车床主轴篇1
关键词：普通车床故障分析方法
在技工学校的教学中，普通车床是学生实习的常用设备，由于学生掌握理论知识不够完整和生产实践经验不足，在使用过程中，难免会出现实习学生因操作不当、维护不及时等原因造成的车床故障，影响实习教学的正常进行。笔者根据多年来从事机械设备维修和教学研究，将在普通车床维修工作中关于车床常见故障的分析和诊断方法阐述如下。
一、整机工作状态转变鉴别法
当车床故障的征象暴露不明显、不充分或无规律时，我们常采用整机工作状态转变鉴别的方法，如变换机床所受的应力，变换机床的动作条件、环境条件等。有时我们还需要进行强制性实验，让故障的征象暴露得更充分些。例如在车床上加工零件产生震动时，可以通过改变车削的三要素，观察其振动情况。我们可以用切断刀做切断试验，适当增加刀头宽度和进给量，若出现振动加剧，就说明主轴轴承的径向间隙增大，这时就可以通过调整主轴的圆螺母来调整主轴前、后轴承的间隙。
二、局部零部件工作状态分析法
该方法一般适用于诊断机床传动系统的故障。在诊断故障时，可以断续地停止或隔离某部件的工作，以观察故障的现象，进而确诊故障所在。例如从CW6140床头箱里发出响亮的金属碰撞声和金属间刺耳的摩擦声，即可断定是某齿轮或者某轴承发生故障。具体判断时可以依次转换车床各个调速手柄，使车床主轴内各个传动轴分别参与传动，从每一个传动轴参与传动时车床主轴箱内发生声音的变化情况，确定发生损坏的齿轮或者轴承位置。该方法可以用来分析判断传动轴、轴承、齿轮、离合器等零件的故障。
三、零部件置换分析法
当车床出现故障时，维修人员若不能够准确判断出某个零件是否是造成故障的直接原因，则可以采用零部件置换分析的方法来鉴定怀疑可能有故障的零件。可以把有准确故障的普通床和正常的普通车床相比较，差异之处即为该机床的故障之所在。例如正常运转的普通车床主轴前轴承密封盖温度应该在40℃～50℃，如果故障车床的温度过高，说明普通车床前轴承间隙过小，或者已经损坏，需要调整主轴前轴承配合间隙或更换前轴承。有时可以用完好的零部件置换某零部件进行试验，如果车床的工作状态恢复了正常，则说明原零件已经损坏。
四、通过试探反证分析法
当不能准确判断出车床故障存在的具置时，可以先设法改变某些部位的工作条件或工作状态，然后观察故障现象的变化情况，来反证故障发生的部位。例如车床车削工件时出现“让刀”现象。床鞍、中滑板、小滑板、刀架系统间隙大小、刚性强弱等都可能引起“让刀”现象的发生，车床的床鞍与车床导轨之间配合间隙不合适、中滑板或小滑板的间隙变大、中滑板的横进给丝杠与中滑板的横进给的丝母磨损造成配合间隙变大、中小滑板燕尾配合中的镶条位置调整不当、刀架上的定位机构失效或紧固装置失灵等，都可能是造成车削过程中产生“让刀”现象的原因。在检查时，首先要选择可能性较大的原因进行检测排除，其次选择可能性一般的原因进行试探性调整，最终查找出造成故障的具体零部件或传动机构，再进行相应的调整和维修。
五、利用试切件分析法
当零件加工精度达不到车床规定的精度时，我们就可以通过该车床试切出来的零件进行测量，以诊断机床的故障。根据零件表面振纹的方向和频率，可以诊断车床的几何精度。例如试切件车削出的工件外圆存在超出车床精度的圆度误差，说明车床主轴前轴承间隙过大，需要调整。通过测量试切工件的精度，可以大致分析和判断出故障的部位和原因，但采用此种方法时，还要考虑到刀具、夹具及工艺等因素对零件加工精度造成的影响。
六、使用量具仪表检测法
在车床出现故障以后，使用工具、量具、仪器和仪表等，对机床的技术参数进行监测或测量，是诊断机床故障最简单有效的手段，应用也最广泛。例如，在车床上车削端面时，出现端面平面度超差时，可以使用百分表来监测车床卡盘端面工作状态的轴向窜动量、径向跳动量，从而判断出主轴圆柱磙子轴承或推力轴承需要调整的间隙。
车床故障分析和诊断的准确度高低，是生产实践经验的积累，也是设备维修人员不断学结的结果。掌握行之有效的车床故障分析和判断技巧，有利于提高车床的使用效率，有效延长车床的使用寿命。
参考文献：
[1]设备维护丛书编审委员会.普通车床维护[M].上海：上海科学技术出版社，1991.
