数控冲床范文

数控冲床篇1

关键词：数控冲床；设计平台；集成技术；下死点智能化

1 技术研究背景

冲床作为装备制造业的基础O备，同时也是制造业的工业母机，而以高档数控冲床为主的先进设备，更是体现一个国家现代化工业的重要基础。冲床是制造业最基本的生产工序，冲床工业是一个国家的基础性、战略性产业之一。数控冲床是一种新型冲床，是机电一体化的一种体现，它拥有高效、柔性、精密、复合、集成等诸多优点，是装备制造业的主流产品和主力加工设备。

本文所阐述的研究与应用主要针对高端汽车及其零部件、航空航天零部件及高速自动化数控冲压线等高端领域的冲压工艺需要，进行创新性研究，解决其中共性关键技术问题，研制具有自主知识产权的大吨位、高精度、高速度、高稳定可靠、柔性化高、绿色节能环保的数控冲压系列产品。

2 该技术研究的发展现状与必要性

2.1 发展现状

我国冲床行业发展较快，结合“高档数控机床与基础制造装备”重大专项的实施，通过引进设备、引进技术、产学研究等方式，新型冲床的技术取得了较大发展，在精密化、重工化、自动化、智能化、复合化的发展等各方面都有非常大技术突破。如伺服压力机技术的开发，将压力机主驱动由传统的定量控制改为变量控制，整个冲压周期可以任意调整，使能量分配更加合理，生产效率大幅提高，目前国外只有少数公司掌握该项技术，且伺服技术目前只能适用于200吨位以下冲床行业，对200吨以上机型还处于技术空白。另外，在液压机方面，如船体板材成形数控液压机生产线，由进料遥控起吊装置、板材数控送料输送装置、具有五自由度的数控压制中心、出料遥控起吊装置和板材数控下料输送装置等五部分组成，实现对大型船体板材吊装、输送、弯曲、弯边、压筋、折边、矫平等冷成形工序的连续加工，在规格、结构、控制和性能方面均属创新产品。

虽然我国冲床行业取得了长足的发展，但与日本、德国、美国等机床强国相比，国内冲床行业的冲压技术水平和自动化率仍然较低，产品的综合性能、高科技含量、使用寿命、使用稳定性等方面与国外先进技术水平相比任然有非常大的差距。国内现在多数企业以低价走量的方式切入市场，在生产研发投入的费用很少，也不重视研发，技术创新很难得到应有的支持。大部分国产机械压力机在设备的稳定性、可靠性、机电一体化程度，机械的精密性化和人性化的设计等方面，与国外冲压，制造设备有较大差距。

2.2 必要性

中国有一个比较完整的产业链就是冲压设备行业，但在高档数控系统和功能部件是不够完整的。中国也有全球第一数控冲床厂家的中国制造业的数量，但由于缺乏知名跨国公司和世界一流的厂家，真正高端的只能进口国外这些高端产品。而大量制成品出口这些表明，很多行业产业和产品结构调整的步伐，推动数控冲床产业升级并已成为一个中国机床工具行业的紧迫任务。

同时“中国制造”2025将数控机床和基础制造装备行业列为中

国制造业的战略必争领域之一，主要原因是其对于一国制造业尤其是装备制造业的国际分工中的位置具有“锚定”作用：数控机床和基础制造装备是制造业价值生成的基础和产业跃升的支点，是基础制造能力构成的核心，唯有拥有坚实的基础制造能力，才有可能生产出先进的装备产品，从而实现高价值产品的生产。实现全面产业结构升级，实现中国制造到中国智造的全面转变。

3 关键技术分析

数控冲床关键技术集成及产业化应用，是实现技术研发成果向经济效益和社会效益转化的关键环节。本项目将集成各个关键技术的研究成果，结合数控先进设计平台，充分利用数控设备关键结构设计优化、智能化控制集成技术，冲压设备的检测技术和传感器，下死点控制技术等研究出具有集成创新的智能化数控冲床系列装备，实现大吨位高精度智能数控冲床的产业化，掌握核心技术，打破国外数控冲床装备市场的垄断地位，带动我国数控冲床行业向着高技术含量方向发展。具体关键技术如下。

