瓶口模具特殊螺纹的数控车削

2010dengkai · 发表于 2011-1-11 20:55:41

前段时间接到一个社友的求助，关于瓶口模具的车削，后来我到百度去搜了一下，一些精辟论文让我吓一跳，他们所说难度之高，所配设备之先进，才能完成此螺纹车削，随便也把此类螺纹车削介绍的贴加引荐在第一回贴，同时也配备一些我所加工之简图以配说明，（由于手机所照，且工件太小，所以不太清楚，望谅解。）望有兴趣的社友来共同探讨。

2010dengkai · 发表于 2011-1-11 20:56:52

内容择要:1 标题标发起通常，矿泉水、可乐等饮料瓶或食用油及别的生存用液体物艳服瓶的瓶盖，瓶口为螺纹相连方法，且此中大局部为特别螺纹。其特别性表如今收头扫尾、分段、分段收头扫尾、收短头收短尾等方面，偶然乃至是几个

1 标题标发起

通常，矿泉水、可乐等饮料瓶或食用油及别的生存用液体物艳服瓶的瓶盖，瓶口为螺纹相连方法，且此中大局部为特别螺纹。其特别性表如今收头扫尾、分段、分段收头扫尾、收短头收短尾等方面，偶然乃至是几个特性综合在一起。收头扫尾是一个专业的俗称，又叫做螺纹螺旋线收头扫尾或老鼠尾，意指一段螺纹，在螺距稳固的环境下，开始局部由浅而深，渐渐变“ 粗”，完成局部由深而浅，渐渐变“ 细”。多见收头扫尾每每在1/3周～1 周内完成。在1/3周内乃至1/10周内“ 敏捷”完成的收头扫尾称作收短头收短尾。而多见的螺纹因有进刀槽、退刀槽，每每只见螺纹的中央局部，不见头尾。这种带有特别螺纹的塑料瓶的用量之大不言而喻，以至我国模具之乡—黄岩有上百家的模具厂及模具加工个别户专业生产这类塑料瓶模具。这种模具加工的技能难点之一便是特别螺纹的加工。许多厂家实行过手工、电加工、铣削(包括cnc铣削)、铸造等加工方法，结果均不睬想。

如今，高等cnc配置中，单台代价在七八十万元的全作用cnc车床或立式加工中央还不克直接加工这类特别螺纹，只有发动力刀塔的车削中央及带纷乱工装大概cnc旋转轴的立式加工中央才有办理的大概性，但要终极办理，单就cnc编程而言，其难度相当大，只有数学功底丰富、宽裕阅历的高级编程职员才华完成。因此，倒霉于中小企业。

那么，倘若能开辟一种单价在十来万元的专用cnc车床，既能作为平常cnc车床用，又能加工这些特别螺纹，其市场远景及社会效益显然是乐观的。为此，我们举行了下述切磋。

2 cnc车床车削平常螺纹的处理方法

为了找到突破口，应最终明白和分析cnc车床车削平常螺纹的进程：

如图1所示，每车一刀分三段，A-B段为加快段或叫助跑段，刀尖由稳固加快至车削速率；B-C段为恒速段，也是车削螺纹段，其速率应为当主轴转一圈时，刀尖恰好匀称进步一个螺距(导程)；D-C段为加速段，刀尖由车削速率降至稳固。也便是说，真实加工只是B-C段，A-B段和C-D段只是作为必不可少的助跑及降速段。

图1

加快段及加速段是cnc体系的控制器先根据主轴转速及螺距信息，联合体系自身配置或“ 内定”的各项参数事先“ 筹划”好，编排挤加快段及降速段的稳固模式，每刀车削的开始阶段与完成阶段，严肃按模式举行。

平常螺纹加工不大概仅一刀就车好，每每要车几刀或几十刀，那么车第二刀、第三刀直至最终一刀，每刀都要在工件圆周上先找到圆周上的肇始点，即找到起跑点，并且助跑段与降速段也要完全一概，只是是深度方向(即X向)变化罢了。只要起跑点、助跑段、降速段三者之一略有变化，就会产生后一刀盖不住前一刀的表象，即俗称的“ 乱牙”，根本车不出螺纹来。

cnc车床在车螺纹时，其控制器也便是微机局部处于“ 魂魄高度集结”状态，主轴在旋转时，由检测装置将主轴转动信息以脉冲信号的方法源源连续地送回到控制器，控制器根据脉冲按螺距要求定时地发出“ 向进步指令，倘若有锥度、收头扫尾则更繁忙了。其表示图如图2。