车床主轴篇2
GibbsCAM作为CAM系统，主要应用于机械零件加工领域，用户可在同一界面下建构几何图形、设定刀具、产生刀具路径、路径模拟、设定后处理和输出优化的NC程序，因此在数控车、数控铣、数控车铣复合和多任务复合加工领域具有一定优势，尤其是在MTM（多任务加工）方面更突出。
机床仿真功能是GibbsCAM软件MTM多任务加工的必要条件。面对同时拥有车削和铣削的功能，多主轴、多刀塔、材料在多工位加工，甚至根据机床的不同还包括其他各种附件的运动，GibbsCAM用户可根据自己机床的结构、参数进行机床创建，对加工程序进行仿真加工，并结合软件的同步管理器，调整优化程序，使多刀塔多主轴的程序以最高效率、最可靠的方式同步运动，避免加工过程中发生碰撞，确保安全加工。
对于主轴双刀塔车铣复合加工，所有程序编制完成后，GibbsCAM有一个同步管理器，可以根据上下刀塔把程序分为两个流程，用户借助这个工具可以灵活地控制上下刀塔的加工顺序。程序栏也可以对程序进行自由排序，不需重新计算。
下面以美国哈挺QTT65机床为例，介绍GibbsCAM软件双主轴双刀塔车铣复合仿真机床创建的流程。
一、机床建模
（1）机床模型可以用CIMATRON、NX、MasterCAM和其他软件造型完成，要注意导入模型时各个组件相互独立（非融合状态）。
（2）客户必须测量自己机床的真实尺寸，精确绘出主轴、刀塔的尺寸位置及相关干涉部件的位置。
（3）要注意造型所有部件的位置尺寸尽量和实际机床位置尺寸一致，机床的双主轴双刀塔必须在同一平面上，如图1所示（有些机床主轴和副轴在X向不一致）。
二、机床运动装配
1.加载机床模型
在“附加功能”选项下点选“模拟TMS”功能并进入“构建机床”选项（图2），即可加载机床模型。装配机床时应注意：装配坐标系原点在机床原点位置，且以X、Y坐标系存储装配好的文档。机床原点位置定义在主轴卡盘中心，Z轴方向因不同机床而不同。
2.定义基准部件
打开机床模拟设定窗口后，点击增加按钮，拾取将要定义的机床部件（拾取后显示黄色），选取“ROOT”，名称设置为“基准”，轴标签设置为“J”。点击“颜色”对话框可以定义基准颜色，基准部件为非运动部件，点击“确定”定义完成。
3.定义上刀塔组
（1）定义上刀塔Z1轴。拾取Z1轴组件（显示黄色），在“名称”后的文本框中输入“上刀塔Z1”（名称可以根据习惯自定义）。在“轴标签”文本框中输入“Z1”（“Z1”是固定的轴标签，建议以下各轴的标签也固定）。Z1轴为Z方向直线运动，在“方向”后的空格中输入“1”或“-1”，分别代表不同矢量方向，所设置的“方向”参数为：X0，Y0，Z1，注意，Z1轴矢量如图4所示。
（2）定义上刀塔X1轴。拾取X1轴组件（拾取后显示黄色），在“上刀塔Z1”目录下继承，在“名称”后的文本框中输入“上刀塔X1”，在“轴标签”后的文本框中输入“X1”。设置“方向”参数为：X1，Y0，Z0，如图5所示。（3）定义上刀塔Y1轴。拾取Y1轴组件（拾取后显示黄色），在“上刀塔X1”目录下继承。在“名称”后的文本框中输入“上刀塔Y1”，在“轴标签”后的文本框中输入“Y1”，设置“方向”参数为：X0，Y1，Z0。如图6所示。
（4）定义上刀塔刀盘。拾取刀盘组件，在“上刀塔Y1”目录下继承，在“名称”后的文本框中输入“上刀塔刀盘K1”。K1为绕Z轴旋转运动的坐标轴。所以设置“轴线”参数为：X0，Y0，Z1（绕哪个轴向旋转须在哪个轴线的空格中输入1或-1）。另外，还需指定K1轴的旋转中心，该中心是刀盘面中心，设定时可拾取刀盘面中心点，点击“从选择开始”即可自动设置“中心点”坐标为：X350，Y0，Z379.49（图7）。
4.下刀塔组定义
拾取下刀塔Z2轴组件，注意在“基准”目录下继承，在“名称”后的文本框中输入“下刀塔Z2”，在“轴标签”的文本框中输入“Z2”。设置“方向”参数为：X0、Y0、Z1（图8），注意设置Z2轴矢量时需要与上刀塔Z1的矢量一致。下刀塔的其他组件与上刀塔设值相同，不再累述。
5.主轴定义
