瓶口模具特殊螺紋的數控車削

2010dengkai

前段時間接到一個社友的求助，關于瓶口模具的車削，后來我到百度去搜了一下，一些精辟論文讓我嚇一跳，他們所說難度之高，所配設備之先進，才能完成此螺紋車削，隨便也把此類螺紋車削介紹的貼加引薦在第一回貼，同時也配備一些我所加工之簡圖以配說明，（由于手機所照，且工件太小，所以不太清楚，望諒解。）望有興趣的社友來共同探討。

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內容擇要:1 標題標發(fā)起通常，礦泉水、可樂等飲料瓶或食用油及別的生存用液體物艷服瓶的瓶蓋，瓶口為螺紋相連方法，且此中大局部為特別螺紋。其特別性表如今收頭掃尾、分段、分段收頭掃尾、收短頭收短尾等方面，偶然乃至是幾個
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1 標題標發(fā)起

通常，礦泉水、可樂等飲料瓶或食用油及別的生存用液體物艷服瓶的瓶蓋，瓶口為螺紋相連方法，且此中大局部為特別螺紋。其特別性表如今收頭掃尾、分段、分段收頭掃尾、收短頭收短尾等方面，偶然乃至是幾個特性綜合在一起。收頭掃尾是一個專業(yè)的俗稱，又叫做螺紋螺旋線收頭掃尾或老鼠尾，意指一段螺紋，在螺距穩(wěn)固的環(huán)境下，開始局部由淺而深，漸漸變“ 粗”，完成局部由深而淺，漸漸變“ 細”。多見收頭掃尾每每在1/3周～1 周內完成。在1/3周內乃至1/10周內“ 敏捷”完成的收頭掃尾稱作收短頭收短尾。而多見的螺紋因有進刀槽、退刀槽，每每只見螺紋的中央局部，不見頭尾。這種帶有特別螺紋的塑料瓶的用量之大不言而喻，以至我國模具之鄉(xiāng)—黃巖有上百家的模具廠及模具加工個別戶專業(yè)生產這類塑料瓶模具。這種模具加工的技能難點之一便是特別螺紋的加工。許多廠家實行過手工、電加工、銑削(包括cnc銑削)、鑄造等加工方法，結果均不睬想。
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; D$ |. ?  j. n1 M) N! S2 A9 f1 B如今，高等cnc配置中，單臺代價在七八十萬元的全作用cnc車床或立式加工中央還不克直接加工這類特別螺紋，只有發(fā)動力刀塔的車削中央及帶紛亂工裝大概cnc旋轉軸的立式加工中央才有辦理的大概性，但要終極辦理，單就cnc編程而言，其難度相當大，只有數學功底豐富、寬裕閱歷的高級編程職員才華完成。因此，倒霉于中小企業(yè)。

# H) }; u; q5 I% v那么，倘若能開辟一種單價在十來萬元的專用cnc車床，既能作為平常cnc車床用，又能加工這些特別螺紋，其市場遠景及社會效益顯然是樂觀的。為此，我們舉行了下述切磋。
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2 cnc車床車削平常螺紋的處理方法

為了找到突破口，應最終明白和分析cnc車床車削平常螺紋的進程：

9 a0 e: H; d9 w: W0 n如圖1所示，每車一刀分三段，A-B段為加快段或叫助跑段，刀尖由穩(wěn)固加快至車削速率；B-C段為恒速段，也是車削螺紋段，其速率應為當主軸轉一圈時，刀尖恰好勻稱進步一個螺距(導程)；D-C段為加速段，刀尖由車削速率降至穩(wěn)固。也便是說，真實加工只是B-C段，A-B段和C-D段只是作為必不可少的助跑及降速段。
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3 m/ t8 N7 C6 P; [; b% |. r圖1

加快段及加速段是cnc體系的控制器先根據主軸轉速及螺距信息，聯合體系自身配置或“ 內定”的各項參數事先“ 籌劃”好，編排擠加快段及降速段的穩(wěn)固模式，每刀車削的開始階段與完成階段，嚴肅按模式舉行。