图2

以上四点是cnc车床车螺纹的根本处理特点。再分析收头扫尾，如图3。

图3

收头扫尾是在螺纹车削进程中，在螺距稳固的环境下，X轴作进刀及退刀活动。它有如下几个特点：

收头扫尾是在助跑与降速段之外，在恒速段两端，即B-E和F-C段。

实际上，收头扫尾段B-E及F-C段内也有助跑与降速，只是由于X向活动链的机器惯量比Z向小多了，以是相应快，起落速就快而短。同时，由于是Z轴在确保螺距，这时的起落速无论对视觉结果或是利用结果均无显然影响，平常不做特意思考。

收头扫尾时一个值得留心的标题是，统临时间内，X向的指令脉冲数不宜太过大于Z向的指令脉冲数，由于车削螺纹时的核心标题是确保螺距精确，Z轴为主活动，重点是Z轴的运算，X轴只能作为“穿插”罢了，倘若“穿插”太过，会影响控制器的处理速率与本领。我们从图3中可看出这点。

3 从瓶盖、瓶口模具的螺纹加工工艺概括出的根本特点

对付具有典范意义且难度较高的特别螺纹便是分段且收短头及收短尾的特别螺纹。其特点如下：

如图4，每刀螺纹一开始加工后，“向始终按螺距活动，而X向分段作收短头—停住(平常车螺纹)—收短尾—天然空出一段(不车螺纹)—收短头的循环活动，分几段则循环反复，不分段则恰好为一准则收头扫尾螺纹。

图4

这种螺纹还得把助跑段及加速段放在每刀起刀和收刀时。Z向仅在这时作加加速，加工进程中，在分段收头扫尾时，应忽略X向的加加速，也便是不答应X向的加快度显然存在，这对X轴的快速相应发起了要求。

个别工件收头扫尾太短、太陡、太急，所见极真个产品是，一周螺纹分12段，每段上，空处:收头:平常螺纹:扫尾的弧长比大抵为2:1:4:1，那么，每次收头扫尾在不到4°的圆心角所对应的圆周上就完成。假定主轴以,60r/min的较低转速车螺纹，那么收头或扫尾对应的时间仅为1/90s，再假定牙深为2mm，螺距为2mm。这意味着X轴在1/90s内要完成2mm的进给量，Z轴在这段时间内进步路程则为2/90mm，这是一组紧张数据。

此类工件质料为模具钢，不易加工，其螺纹加工只能分几十刀举行。根据工艺规律，应禁止起刀时崩刃，进刀量要刚正分派，应单向进刀以禁止起振和最终修光。

4 要办理的几个标题

车床X向的相应务必快而可靠，1/90s完成2mm进给量相当于9600mm/min的加工速率，显然超过平常经济型cnc的相应技能指标。由于是带负载重复运行，务必包管十拿九稳，这对履行机构的驱动单位发起了较高的要求。

统临时间内，X向的活动路程为2mm，而Z向为2/90mm，这违反了车螺纹时X向的进给量不克太过大于Z向的规律，显然，这个标题不克让控制器往办理，而要寻觅外围的办理方案。
这种螺纹，不但分几十刀车削，每一刀还大概分为几十段，其编程无现成指令，只能思考特意的复合循环步骤，这就要求我们根据现有的编程民俗，开辟一种特别指令让支配工在编程时按要求填制一些须要的尺寸数据及工艺数据即可。

思考到加工的科学性与实用性，应答应用户刚正分派每刀加工时X向的吃刀量。开始加工时，为禁止刀尖崩掉，应伶俐安排吃刀量；中央阶段，为了禁止起振也应刚正安排吃刀量，并且让刀具沿着大略方向进刀(少量cnc体系已开辟出相干作用)。为加工出较低的外貌粗糙度，答应小吃刀量或零吃刀量“修光”。

5 办理对策

为办理X向快而可靠的相应标题，我们采取了全部字交换伺服电机及驱动器作为驱动单位。在选型时，加大了功率，以包管输效力矩，采取了大惯量电机以进步负载本领。选用极限转速较高的电机以餍足高速要求。因交换伺服体系是一自带反馈能自我检测位置、速率、驱动电流、力矩等指标且能举行及时调解的性能杰出的履行单位，其可靠性及精确性也就有了包管。

交换伺服驱动器的控制局部实际上也是集软硬件于一体的微机单位，议决它可举行多种支配和配置多种参数。我们特意选用了一种发动态电子齿轮比作用的驱动器，好比说，我们已设定了一个电子齿轮比，在这个电子齿轮比作用下，当驱动器从cnc体系控制器接管一个脉冲信号时，驱动履行机构活动1µm。倘若我们再设定第二个电子齿轮比，其比值是第一个比值的X/倍，那么，在它的作用下，倘若驱动器收到一个信号时，履行机构不再是运行1µm，而是20µm。在加工进程中，能按要求主动切换，就称作动态电子齿轮比作用。我们利用这个作用，在处理螺纹收头扫尾时，由cnc体系先发出一概换信号至驱动器，在cnc体系控制器内，利用软件预先处理，视20为1，到达少发脉冲，包管X向脉冲不外分大于Z向的目标，而驱动器接管切换信号后，调用第2电子齿轮比，见1运行20，还原成我们想要的活动尺寸。换言之，把标题交驱动器处理，螺纹加工之后，再复兴。