建构机床时，两主轴之间的距离MDD数值必须与机床原点的实际距离数值保持一致，如图9所示：主轴原点Z0，副主轴原点在Z728.98（原点参数从用户机床设置里获取）。具体MDD主副轴参数设置如图10所示。
（1）定义主轴。拾取主轴组件，注意在“基准”目录下继承，在“名称”后的文本框中输入“主轴C101”，在“轴标签”的文本框中输入“C101”，“旋转轴线”设置为：X0，Y0，Z1，“旋转中心点”设置为：X0，Y0，Z0，如图11所示。
（2）定义主轴加工零件。拾取主轴加工零件，在“主轴C101”目录下继承，在“名称”后的文本框中输入“零件P101”，在“轴标签”的文本框中输入“P101”。将运动状态设置为“固定”（图12）。
（3）定义副主轴Z102组件。拾取副主轴Z102组件，注意在“基准”目录下继承，在“名称”后的文本框中输入“副主轴Z102”，在“轴标签”的文本框中输入“Z102”，设置移动“方向”参数为：X0，Y0，Z1（副主轴可Z向运动）。如图13所示。
（4）定义副主轴C102组件。拾取副主轴C102组件，注意在“副主轴Z102”目录下继承，在“名称”后的文本框中输入“副主轴C102”，在“轴标签”的文本框中输入“C102”，旋转“轴线”设置为：X0，Y0，Z-1（注意副主轴旋转矢量和主轴相反，所以输入-1），旋转“中心点”设置为：X0，Y0，Z0，如图14所示。
（5）定义副主轴加工零件。拾取副主轴加工零件，在“副主轴C102”目录下继承，在“名称”后的文本框中输入“零件P102”，在“轴标签”的文本框中设置零件标签为“P102”。运动状态设置为“固定”，如图15所示。
6.刀塔的设置
首先，点击“设置”按钮，在机床参数下的“MTM”前勾选，将刀具群组数量设为“2”。再分别设置两组主轴/刀具群组的原点，注意要与机床实际刀具原点统一。
以上刀塔为例，如图16所示，设置加工模拟轴为K1，本刀具群组为12个刀塔位。原点为刀盘旋转起始位置，起始位置（第一）设置为“0°”，步距设置为“-30°”，轴的类型一般为“旋转/最短”。下刀塔设置参照上刀塔。
完成所有设置后，检验各组件运动关系是否合理（图17），如果运动关系合理，存储运动组件即完成机床创建。
7.创建刀柄
一般数控机床的刀柄都是活动刀柄，所以必须在零件编程状态下自定义刀柄，而不能在机床创建时创建刀柄。这里，要注意以下几点。
（1）刀柄尖点要指向X、Z坐标系原点，如图18所示（作为刀柄统一的基准）。
（2）车刀刀柄的方向必须与实际机床刀柄的方向一致，才能正常加载。
（3）创建铣刀刀柄时，只需创建一个方向即可，不同方向铣刀加载刀柄后，铣刀刀柄会自动旋转方向（图19）。
（4）上下刀塔的位置关系可以通过刀具交换位置进行重新调整（图20）。
8.加载创建机床进行仿真模拟（图21）
9.机床装配时轴标签的表示方法
机床装配时建议采用固定标签，如下：
第一刀塔组标签：X1，Y1，Z1，A1，B1，C1，K1。
第二刀塔组标签：X2，Y2，Z2，A2，B2，C2，K2。
第三刀塔组标签：X3，Y3，Z3，A3，B3，C3，K3。
……
第九十九刀塔组标签：X99，Y99，Z99，A99，B99，C99，K99。
……
第一主轴组标签：X101，Y101，Z101，A101，B101，C101，P101。
……
第九十九主轴组标签：X199，Y199，Z199，A199，B199，C199，P199。
其中，K表示刀塔旋转标签，P表示零件标签，X、Y、Z、A、B和C分别表示轴运动部件标签。
车床主轴篇3
关键词：三菱数控系统；车削中心；C轴
1概述
车削中心是一种以车削加工模式为主、添加铣削动力刀头后又可进行铣削加工模式的车-铣合一的切削加工机床类型。在回转刀盘上安装带动力电机的铣削动力头，装夹工件的回转主轴转换为进给C轴，便可对回转零件的圆周表面及端面等进行铣削类加工。车削中心按结构和功能的不同可以分为：带Y轴的车削中心、不带Y轴的车削中心、双主轴车削中心、单主轴车削中心以及五轴联动车削中心等多种结构和功能，价格也从几十万到几百万不等。