3.1 冲压设备的智能化数控集成系统关键技术

采用的智能化数控集成系统主要是采用独立的控制算法，内置的逻辑控制和硬件配置，来满足冲压设备的数控化控制要求，同时支持远程通讯，吨位检测，模高调整，变频器通讯和模拟量控制切换，变频器参数一键打包等功能；配置无线通讯模块，可对现场使用的冲压设备进行实时的数据采集；系统与上位机显示器采用专用的通讯协议，数据传输快，可实时显示目前的运行状态。

3.2 智能控制集成系统关键技术

在工业企业网络中，主要有DCS、PLC、IPC三种类型的系统，其中，用到最多的就是PLC可编程控制系统，PLC系统主要由PLC为中心，该系统主要由数台冲压机械设备通过RS232/RS485与SCADA监控软件及组态工具软件或多台PC机内装HMI人机界面软件而形成的工作站相连接，形成CIP通用工业协议，具DeviceNet/controlNet/Ethernet三层结构。所以在高端智能冲压设备中引入无线数据通信将成为一种主流，无线数据通信主要分为两种，其一为短距离的无线数据通信，主要用于传感器以及完成现场的数据采集；另外的长距离的无线数据通信主要应用于远程测控中心和用于管理部门的多媒体集中监控、远程诊断、远程维修服务等。同时集成技术也要贯彻在高端智能冲压设备种种行动之中，包括研发、设计、工程实施、运行维护和周期管理。高端智能冲压设备经过系统集成和智能化控制，最终形成CIMS计算机集成制造系统，这将是工业现代化与智能化融合的高级目标，也是这项技术对高端智能冲压设备的追求。

3.3 冲压设备性能检测系统

数控冲压设备普遍具有往返工作频率快，冲孔误差小，公称力大等特点，所以对数控冲压设备的性能进行测试的难度非常的很大，截止目前，在国内对工作中的数控冲压设备和普通冲床进行性能检测还没有一种相ν晟频姆椒āO衷诖蠖嗍的压铸公司都是根据工作人员的经验来检测，或者是通过某一方面性的性能检测来对数控冲压设备的精度做出检测，这种方式称为静态检测法，但是这种方法效率非常低下，同时存在很多弊端和不准确性，并且数控冲压设备的静态与动态特性差异非常的大，所以这种检测手段有很大的缺陷。

针对上述问题，该项目主要参与研究与开发，并且设计一种自动化控制装置，用于对高速运动中的数控冲压设备进行动态检测，并进行分析和研究。该自动化控制装置通过运用加速度传感器、力传感器、速度传感器等传感器，将运动中的冲床冲头的加速度、力和速度等数据信号通过A/D转化器送入上位机相应的地址栏中，再通过上位机WINCC软件中的控件/Winee Funetion Trend Control，利用VBS动作调用相应地址栏中的数据绘制相应的曲线，通过上位机的监控软件对所绘制的曲线进行分析与反馈，实现一个简单的闭环控制系统。

3.4 传感器关键技术

本项目使用的可测试的光电安全开关结合安全控制器LE20，可构成复杂的安全保护系统。数目和功能视复杂程度而定。最简单的保护系统包括发射器和接收器，一旦光束被遮断，机器的危险动作就会被立即停止。在本项目的配置中，整个系统是一个光电安全开关串联装置，包括三套发射器/接收器，一个安全控制器LE20和四个屏蔽传感器（Muting Sensors）。这套系统能分辨出是人还是物料进入危险区。因此，当有人进入危险区时，危险动作会被立即停止；但当物料进入时，则不会有影响。

4 结束语

本项技术研究以APE-600吨数控冲床为设计改进对象，通过冲压设备的高端智能装备的研发、设计、制造和应用等方面，把高性能冲压设备的智能化、数控化与自动化技术相结合。使冲压设备具备有感知、分析、决策和控制功能，实现冲压设备的高速化、精密化、智能化、网络化、数控编程自动化、功能复合化、极端化（大型化和微型化）、成套化自动生产线、绿色设计与制造等等方面。为中国智造做出贡献。

参考文献

[1]舒晓模.冲床模高计数装置及其应用技术研究[D].宁波大学，2013.

