功能圆满的解决了这个问题。
一、数控车床的螺纹切削功能
普通车床加工螺纹是通过主轴与刀架间的内传动链来保证的，即主轴每转一转，刀架移动一个螺纹的导程。在整个螺纹的加工过程中，这条传动链不能断开，断开则乱扣。
同样，在数控机床上加工螺纹也必须保证这个关系。由于数控机床的主轴与进给轴之间没有普通车床之间这种刚性内传动链，因此只能通过对主轴和进给轴的控制来保证螺纹的加工。各种数控系统采用的方法几乎都是相同的，安装轴编码器，进给轴的速度和位移量跟踪主轴的速度和转角，从而实现螺纹加工，而主轴编码器的标记信号则是进给轴移动的基准信ha号。
螺纹加工指令因使用的数控系统的不同而有些差异，下面以num1040t数控系统为例，
说明螺纹的加工（指令为g33）。
加工圆柱螺纹时，通常编程如下：
n．．g00xaza
n．．g33xczck．．p．．s．．
程序中：xc,zc——螺纹的终点位置；
k．．——螺纹的导程（或螺距）；
p．．——螺纹的总深度；
s．．——螺纹的切削次数。
加工过程如图1所示。首先，刀具快进到（xa，za），再快移到（xbi,zb）[xbi=xc+δx·i（i=1,2,…,s）].当系统测量到主轴编码器的标记信号时，刀具便按主轴一转移动一个k值而进入随动状态，加工至zc处又返回起始点。如此循环，便加工出所要求的螺纹。值得强调的是，数控机床加工螺纹时，主轴编码器的标记信号是进给轴进入随动状态的发令信号。
一、数控车床上的螺纹继续切削功能
上面提到的螺纹切削功能只适用于工件一次装夹的情况。当所加工的工件需卸下进行测量或热处理等其他工序处理后，再次装夹，继续进行螺纹切削，或对工件进行修扣等处理时继续采用螺纹切削功能将造成乱扣现象。其实质是工件重新装夹后，已破坏了原来刀具运动起始点与主轴标记信号之间的关系。
为了解决这个问题，num数控系统设置了“螺纹继续切削”功能。其思路是：采用手工对刀的方式，在任意位置得到原有螺纹某点处的位置及主轴对应的转角，以此作为螺纹切削功能—g33指令中的两个参数；系统根据这两个参数自动计算出起刀点对应的主轴转角；加工时，当主轴转至该转角时，发出指令信号，使伺服轴进入随动状态。显然，“螺纹切削”功能与“螺纹继续切削”功能的主要区别就是两个功能的起刀点对应的主轴转角不同。
实际应用时，必须考虑在自动循环过程中如何实现人工对刀及对刀数据的自动载入。对此，可编制一个子程序，程序编制步骤如下：
①定义变量；
②停止主轴，检测主轴编码器工作状态；
③对进给运动编程停止；
④手动对刀；
⑤自动记录对刀点的位置和对应的转角；
⑥重新启动主轴和进给运动。
在应用“螺纹继续切削”功能之前，调用该子程序即可。
编程例子如下：
%10038（螺纹继续切削功能的人工对刀和数据存储）
var[b]=[.bm69]*3+[.bm68]+[.bm68]+[.bm67]
[bpom]=91124+[b][bpos]=90100+[b]
[zappris][xappris][bappris]
endv
m05
whilee[bpom]=1dog04f.1（检测主轴标记信号）
endw
m12（进给轴编程停止，进入人工对刀，在按下循环开始键后读取对刀时主轴转角和进给轴的位置）
[bappris]=e[bpos]/1000[xappris]=ue70000[zappris]=ue72000
m12（按下循环开始键后存储数据，并进入自动循环状态）
save[bappris]/[xappris]/[zappris]
%10（主程序）
…
g77h10038（调用子程序%10038）
m03s..
…
g00xaza
g33z．．x．．k．．p．．s．．ez（zappris）ec（bappris）
程序中各指令，变量及参数的含义请参考num数控系统的有关资料
二、结语
“螺纹继续切削”功能扩展了数控车床的应用范围，使得螺纹的修复等加工要求在数控车床上成为可能，为以修复为主的机械制造业提供了*的制造设备。我们在为某石油工具基地改造的数控车床上应用了此功能，解决了进口油管上普通车床无法加工的特殊扣型的修复问题，得到用户的肯定。
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一、数控车床的螺纹切削功能
普通车床加工螺纹是通过主轴与刀架间的内传动链来保证的，即主轴每转一转，刀架移动一个螺纹的导程。在整个螺纹的加工过程中，这条传动链不能断开，断开则乱扣。
同样，在数控机床上加工螺纹也必须保证这个关系。由于数控机床的主轴与进给轴之间没有普通车床之间这种刚性内传动链，因此只能通过对主轴和进给轴的控制来保证螺纹的加工。各种数控系统采用的方法几乎都是相同的，安装轴编码器，进给轴的速度和位移量跟踪主轴的速度和转角，从而实现螺纹加工，而主轴编码器的标记信号则是进给轴移动的基准信ha号。
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