文章研究的三菱数控系统的车削中心电气，针对解决提高C轴刚性的问题，动力刀座关键部件的优化，三菱数控系统的二次开发、PLC程序设计，参数设定和调试和精度检测技术。
2三菱数控系统的车削中心电气设计
2.1车削中心电气设计总体方案的确定
所设计的车削中心的电气设计，从整体上来看，添加一个C轴功能，并提高C轴的强度，优化刀架等关键部位同其他数控系统的车削中心一样，是以车床为基本体，并在其础上进一步增加动力铣、钻、镗，以及副主轴的功能，使车件需要二次，三次加工的工序在车削中心上一次完成。总之，这样的车削中心能让加工时间大大减少，不需要重新装夹，以达到提高加工精度的要求。
2.2C轴功能的研究以及优化
车削中心的伺服轴可以根据需求来设计分布，本课题研究的车削中心有X、Z两个直线轴，在这基础上增加了C轴功能和动力刀架。C轴围绕Z轴旋转，可以实现对主轴的分度定位和周向进给运动，并且能够与X轴和Z轴联动，交叉构成一个三维的空间。一般情况数控车床的主轴只能带动工件做旋转，在复合车削中心上会用到铣削功能，这时候我们就会使用到C轴。C轴将圆周分成360个等份，与主轴的锁紧装置相配合，可以完成对工件的角度定位，例如C120或C90，这样就能够通过铣设计C轴时，我们充分考虑到了C轴的刚性以及C轴功能的开发，在原有的功能模块下，保证了机构原来的工作性能，又开发出C轴其他轴向的功能，如图所示。
（a）图：在C轴定向时，在圆柱面或者端面进行铣槽
（b）图：C轴、Z轴进给插补，在圆柱面上铣螺旋槽
（c）图：C轴、X轴进给插补，在端面上铣螺旋槽
（d）图：C轴。X轴进给插补，铣直线和平面
2.3动力刀塔的设计
动力刀塔技术是车铣复合机床中的核心技术之一。车铣复合机床能够实现在同一机床上进行复杂零件的加工，将车削、攻丝、钻孔、曲面铣削等多种加工在一台数控机床上完成，其核心就在于动力刀塔的存在。文章着重讲述盘形刀塔。
机床在车削状态时使用的是普通刀具，此时主轴带动工件旋转，与普通车床一样。在车床需要经行铣削功能的时候就需要用到动力刀塔上的铣削动力头部分。动力头只有在需要使用的时候才会被驱动，动力头的动力由刀架主轴电机通过传动轴传动，传动轴的脱离和啮合通过控制马达来控制。刀盘的转位由刀盘转位电机控制。当需要换刀时，刀具主轴停转，传动轴脱开，刀盘松，这些条件达成后，刀塔内的转位电机旋转带动刀盘旋转，将选定的刀具转到工作位置。
3结束语
本项目旨在开发一种适合国内车铣复合加工工艺水平的高性价比经济型数控车削中心，重点在于优化结构和功能，在适当增加铣削工艺的基础上，控制成本在同类数控车床的基础上提高不超过50%。
三菱作为世界三大数控厂商之一，其数控系E60/E68/M60S/M70/M700系列被广泛地应用于各种类型的数控机床上，有广阔市场前景。多轴车铣复合加工的性能除了依赖数控系统的多轴车铣复合加工能力，还取决于机床本身的设计制造品质。所以项目首先着重对车削中心的结构和功能进行合理规划，根据国内现有的车铣复合加工工艺水平，对多种结构进行分析和比较，确定高性价比车削中心的总体方案。针对解决提高C轴刚性的问题，动力刀座关键部件的优化，三菱数控系统的二次开发、PLC程序设计，参数设定、调试和精度检测技术。
复合加工设备是目前机械加工领域的前沿技术的代表，无论是工艺编制还是操作维护都要比常规设备复杂，注重人才的培养是实现数控技术创新应用的关键。
参考文献
[1]NakaminamiM，TokumaT，MoriwakiM，NakamotoK.OptimalStructureDesignMethodologyforCompoundMultiaxisMachineTools.I.AnalysisofRequirementsandSpecifications[J].InternationalJournalofAutomationTechnology2007（2）：78-86.
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[5]徐巍.高档数控系统的功能规划和关键技术研究[D].上海：上海交通大学，2009，5.