' |9 `% M0 ~4 U0 I# F! _平常螺紋加工不大概僅一刀就車好，每每要車幾刀或幾十刀，那么車第二刀、第三刀直至最終一刀，每刀都要在工件圓周上先找到圓周上的肇始點，即找到起跑點，并且助跑段與降速段也要完全一概，只是是深度方向(即X向)變化罷了。只要起跑點、助跑段、降速段三者之一略有變化，就會產生后一刀蓋不住前一刀的表象，即俗稱的“ 亂牙”，根本車不出螺紋來。

cnc車床在車螺紋時，其控制器也便是微機局部處于“ 魂魄高度集結”狀態(tài)，主軸在旋轉時，由檢測裝置將主軸轉動信息以脈沖信號的方法源源連續(xù)地送回到控制器，控制器根據脈沖按螺距要求定時地發(fā)出“ 向進步指令，倘若有錐度、收頭掃尾則更繁忙了。其表示圖如圖2。
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圖2

以上四點是cnc車床車螺紋的根本處理特點。再分析收頭掃尾，如圖3。
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圖3

收頭掃尾是在螺紋車削進程中，在螺距穩(wěn)固的環(huán)境下，X軸作進刀及退刀活動。它有如下幾個特點：
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' O9 s6 o3 r: m( o; x* S收頭掃尾是在助跑與降速段之外，在恒速段兩端，即B-E和F-C段。

$ u% e' r2 g. {- P3 {* A實際上，收頭掃尾段B-E及F-C段內也有助跑與降速，只是由于X向活動鏈的機器慣量比Z向小多了，以是相應快，起落速就快而短。同時，由于是Z軸在確保螺距，這時的起落速無論對視覺結果或是利用結果均無顯然影響，平常不做特意思考。

收頭掃尾時一個值得留心的標題是，統(tǒng)臨時間內，X向的指令脈沖數不宜太過大于Z向的指令脈沖數，由于車削螺紋時的核心標題是確保螺距精確，Z軸為主活動，重點是Z軸的運算，X軸只能作為“穿插”罷了，倘若“穿插”太過，會影響控制器的處理速率與本領。我們從圖3中可看出這點。
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# [* u6 D7 r( H, k3 從瓶蓋、瓶口模具的螺紋加工工藝概括出的根本特點

對付具有典范意義且難度較高的特別螺紋便是分段且收短頭及收短尾的特別螺紋。其特點如下：

/ M9 v. T8 h8 F4 }) W如圖4，每刀螺紋一開始加工后，“向始終按螺距活動，而X向分段作收短頭—停住(平常車螺紋)—收短尾—天然空出一段(不車螺紋)—收短頭的循環(huán)活動，分幾段則循環(huán)反復，不分段則恰好為一準則收頭掃尾螺紋。


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2 @3 F9 f6 q" U2 p5 T, U0 K圖4

3 u/ v+ D7 u  `& R- d0 G這種螺紋還得把助跑段及加速段放在每刀起刀和收刀時。Z向僅在這時作加加速，加工進程中，在分段收頭掃尾時，應忽略X向的加加速，也便是不答應X向的加快度顯然存在，這對X軸的快速相應發(fā)起了要求。
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個別工件收頭掃尾太短、太陡、太急，所見極真?zhèn)€產品是，一周螺紋分12段，每段上，空處:收頭:平常螺紋:掃尾的弧長比大抵為2:1:4:1，那么，每次收頭掃尾在不到4°的圓心角所對應的圓周上就完成。假定主軸以,60r/min的較低轉速車螺紋，那么收頭或掃尾對應的時間僅為1/90s，再假定牙深為2mm，螺距為2mm。這意味著X軸在1/90s內要完成2mm的進給量，Z軸在這段時間內進步路程則為2/90mm，這是一組緊張數據。

