[發明專利]提升螺紋車削速度與加工精度的數值控制系統及其方法

有效

• 申請號: 201410080137.2
• 申請日: 2014-03-06
• 公開（公告）號: CN103792880A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發明（設計）人: 陳青杉;簡文昱;胡寬裕;李柏瑩;李建明
• 申請（專利權）人: 蘇州新代數控設備有限公司
• 主分類號: G05B19/18
• 分類號: G05B19/18
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 王玉國;陳忠輝

技術領域

本發明涉及一種數值控制系統及其方法，尤其涉及一種提升螺紋車削速度與加工精度的數值控制系統及其方法。

背景技術

車床加工的主要應用多以螺紋車削為主，但目前螺紋車削加工所面臨的問題為改善螺紋的加工精度，以及進行螺紋加工時，刀具的退刀質量，換言之，即針對減少螺紋無效牙與不完全牙的產生，其中，無效牙指的是在進行螺紋車削時，所產出的螺紋節距小于設定的螺紋節距，另外，不完全牙指在進行螺紋車削結束時，若刀具非急拔刀，則會留下螺紋牙深過淺的不完全螺紋；反之，若螺紋節距與螺紋牙深皆正確的螺紋，則稱之為有效牙。

在一般車床數值控制系統，車床G碼可分為A、B及C三種體系，以下皆以A體系的車床G碼作為說明。

螺紋車削循環加工的數值控制系統有兩種加工指令，分別是G92直進式車削和G76斜進式車削，G92直進式車削加工指令（如:?G92?X(U)????Z(W)????R????H????(?F___?or?E___?)；其中，X、Z為車削終點坐標絕對值；U、W為車削終點坐標增量值；R為錐度差異量；F為公制螺紋之導程（單位：mm/牙）；E為英制螺紋之導程（單位：牙/mm）；H為多牙嘴個數；F為相鄰螺牙的螺距））采用直進式進刀，但由于刀具兩側同時車削加工工件，車削力雖大但排屑不易，也因此容易造成刀具磨損，進而導致螺紋制作時的誤差，但其螺紋車削加工精度較高，故常用于螺紋節距小且螺紋精度高的螺紋車削加工，而G92直進式車削加工指令的缺點在于刀具的移動與車削皆需以編修加工指令的方式來完成，因此若使用G92直進式車削加工指令進行螺紋車削循環加工，則需要使用多行的G92直進式車削加工指令才可完成螺紋車削循環加工。

G76斜進式車削加工指令（如:?G76?P?mra??Q??dmin?R?d?;G76?X(U)___?Z(W)___?R??i?P??k?Q??d?H___?(?F__?or?E__?)?；其中，m為精車次數(1~99)；r為退刀長度，當螺距以L表示時，設定值可以從0.0L到9.9L，單位為0.1L；a為刀尖角度；?dmin為最小切削深度；Rd為精車預留量；X(U)為車削終點的X軸坐標；Z(W)為車削終點的Z軸坐標；?i為螺紋半徑差；?k為螺紋高度；?d為第一回切削深度；F為公制螺紋導程(單位?:?mm/牙)；E為英制螺牙導程(單位?:?牙/英吋)；H為多螺牙個數)使用單側刀刃車削加工工件，使得加工工件的螺紋面不直，且刀具尖角處易磨損，造成螺紋精度差，但其優點在于排屑容易，且其車削深度為遞減式，故適用于螺距節距大且螺紋精度低的螺紋車削加工。

然而，不論是使用G76斜進式車削加工指令或是G92直進式車削加工指令，其螺紋車削循環加工路徑皆相同，一次螺紋車削循環加工路徑如圖1所示，其中，當一刀具11定位于一起始點1A，接著，刀具11沿著實體運動軸X方向定位至一指定車削深度點1B，使刀具11可接觸一加工工件12進行螺紋車削加工。

當刀具11到達指定車削深度點2B后，夾載加工工件12的加工旋轉軸（圖1中未顯示）開始旋轉，且刀具11由指定車削深度點沿著一實體運動軸Z方向開始車削至一退刀起始點1C，再根據使用者設定的退刀距離以及退刀角度，將刀具11拉離加工工件12表面，并且經過一退刀終點1D至車削循環終點1E，再次回到起始點1A，完成一次螺紋車削循環加工。

如圖2，螺紋車削加工的斜角退刀軸向速度與時間關系示意圖。當刀具11從退刀起始點1C至退刀終點1D時，刀具11沿著實體運動軸X與實體運動軸Z的運動必須保持同動關系，因此，在實體運動軸X與實體運動軸Z的速度規劃需滿足合成方向速度，然而，刀具11在實體運動軸X方向的速度系由靜止狀態開始加速，且在加速初始期間，并無法實時到達目標速度，故將刀具在實體運動軸Z方向的速度降低，造成整體加工時間增加，同時也導致螺紋間距錯誤。