车床主轴篇4
【关键词】数控车床；螺纹加工；方法
中图分类号：TG519文献标识码：A
一、前言
近年来，由于数控车床被广泛的应用在各个领域，所以，对数控车床螺纹加工的质量要求也就越来越高。我国在数控车床螺纹加工方法上取得了一定的成绩，但依然存在一些问题和不足。因此，科技不断发展的新时期下，我们要加大对数控车床螺纹加工方法的研究。
二、数控车床螺纹加工现状及局限性
在科技高速发展的今天，数控机床已经普遍运用于机械制造行业。如加工多线螺纹零件，若用普通车床加工的话，不仅加工麻烦，生产率低，工人劳动强度还很大，并且加工精度不高，不能满足技术要求；如果采用数控车床来加工，不仅操作简单，编程容易，还能大大减少操作工人的劳动强度，提高生产率，而且加工精度会更高。但是，在数控车床螺纹加工技术实际应用中，由于数控车床取消了丝杠的设计应用，却存在了很多不如普通车床实际加工方便的地方。例如数控车床车削螺纹时只能一次成形，车削过程中不能象普通车床一样随意改变转速，否则螺纹就要乱扣，就算是螺纹切削由于转速选择不当造成加工螺纹时发颤也不能改变转速；另外，还有螺纹工件一但卸下机床就不能再上数控车床修调加工了，因而存在很多不方便的地方。
三、数控车床螺纹加工原理
1、在普通车床加工螺纹时，主轴与进给机构之间存在机械上的定比传动关系，是由复杂的机械传动链来保证的。数控车床在设计上，简化了传动链，取消了主轴箱，主轴一般采用变频调速。在数控车床的螺纹加工中，主轴与刀架之间不存在机械上的定比传动关系，而是依靠数控系统控制伺服进给电机，保障Z轴进给速度与主轴的转速保持一线性比例关系。只有了解数控车床螺纹加工原理，按照操作规程使用数控车床，对螺纹加工中常见故障现象进行分析，“据理析象”，才能解决实际加工生产中出现的一些问题，提高加工效率。
数控车床进行螺纹切削时，主轴工作在转进给状态下，其实质是主轴的角位移与Z轴进给之间进行的插补。在数控车床中，一般采用光电编码器作为主轴角位移测量元件，通过机械部件与主轴连接，传动比为1：1，将编码器的Z脉冲（也称“一转信号”）作为主轴位置信号，经数控系统处理后驱动刀架运动。主轴脉冲发生器送出两组信号脉冲，一组为计数脉冲，CK6140数控车床配置1200线主轴编码器，即每转送出1200个计数脉冲，另一组为主轴基准脉冲，每转送出一个同步脉冲信号。车削螺纹时，数控系统检测到主轴基准脉冲同步信号到来时开始切削，否则处于等待状态。这样就保证螺纹加工时每次切削的初始位置在工件圆周的同一个位置上，以保证各次切削的螺纹牙形相重合，防止了多次切削乱扣现象发生。在数控系统中，完成螺纹加工的要素为：主轴转速n和螺纹导程t，进给速度F=n*t；。即主轴每转一圈，Z轴进给一个导程，主轴的旋转与进给轴必须保持严格的比例关系。基准脉冲同步信号极为重要，它是保证在螺纹加工每次切削的初始位置在工件的同一个位置上，防止了“乱扣”现象发生。
2、数控车床螺纹加工切削原理分析
能不能找到一种克服数控车床这种加工不足的方法呢?经过仔细观察分析，发现数控车床螺纹加工时是由主轴上的位置编码器与主轴转速同步来加工螺纹的，为什么在加工中改变主轴转速螺纹要乱扣呢?通常，螺纹切削是沿着同样的刀具轨迹从粗切到精切重复进行的。因为螺纹切削是在主轴上的位置编码器输出一转信号时开始的，所以螺纹切削是从固定点开始且刀具在工件上的轨迹不变而重复切削螺纹。由于螺纹切入时系统有一个响应时间，而在同一个响应时间内，主轴的速度快慢不同，切入的角度也就不同，因而主轴速度从粗切到精切必须保持恒定，否则螺纹乱扣。
四、螺纹加工前的工作
1、加工工艺分析
在数控车床上加工螺纹,首先要制订合理的工艺方案,然后才能进行编程和加工。工艺方案的好坏不仅会影响数控车床效率的发挥,而且将直接影响到螺纹的加工质量。
（1）走刀路线及进刀方式的确定
在数控车床上车螺纹时,要根据工件形状的复杂性考虑走刀路线,在加工过程中是否有干涉或者碰撞等现象,根据实际情况采用适合的编程指令,而且尽可能高速度高效率地完成加工避免走空刀。其次要看螺纹的牙形及导程或螺距选择加工的进刀方式,一般情况下当螺距P
（2）螺纹车刀的选择
螺纹车刀的选择直接影响加工质量的好坏。在保证加工螺纹的高质量高效率的前提下应根据工件的材料来确定刀具的材料,而最常用的车刀材质有高速钢和硬质合金。在车削塑性材料螺纹工件时,应选用高速钢螺纹车刀,而硬度高脆性稍高的加工材料选用硬质合金螺纹车刀。高速钢螺纹车刀的切削用量比较小,刃磨方便、切削刃锋利、韧性好,能承受较大的切削冲击力,加工的螺纹表面粗糙度小。但它的耐热性差,不宜高速车削。所以一般适合于大螺距的螺纹加工如梯形螺纹。硬质合金螺纹车刀的硬度高、耐磨性好、耐高温,但抗冲击能力差,它适合于小螺距三角形螺纹加工。数控车床一般选用硬质合金可转位车刀。螺纹车刀属于成形刀具,要保证螺纹牙型的精度,必须正确刃磨和安装车刀。