[2]边起.冲床自动步进送料控制系统研究与开发[D].浙江农林大学，2013.

[3]秦为前.高速冲下死点精度的保障技术研究[D].南京理工大学，2012.

[4]王为达，樊瑜瑾，槐建明，等.经济型数控冲床PLC控制系统的研究[J].工业仪表与自动化装置，2013，4：34-40.

数控冲床篇2

随着科技不断发展，计算机在机械辅助设计上的应用，现代cad/cam、fms、cims都在数控技术上得到广泛应用。数控机床自1952年在美国成功研制以来先后经历了五个发展阶段。随着微 电子 和计算机技术的日益成熟，推动了我国数控技术的发展，国产数控系统相继开发成功，使我国数控机床在品质上、性能上得到了保障。由于数控机床有着对工件改型的适应性强、加工精度高、提高生产率等特点，因此在各领域得到了推广应用。

数控技术在钣金机床上得到了广泛应用，它解决了钣金加工中存在的零件精度高、形状复杂、批量大等 问题 。数控钣金机床包括数控剪板机、数控激光切割机、数控冲床、数控弯板机、焊接机、火焰切割机等。它们在生产中的应用大大提高了钣金加工能力、使钣金件在质量上、产量上得到保证，同时也大大的降低了工人的劳动强度。

剪板下料在钣金加工过程中是第一道工序，下料的准确度直接 影响 后面工序的加工质量，数控剪板机的应用保证了下料的尺寸及下料对角线的工差。数控剪板机是由数控装置、伺服系统、测量装置及机床组成。伺服系统是由三部伺服电动机和伺服驱动装置组成。机床前定位有两部伺服电机，通常一台主电机单独工作，加工范围2—500mm,如加工斜边则副电机工作,数控系统给出两个不同的指令形成斜边。后定位有一部伺服电机，主要加工大板面的产品，加工范围150～4000mm 。如上海产qc12k系列数控剪板机配备瑞士cybelec  dnc60系列可储存36个顺序，内部存储记忆量100个顺序。

s冲压是钣金加工中一个重要环节，数控冲床可以代替过去三台冲床的加工能力。大大提高了生产率。数控冲床是一种用途广泛的机床，有单冲头和转塔两种。本文以cnc1000型为例，该机床产地意大利。属于c型结构的机床，加工范围：1270×1000mm，转塔有19个模具工位，分上下两部分分别装模具的凸模和凹模，凹模外部尺寸直径25.4mm、47.62mm、88.9mm、125.43mm、158.4mm、210.00mm，数控冲床一般有x、y、z三轴。x轴是机床0度方向，y轴是机床90度方向，z轴安装在转塔上是控制模具角度的装置。

机床操作者根据零件图和工艺要求确定加工方案编写程序单。操作者通过机床的操作面板，在edit方式直接将程序写入程序内存中；随着cad/cam和cims机术的发展，操作员可以通过计算机相关软件将图形输入到计算机内生成程序，拷入磁盘通过磁盘驱动器输入数控系统。还可以用计算机与数控系统串行的 方法 输入。数控冲床的编程指令分为g代码m代码，g代码是用来指令机床进行加工运动和插补方式的功能。如g91增量命令、g90绝对命令、g29弧形冲孔、g68步冲园弧。m代码是指令机床做一些辅助动作的代码。如m30程序停止。检验程序正确后，松开卡钳放入工件关闭卡钳。起动油泵及冲头执行程序完成加工。