9 z6 Z& x( K' m- Q6 B" I此類工件質料為模具鋼，不易加工，其螺紋加工只能分幾十刀舉行。根據工藝規(guī)律，應禁止起刀時崩刃，進刀量要剛正分派，應單向進刀以禁止起振和最終修光。
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4 要辦理的幾個標題

車床X向的相應務必快而可靠，1/90s完成2mm進給量相當于9600mm/min的加工速率，顯然超過平常經濟型cnc的相應技能指標。由于是帶負載重復運行，務必包管十拿九穩(wěn)，這對履行機構的驅動單位發(fā)起了較高的要求。

9 p$ Z9 S" r5 @: Y" x統(tǒng)臨時間內，X向的活動路程為2mm，而Z向為2/90mm，這違反了車螺紋時X向的進給量不克太過大于Z向的規(guī)律，顯然，這個標題不克讓控制器往辦理，而要尋覓外圍的辦理方案。
/ E) a* H% ^% s這種螺紋，不但分幾十刀車削，每一刀還大概分為幾十段，其編程無現成指令，只能思考特意的復合循環(huán)步驟，這就要求我們根據現有的編程民俗，開辟一種特別指令讓支配工在編程時按要求填制一些須要的尺寸數據及工藝數據即可。
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) C5 J! q2 m2 n3 Y, F5 k: n  ^思考到加工的科學性與實用性，應答應用戶剛正分派每刀加工時X向的吃刀量。開始加工時，為禁止刀尖崩掉，應伶俐安排吃刀量；中央階段，為了禁止起振也應剛正安排吃刀量，并且讓刀具沿著大略方向進刀(少量cnc體系已開辟出相干作用)。為加工出較低的外貌粗糙度，答應小吃刀量或零吃刀量“修光”。

5 辦理對策

8 X( `1 a) [0 i. L9 h7 v; R2 O) C為辦理X向快而可靠的相應標題，我們采取了全部字交換伺服電機及驅動器作為驅動單位。在選型時，加大了功率，以包管輸效力矩，采取了大慣量電機以進步負載本領。選用極限轉速較高的電機以饜足高速要求。因交換伺服體系是一自帶反饋能自我檢測位置、速率、驅動電流、力矩等指標且能舉行及時調解的性能杰出的履行單位，其可靠性及精確性也就有了包管。

交換伺服驅動器的控制局部實際上也是集軟硬件于一體的微機單位，議決它可舉行多種支配和配置多種參數。我們特意選用了一種發(fā)動態(tài)電子齒輪比作用的驅動器，好比說，我們已設定了一個電子齒輪比，在這個電子齒輪比作用下，當驅動器從cnc體系控制器接管一個脈沖信號時，驅動履行機構活動1µm。倘若我們再設定第二個電子齒輪比，其比值是第一個比值的X/倍，那么，在它的作用下，倘若驅動器收到一個信號時，履行機構不再是運行1µm，而是20µm。 在加工進程中，能按要求主動切換，就稱作動態(tài)電子齒輪比作用。我們利用這個作用，在處理螺紋收頭掃尾時，由cnc體系先發(fā)出一概換信號至驅動器，在cnc體系控制器內，利用軟件預先處理，視20為1，到達少發(fā)脈沖，包管X向脈沖不外分大于Z向的目標，而驅動器接管切換信號后，調用第2電子齒輪比，見1運行20，還原成我們想要的活動尺寸。換言之，把標題交驅動器處理，螺紋加工之后，再復興。