（3）切削用量的选择
主轴转速的确定在车削螺纹时,车床的主轴转速将受到螺纹的螺距(或导程)大小、驱动电机的升降频特性及螺纹插补运算速度等多种因素影响,故对于不同的数控系统,推荐有不同的主轴转速选择范围。如大多数经济型车床数控系统推荐车螺纹时的主轴转速如下:n≤1200/P一K式中:P是螺纹的螺距(mm)；K是保险系数,一般取为80。
背吃刀量的选择确定螺纹的切削次数。螺纹加工中的走刀次数和背吃刀量会直接影响螺纹的加工质量,一般情况下工件材料的硬度、强度越高背吃刀量就越小,切削次数越多；同样,刀具材质不同背吃刀量也不同,如加工同样材质同样螺距的螺纹,高速钢的背吃刀量可略高于硬质合金的背吃刀量,但主轴转数要大大低于硬质合金车刀车削时的主轴转数。
2、螺纹的检查
螺纹加工完成后要检查它的合格性。三角形螺纹的检测最普遍的就是用环规检测法。通规必须全部旋人,而止规旋人的部分只能是止规厚度的1/3至2/3厚即可。梯形螺纹的检测方法一般用的是三针测量法。主要检测螺纹的中径是否在允许的范围内。
五、数控车床螺纹加工方法
1、螺纹的自动加工是数控车床的基本功能。它与普通车床的螺纹加工不同,是靠数控系统控制伺服电机驱动刀架的进给,与主轴的旋转相配合,切削出所需的螺纹。在编程过程中只要给出螺纹的起点、终点坐标和螺距P,数控系统就可以实现螺纹的自动加工。在螺纹加工过程中必须要解决以下三个问题:
(1)要加工出所需的螺纹深度,一般要经过多次切削才能完成,要求每次开始进刀的工作坐标位置必须相同。
(2)当切制多头螺纹时(应错开相应的螺距),数控系统应能准确分度。
(3)主轴每转一圈,螺纹车刀必须沿纵向进给一个导程S。
这些问题的解决是靠安装在主轴尾部的增量式光电编码器来实现的。
2、增量式光电编码器工作原理
增量式光电编码器的工作原理是利用光电原理把机械角位移变换成电脉冲信号,结构如a)图所示。其中,E为等节距的辐射状透光狭缝圆盘,狭缝越多则分辨率越高。它由同步带带动,并与主轴同步转动。Q1和Q2为光源,DA、DB、DC为光电元件。其中,DA和DB错开90b安装。其目的是利用A相、B相的相位先后来判别编码器的旋转方向,如图b)和图c)所示。
在转动过程中只要有光透过圆盘狭缝,每转过一个分辨角就发出一个脉冲信号,实现了由光到电的转换,这样数控系统就可以得到连续的脉冲。C相的脉冲为基准脉冲,编码器旋转一周,可以产生一个零脉冲信号。
4、螺纹加工举例
设要加工M12的螺纹,螺距为2mm,螺纹的头数为2。脉冲编码器转一转能发出2000个脉冲,系统的脉冲当量值为0.01mm,这样螺纹刀要沿Z向移动一个导程4mm,系统就必须发出4/0.01=400个进给脉冲。在加工第一条螺纹时,当螺纹刀到达螺纹的起点后,系统先扫描编码器的C相信号,检测到信号后则进行加工,否则等待,保证了每次进刀点一致,避免了乱扣的现象。同时,要把编码器每转的脉冲数2000和螺纹的导程所需的脉冲当量数400的比值5存入数控系统的计数器中,这样系统每检测到5个A相脉冲信号,就发出一个进给脉冲使刀架移动0.01mm。从而保证了主轴转一转,能够加工出一个导程的螺纹。在加工第二条螺纹时,为避免乱扣,当螺纹刀到达螺纹的起点且扫描到编码器的C相信号时,并不进刀,而是接着扫描到A相的第(2-1)*(2000/2)=1000个脉冲时才进刀,保证了螺纹的头数是2头。
六、建议
数控机床以高效率、高精度和高表面质量为基本特征,在航天航空、煤矿工业、模具制造和光电工程等行业中获得了越来越广泛的应用,并已取得了较大的技术经济效益,是当代先进制造技术的重要组成部分。螺纹联接在机械制造和仪器的制造中应用得非常广泛,加工精度也比较高,数控车床在螺纹加工中因有收尾功能应用非常普遍,为了提高螺纹加工的精度,分析数控车床车削螺纹中的影响因素就很有必要。根据数控车床加工螺纹过程中影响螺纹精度的主要因素,结合实际操作经验,欲从积屑瘤对螺纹切削过程的影响,车床本身几何加工精度的故障排除和丝杠运动间隙补偿等几个方面来提高数控车床车削螺纹精度的方法。
七、结束语
综上所述，数控车床螺纹加工方法比较复杂。因此，为了使加工出来的螺纹符合标准，我们要加大提高数控车床的技术水平，确保螺纹加工的质量。
参考文献
[1]高荣.提高经济型数控车床车车削质量的措施[J].煤矿机械,2012(8):69-71.