数控冲床具有以下特点：

（1）全自动集中润滑；

（2）冲床模具自动冷却和润滑

（3）液压超载保护器屏幕显示和自动重新设置；

（4）配备有气动/液压操作可变压力板料夹；

 (5)可全面支撑大型板料的特大工作台；

 (6)高准确性，高速低噪音的液压数控冲床；

 (7)能简易进行模具更换和安全连锁的滑动工作台；

 (8)聚氨脂自由滚珠装置，防止材料表面划伤。

数控冲床加工工艺具有以下特点：

加工精度高。孔边距工差0.2mm，孔距工差0.5mm/m。

由于转塔上装有多种模具，使得工件一次装夹即刻完成全部加工 内容 。

机床可对工件单独加工或用群命令g98对工件批量加工，提高生产率。

工件在经历了下料、冲压两道工序后到达折弯工序。数控弯板机有着普通机床无法比拟的优点。如casprini产地意大利，西门子数控系统，输入 方法 为手工编程，（1）通过控制面板直接输入板厚、模具号、抗拉强度、x轴尺寸、角度、工件长度、行程高度来完成编写。（2）对于一些形状复杂精度要求高的工件通过控制面板输入2d或3d图形，板厚，模具号利用人机对话的功能确定折弯顺序生成程序。程序生成后存放在程序缓充区内，如今后还要使用则存放在机床内存内，程序如需大量反复使用则要通过专用磁盘拷出备份。数控弯板机通常有前后两个拖料架，由数控系统控制根拒折弯角度确定拖料架仰起高度，这样就减轻了操作者的劳动强度。普通的数控弯板机有两个伺服电机驱动机床的x轴、y轴。检测组件采用光栅尺，感应同步器，编码器等通常安装在机床的丝杠上，检测反馈装置将丝杠的位移量转换成电信号，并且反馈给数控装置，如果与指令值有0.02mm误差，则控制丝杠做出调整。高性能的弯板机在x轴两边各安装一个电机，使x轴可以加工斜边。在轴上各安装一个电机可加工两边不同角度的工件。在后挡板下面增加一个电机使后挡板可以上下移动更方便了操作加工。普通的上动式弯板机由于液压系统在机床上面长期的使用造成下模弯曲，因此数控弯板机在机床下放安装一套液压系统，当上下模相互工作时该系统对下模施力减小下模的变形，延长下模的使用时间。

数控弯板机的特点：

（1）程序建立后可自动或半自动工作，程序自动循环使工件一次加工完成从而改变了半自动加工时工件批量大、工序复杂的不便。

（2）数控系统自动 计算 油压避免超压对机床造成损坏。

（3）2d、3d图形输入功能的引入方便了复杂工件的加工，提高了加工效率。

（4）各种装置的增加改进了加工工艺，减小了操做者的劳动强度。

数控冲床篇3

关键词 C620车床；数控化改造

中图分类号：TG519.1 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）15-0146-01

就现在来看，中国机床设备数控制造装备率小于30%。而且很大一部分结构存在问题，如：机构比老化、闲置或淘汰，全部都依赖于购买新的数控机床代替，而购买则需要巨额资金，对于旧机器不合理的利用也是一种资源的浪费，这显然是不符合中国国情。因此，利用数字技术对现有机床进行改造，是一个国家的需要和行业政策和可行的途径。本文对C620车床机械系统进行的经济型数控化改造这一课题来做一简要探讨。

1 机械系统的改造设计方案

1.1 主传动系统的改造方案

主轴的主要作用是负责数控机床精度的准确性，是十分重要的组成部分。在主轴上增加交流异步电动机变频调速，加工精度提高的同时也实现了主轴自动无级变速，从而省去了机械换挡的麻烦。数控车床的改造采用异轴安装，在数控车床主轴上安装一个主轴脉冲编码器，是为了在加工螺纹时，防止同轴装时的加工零件无法穿出车床主轴孔。由于异轴安装会显示出主轴的位置信号，所以，在进行安装时，要特别留意主轴脉冲编码器的引出轴与车床主轴之间要达到无间隙柔性联接传动（其比例为1：1），同步齿形可以很好的做到这一点。车床主轴在使用过程中是具有限制的，以主动轴脉冲发生器的最高限速为准，不能超过其最高转速。