在计划特意针对特别螺纹的加工指令时，重复思考螺纹车削进程中如前所述的种种标题，包括三方面：第一是X轴的电子齿轮切换信号和见编程尺寸的“视20为1”的处理与复兴；第二是每一刀的助跑段、加速段的处理与每一段的收头扫尾、平常加工、空出阶段的分段处理与循环处理；第三是多刀次加工的分刀工艺，分起刀阶段、中央阶段、完成阶段，如那边理进刀量。计划步骤是先列出标题清单，整理出一条一条的办理要领，再式样成cnc体系的内部支持软件。我们终极用G77作为此类特别螺纹的专用cnc加工指令，给出的专用指令模样如下：

G77 P(a)(b)(c) Q(d)(e)(f) R(g)(h)(i)
G77 X(j) Z9r) P(m)(n) Q(o)(p) F(q)

阐明如下：

G77为专用指令代码，cnc体系读到此指令后先发电子齿轮比切换信号，举行20变1的数据处理劳动，然后开始处理一系列特意劳动，并在完成后复兴。“()”中的a、b、c……q分别表现如下尺寸数据或工艺数据(未按次序，也未列全)。如：每段螺纹收头局部、中央局部(平常切削局部)、扫尾局部、空出局部所对应圆心角；收头扫尾时X轴进给量；每刀分段重复次数；第一刀吃刀量；最终一刀吃刀量；总吃刀量；精加工余量；精加工重复次数；螺纹外径；螺纹半径差；螺距等等。

给出以上专用指令代码后，支配工在具体编程时，倘若必要恳求救助，体系呈现器上会有提示内容，编步骤就象填表一样方便。

6 试验结果

针对上述标题，已从各方面做了大量的劳动，包括试验与修改，以及相干厂家互助与支持。如今，该种特别螺纹的cnc车削配置已市场化并已投进运行，利用结果精良，根本上实现了预期的目标。

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成形极限 · 发表于 2011-1-11 21:19:56

其实可以更简单处理，把主轴电机通过减速器如同步带联接，然后编程时处理一下就行了。如果是经济型数控车，改起来更容易，成本和风险也更小

2010dengkai · 发表于 2011-1-11 21:25:27

fastarrow 发表于 2011-1-11 21:19
/ {/ t( R" T. ?6 M7 B其实可以更简单处理，把主轴电机通过减速器如同步带联接，然后编程时处理一下就行了。如果是经济型数控车， ...

那样太复杂了，其实一般的经济数控都可以完成此类操作。

成形极限 · 发表于 2011-1-11 21:48:16

这个文章可能是粘贴网上的，原网页可能加密了，因此插入了大量的不相干的字句，另外也没有图。文中还说到要选用全数字交流伺服电机和驱动器，加大了驱动功率，采用大惯量电机，选用电机的极限转速高等等，也就是说专门设计制造了一台车螺纹的数控车。对于已有数控车的小厂，岂不是要新买一台。

大树上 · 发表于 2011-1-12 12:10:06

普通的都好加工，就是掌握好入刀和起刀的要求，因为都可以车锥螺纹，可以用一些方法，难的是有一种，中间有间断的，车床上很难做了，因为入刀和提刀都基本是垂直的，间断的地方又很小。这种一般都是数控铣四轴来做了。

2010dengkai · 发表于 2011-1-12 12:22:38

大树上发表于 2011-1-12 12:10
+ |1 |8 a# s6 X* N4 Q普通的都好加工，就是掌握好入刀和起刀的要求，因为都可以车锥螺纹，可以用一些方法，难的是有一种，中间有 ...

那种有间断的也可以加工，我上面的图就是那类，其中间断的多少，由数据来定，万不得已的情况下，也可以每段分开加工，最后组合，从你的回贴也能感觉你也车过类似的工件。

yyjj77 · 发表于 2011-1-14 18:42:56

看了楼主的贴,拿了个营养快线的盖研究了下,是由两段螺纹线组成,兄弟我没那技术,不知楼主能否给个程序?

yyjj77 · 发表于 2011-2-23 16:39:25

最近研究了下,加特殊参数可搞定!!!

nicalys · 发表于 2011-3-10 10:44:32

不知道广数的经济床能做不，楼主给个代码瞧瞧啊，万分感谢！！

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瓶口模具特殊螺纹的数控车削

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