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[4]高枫.数控车削编程与操作训练[J].高等教育出版社,2011（2）：229.
[5]于华.数控机床的编程及实例[J].机械出版社,2009（3）：102-105.
车床主轴篇5
一
PLC又称可编程序控制器，1969年由美国数字设备公司研制出，最早应用于汽车自动装配生产线上，它灵活、实用，抗干扰能力强，编程语言简单易学，体积小、重量轻，易于实现机电一体化。目前使用情况大致可归纳为如下几类:开关量的逻辑控制、模拟量控制、运动控制、过程控制、数据处理和通信及联网。
1.PLC基本组成包括
中央处理器(CPU)、存储器、输入/输出接口(缩写为I/O，包括输入接口、输出接口、外部设备接口、扩展接口等)、外部设备编程器及电源模块组成。PLC内部各组成单元之间通过电源总线、控制总线、地址总线和数据总线连接，外部则根据实际控制对象配置相应设备与控制装置构成PLC控制系统。常用类型主要有西门子、三菱、欧姆龙等。
2.PLC硬件设计步骤
根据可编程序控制器及CA6140型主电路三台电机的作用和控制电路的要求，依次进行如下步骤：PLC的选型、输入输出点的估算、主机型号选择、输入输出端子分配、画出I/O接线图。
3.PLC的选型
S7-200系列PLC，可提供4个不同的基本型号的8种CPU供使用。S7-200是一种小型的可编程序控制器，适用于各行各业、各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能，从而替代了继电器——接触器的控制。
二
1.选择主机CPU，先要对机床电路工作原理进行分析
一是主电路分析。
①QF1：整个控制线路的总电源隔离开关。
②主轴电动机M1：拖动车床的主轴，可正反转。KM1接通时，主轴电动机M1正转；KM2接通时，主轴电动机M1反转。FR1是为主轴电动机M1提供过载保护的热继电器。
③冷却泵电动机M2由KM3控制。FR2是为冷却泵电动机M2提供过载保护的热继电器。
④刀架快速移动电动机M3：KM4接通时，刀架快速移动，电动机M3正转；KM5接通时，刀架快速移动，电动机M3反转。刀架快速移动电动机为点动控制，不需长时间工作。
二是控制电路分析。在电气控制上，刀架向前、向左移动时，均为接触器KM4线圈通电，刀架移动电动机M3正转，再通过机械离合器区分是向前还是向左移动；刀架向后、向右移动时，均为接触器KM5线圈通电，刀架移动电动机M3反转，再通过机械离合器区分是向后还是向右移动。
冷却泵电动机M2的控制：由开关SA1控制，在主轴电动机M1启动的前提下（顺序控制），即控制电路中KM1、KM2两个常开触点有一个闭合，此时接通开关SA1，接触器KM3线圈通电，冷却泵电动机M2运转。断开开关SA1，接触器KM3线圈断电，冷却泵电动机M2停转。
三是辅助电路分析。HL：电源指示灯；EL：工作照明灯。经过电路的综合分析及输入输出点数的计算选择CPU为224XP的型号。
2.I/O分配表如下
CA6140车床控制线路的PLC改造的I/O分配表
车床主轴篇6
关键词：数控车床；设计；进给系统
汽车转向节是汽车上应力最集中、形状最复杂的零件之一，需要具有良好的机械性能。它的加工质量直接影响到汽车的操作性和安全性。随着汽车数量的迅猛增加，转向节的需求也随之上升，因此提高生产效率是至关重要的。但由于其结构的复杂性，给机械加工带来一定难度，特别是转向节杆部及法兰端面的加工，尺寸精度和位置精度很难保证。传统的转向节杆部及法兰端面的加工采用普通卧式车床或简易卧式数控车床，设计简易车具，利用尾座顶尖将转向节夹持在车具和尾座顶尖之间，车具拨动转向节旋转进行加工。此种加工工艺方法的不足：工件装夹困难；车具无配重，转速提高受限；加工效率低。鉴于上述对传统转向节生产工艺的分析，为了解决传统加工转向节杆部及法兰端面生产工艺的不足，我们开发设计了一种新的加工转向节杆部的专用立式数控车床。该设备具有同规格立式数控车床的工艺性能，同时具备加工转向节的高效性，同时减轻了工人装夹工件的劳动强度，是一种一举两得的理想设备。