3 C( r1 V. k& o: T/ H# E$ q- {在計劃特意針對特別螺紋的加工指令時，重復思考螺紋車削進程中如前所述的種種標題，包括三方面：第一是X軸的電子齒輪切換信號和見編程尺寸的“視20為1”的處理與復興；第二是每一刀的助跑段、加速段的處理與每一段的收頭掃尾、平常加工、空出階段的分段處理與循環(huán)處理；第三是多刀次加工的分刀工藝，分起刀階段、中央階段、完成階段，如那邊理進刀量。計劃步驟是先列出標題清單，整理出一條一條的辦理要領，再式樣成cnc體系的內部支持軟件。我們終極用G77作為此類特別螺紋的專用cnc加工指令，給出的專用指令模樣如下：
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G77 P(a)(b)(c) Q(d)(e)(f) R(g)(h)(i)
# z: _4 h4 T; Z8 O7 j3 Z. zG77 X(j) Z9r) P(m)(n) Q(o)(p) F(q)

, k& p( F6 C4 A* U/ k/ O闡明如下：

G77為專用指令代碼，cnc體系讀到此指令后先發(fā)電子齒輪比切換信號，舉行20變1的數據處理勞動，然后開始處理一系列特意勞動，并在完成后復興。“()”中的a、b、c……q分別表現如下尺寸數據或工藝數據(未按次序，也未列全)。如：每段螺紋收頭局部、中央局部(平常切削局部)、掃尾局部、空出局部所對應圓心角；收頭掃尾時X軸進給量；每刀分段重復次數；第一刀吃刀量；最終一刀吃刀量；總吃刀量；精加工余量；精加工重復次數；螺紋外徑；螺紋半徑差；螺距等等。

5 N; S1 P' H! b5 p給出以上專用指令代碼后，支配工在具體編程時，倘若必要懇求救助，體系呈現器上會有提示內容，編步驟就象填表一樣方便。

6 試驗結果
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4 z8 A9 R9 H; T- l, F" o. m; L$ F針對上述標題，已從各方面做了大量的勞動，包括試驗與修改，以及相干廠家互助與支持。如今，該種特別螺紋的cnc車削配置已市場化并已投進運行，利用結果精良，根本上實現了預期的目標。


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成形極限

其實可以更簡單處理，把主軸電機通過減速器如同步帶聯接，然后編程時處理一下就行了。如果是經濟型數控車，改起來更容易，成本和風險也更小

2010dengkai

fastarrow 發(fā)表于 2011-1-11 21:19
其實可以更簡單處理，把主軸電機通過減速器如同步帶聯接，然后編程時處理一下就行了。如果是經濟型數控車， ...

那樣太復雜了，其實一般的經濟數控都可以完成此類操作。
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成形極限

這個文章可能是粘貼網上的，原網頁可能加密了，因此插入了大量的不相干的字句，另外也沒有圖。文中還說到要選用全數字交流伺服電機和驅動器，加大了驅動功率，采用大慣量電機，選用電機的極限轉速高等等，也就是說專門設計制造了一臺車螺紋的數控車。對于已有數控車的小廠，豈不是要新買一臺。

大樹上

普通的都好加工，就是掌握好入刀和起刀的要求，因為都可以車錐螺紋，可以用一些方法，難的是有一種，中間有間斷的，車床上很難做了，因為入刀和提刀都基本是垂直的，間斷的地方又很小。這種一般都是數控銑四軸來做了。

2010dengkai

大樹上 發(fā)表于 2011-1-12 12:10
2 y$ d$ a7 }) Z0 D; c' S/ N普通的都好加工，就是掌握好入刀和起刀的要求，因為都可以車錐螺紋，可以用一些方法，難的是有一種，中間有 ...

那種有間斷的也可以加工，我上面的圖就是那類，其中間斷的多少，由數據來定，萬不得已的情況下，也可以每段分開加工，最后組合，從你的回貼也能感覺你也車過類似的工件。
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yyjj77

看了樓主的貼,拿了個營養(yǎng)快線的蓋研究了下,是由兩段螺紋線組成,兄弟我沒那技術,不知樓主能否給個程序?

yyjj77

最近研究了下,加特殊參數可搞定!!!

nicalys

不知道廣數的經濟床能做不，樓主給個代碼瞧瞧啊，萬分感謝！！