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一種提高剛性攻絲效率的方法

2021-12-28 來源：武漢華中數控股份有限公司作者：游幫泉文聞雷俊蔡飛

摘要 : 國內市場對 5G 基站加工的訂單需求大增，為搶占 5G 基站零件的加工市場，針對5G 通訊基站加工特點之一 “鉆孔、攻絲多（有些零件鉆孔、攻絲工序用時占比超過 60%）”，華中 8 型系統開發了攻絲快速回退功能，設置攻絲回退的倍率后，可使攻絲回退速度加倍，以此提高攻絲的效率，從而提高整體零件加工效率。本文主要說明攻絲快速回退功能。

關鍵詞 : 剛性攻絲（本文提到的攻絲都是剛性攻絲）、攻絲快速回退、提高效率、螺紋質量

1、引言

剛性攻絲或稱同步進給攻絲。剛性攻絲過程中將主軸旋轉與進給同步化，即控制主軸和進給軸的移動量同步成比例，此時主軸電機的工作方式和伺服電機一樣都是在位置控制方式下工作，由攻絲軸和主軸之間的插補來執行攻絲，C 軸（主軸電機有編碼器，確保主軸能進行位置控制，即主軸速度模式控制切換為 C 軸位置模式控制，按進給軸進行位置插補運算）每轉一圈攻絲軸走一個螺距的距離，以匹配特定的螺紋螺距需要，即使在加減速期間這種進給關系也不變化。主軸和攻絲軸需滿足如下關系 :P ＝ F/S，表達式中

P 表示絲錐的螺距（單位 mm），F 表示 Z 軸的進給量（單位 mm/min），S 表示主軸轉速（單位 r/min）。

華中 8 型系統開發的攻絲快速回退功能，設置攻絲回退的倍率后，可使攻絲回退速度加倍，以此提高攻絲的效率，從而提高整體零件加工效率。

2、剛性攻絲動作說明

一般來說，華中 8 型系統攻絲循環有以下六個動作順序 :（以 Z 軸為攻絲軸舉例說明）

順序動作 1:X、Y 軸定位到孔上方，Z 軸到達初始點 ;

順序動作 2: 快速移動到 R 點 ;

順序動作 3: 執行攻絲動作到孔底 ;

順序動作 4: 在孔底執行暫停（G 代碼中沒有定義就無此步驟）;

順序動作 5: 執行攻絲動作退刀到 R 點（G代碼中定義 G99 返回方式時攻絲循環到此結束）;

順序動作 6: 快速回退到初始初始點（G 代碼中定義 G98 返回方式時攻絲循環到此結束）;

3、剛性攻絲效率提升的方向探究

針對上文中剛性攻絲動作說明，各個順序動作階段效率提升探究的可能性。

1）在工藝方向

1.1）調整 R 點和初始點的位置，縮短順序動作 2 和順序動作 6 的行程以提高效率 ;

1.2）盡可能地提高攻絲的主軸轉速 ;

1.3）盡可能縮短甚至取消孔底的暫停時間 ;

1.4）G 代碼中定義 G99 返回方式時，省去順序動作 6;

1.5）攻絲時選擇一攻到底模式進行剛性攻絲（攻絲軌跡從 R 點直接到孔底 Z 點），而不是采用啄式攻絲方式進行剛性攻絲（攻絲過程中是反復間歇進給）;

2）在數控系統功能方向

2.1）順序動作 1 和順序動作 2、順序動作6 和下一個孔的順序動作 1，相互垂直的兩程序段相交處，通過使兩處的速度在相交處重疊從而達到路徑重疊的目的，縮短程序循環時間，提高加工效率 ;

2.2）提升順序動作 5 的回退速度，由于此階段沒有切削，負載相對于順序動作 3 階段要小，因此可以加快順序動作 5 的回退速度以提升效率。

4、剛性攻絲快速回退功能舉例介紹

華中 8 型數控系統攻絲快速回退功能，就是針對上文中順序動作 5 進行優化，提升順序動作5 的回退速度，進而提升剛性攻絲效率。上文中剛性攻絲順序動作 3 階段進刀，已經加工出螺紋，順序動作 5 階段是沿著已加工的螺紋退刀，負載小，因此可以在機床負載允許情況下加快攻絲回退速度來提升剛性攻絲效率。即華中 8 型數控系統攻絲快速回退功能，在不影響剛性攻絲速度（進刀加工螺紋的速度）前提下，提升攻絲回退速度以提高剛性攻絲效率。

4.1 用例環境說明

當攻絲回退倍率為 10（回退速度為原來回退速度的 100%），20（回退速度為原來回退速度的 200%），50（回退速度為原來回退速度的500%）時，使用 S1000 速度，進行 G84 攻絲加工 M3 螺紋，驗證回退速度是否有所提升，攻絲效率是否有提升，攻絲的螺紋孔是否合格 ;