1转向节专用立式数控车床工艺方案分析
1.1整体式转向节工艺特性
形状如羊角，结构复杂；毛坯为锻件，加工余量大，特别是法兰盘根部圆弧部分；工件偏重，转动惯量大；定位夹紧困难。
1.2机床方案
根据转向节工艺特性和定位夹紧要求，该机床采用主轴偏置的立式数控车床结构，在传统立式数控车床的基础上，增设尾座顶尖部件，并设计专用车具，形成高效加工转向节的新型机床，同时仍具备通用数控立车的功能。电气控制系统为日本FANUC-0i-Mate数控系统。液压系统为符合ISO标准的叠加阀结构。
1.3机床的工作循环
安装工件—定位夹紧—数控滑台快移—X、Z轴联动，同时主轴旋转—完成外圆加工—数控滑台快退至原位—伺服刀架换刀—数控滑台快移—X、Z轴联动，完成工件外圆各槽的加工—数控滑台快退至原位—伺服刀架换刀—数控滑台快移—X、Z轴联动，完成工件各螺纹的加工—数控滑台退至原位—松卡—卸下工件—进入下一循环。
2转向节专用立式数控车床部件设计
2.1主轴箱设计
2.1.1主轴箱结构设计
本机床为立式结构，主轴箱就是传统意义上的床身，其作用一是安装主轴及其传动系统，二是支撑立柱即在其上安装的纵横滑板和电动刀架。因此要求主轴箱具有据够的刚性，结构必须合理，长期使用不变形。
2.1.2主轴箱传动系统
传动比确定：机床主要加工转向节，兼顾通用数控立车功能，传动比为1:10，最低转速为63转“分钟，最高转速为1000转“分钟；转动路线确定：传动路线采用伺服电机通过行星减速箱、皮带轮驱动主轴单元使主轴旋转；主轴单元结构：采用主轴单元结构目的是方便制造、安装、维修。选用主轴单元结构要适合加工转向节特殊件的需要。选用主轴单元结构要适应加工转向节特殊件的需要，第一满足刚性要求，旋转精度的长久稳定性；第二要有夹紧油缸及分油装置；第三动力卡盘和专用车具可快速切换，实现通用立式数控车床功能和专用转向节数控加工的切换。据此，选用的主轴单元为标准50规格的车主轴支撑形式，具有高刚性、高精度的特点。
2.2进给系统设计
2.2.1纵向进给传动系统设计
纵向进给传动系统主要有纵向滑板和纵向滚珠丝杠传动副组成。其纵向滑板安装在立柱的纵向滚动导轨上，它可以沿立柱导轨做纵向运动。导轨采用重载型滚珠滚动导轨，导轨承载能力大，刚性强。纵向伺服电机经联轴直接驱动滚珠丝杠螺母副，带动纵向滑板沿立柱导轨运动。
2.2.2横向进给系统设计
横向进给传动系统主要由横向滑板和横向滚珠丝杠传动副组成。其横向滑板安装在纵向护板的横向滚动导轨上，它可沿着纵向滑板向滑板横向导轨做横向运动。导轨采用重载型滚珠滚动导轨，导轨承载能力大，刚性强。横向伺服电机经联轴器直接驱动滚珠丝杠螺母副，带动横向滑板沿纵向滑板横向导轨运动。
2.3转向节工装夹具设计
2.3.1顶尖部件设计
顶尖是机床的重要定位机构，其功用：定位功能、回转功能、夹紧功能，其动作：安装工件时，顶尖部件处于上部，当工件在专用车具的正确位置上时，顶尖在油缸的作用下向下移动，使上顶尖顶紧工件杆部上顶尖孔，完成工件的定位夹紧。主轴旋转时顶尖也随着旋转，实现机床的主运动。设计此部件首先确定夹紧力，设计驱动油缸的规格，确保夹紧可靠；转向节是不平衡件，顶尖主轴及顶尖要有足够的刚性，以保证回转精度的长久稳定性。
2.3.2转向节车具设计
转向节是异形件，非常的不平衡，其车具设计有一定难度，第一是定位采用顶尖孔，其刚性不好，需要上下顶尖定位夹紧，下顶尖固定在主轴上，上顶尖单独设计移动部件；第二是夹紧，没有规则的夹紧面，同时不同的顶尖形状各异，要使车具具有通用性，车具必须具有适应不同工件的柔性；第三是工件的不平衡性，在设计车具时必须有可调整的配置设置；第四是在旋转的主轴上采用液压自动夹紧，主轴设置旋转编码器，以适应车螺纹功能，车具设置夹紧油缸。
3结束语
本机床已交付用户使用，其性能已达到设计要求。图纸经完善后开始投入小批量生产，并参加了2010年在北京举办的第十届国际机床博览会，得到广泛好评。
参考文献
[1]张振国，数控机床的结构与应用[M]，北京：机械工业出版社，2010