脉冲编码器联接方式的步骤如下：交流主轴电动机通过带轮把运动传给主轴，主轴的运动经过同步带轮1和同步带轮2以及同步带带动脉冲编码器，使其与主轴同速运转，脉冲编码器用螺钉固定在主轴箱体上。

一般在改造卧式车床数控化时，机械改造的工作量大，保留机床上的主传动和变速操纵机构，可以大大的减少其工作量。主轴的正反转和停止功能，可以通过数控系统来控制。单速电机可以使用2～4速的多速电动机来替代；多速电动机的控制可通过主轴电动机利用交流变频器来实现，可满足其要求最终达到无级变速的目的。通过实际操纵，证明变频器在工作的过程中，如原有电动机工作的频率在70 Hz以下，就无需更换，但前提是变频器的功率大于电动机。

上述例子中，在进行有级变速的时候可以用YD系列7.5 kW变级多速三相异步电动机（此款机器由浙江超力电机有限公司而产）来实现2～4档变速；采用无级变速的前提是加装交流变频器，推荐使用烟台惠丰电子有限公司生产的F1000―G0075T3B这个型号的，再配以7.5 kW电动机。

1.2 换装自动回转刀架

能帮助数控提高机床加工精度并可以一次性的完成多道工序，其型号为LD4B―CK6140的四工位立式电动刀架是一款比较好的设备和选择，这款设备生产于常州市宏达机床数控设备有限公司，可以很好的完成手动刀架转换自动回转刀架。而数控系统可以帮助自动换刀时电路配置的需求。

1.3 螺纹编码器的安装方案

螺纹编码器，也可称为主轴脉冲发生器或圆光栅。在进行螺纹加工时，数控车床要安装主轴脉冲发生器来反馈车床主轴的位置，且与车床主轴同步转动。以下举例说明。

改造后的车床，可加工导程最大不超过24 mm的螺纹，Z向的进给脉冲当量是0.01 mm/脉冲，螺纹编码器每一转，都不能少于24 mm/（0.01 mm脉冲-1）=2400脉冲的输出量。因编码器的输出有出入（相位差为900的A、B相信号），可将A、B经逻辑异或后获得2400个脉冲。可将A、B经逻辑异或后获得2400个脉冲（一转内），这样编码器的线数可降到1200线（A、B信号）。还要注意，要使重复车削同一螺旋槽时正常工作，编码器还需要输出每转一个的零位脉冲Z。

按照以上的要求，以下举例选择的是型号ZLF-1200Z-05VO-15-CT的螺纹编码器，来自于长春光机数显技术有限公司。电源电压+5 V，每转输出1200个A/B脉冲与1个Z脉冲，信号为电压输出，轴头直径15 mm。

在螺纹编码安装中，常见的安装方法分同轴和异轴安装。同轴安装，即指在主轴上直接安装上编码器，与主轴同轴，虽然这种方式快速简单，但缺点却是很容易造成主轴通孔的堵塞。异轴安装，即指在主轴箱的后面安装编码器，位置最好在主轴同步旋转的输出轴上，如主轴上没有同步轴，则可以使用同步齿形带和主轴进行联接（转动比为1：1）。此时的编码器轴头必须要无间隙柔性联接安装轴，这是需要注意的一点，并且主轴的最高转速要控制在编码器的最高许用转速内。

1.4 进给系统的改造与设计方案

数控系统发出的脉冲指令由数控机床的进给传动系统接受并放大和转换后驱动机床运动之星件完成预期的运动。刀架横向（X轴）移动由横向进给传动系统带动，它控制工件的径向尺寸；轴向（Z轴）运动由纵向进给装置带动，它控制工件的轴向尺寸。

1.4.1 进给传动链

横向进给（即X向）是由步进电动机及其减速箱传动的（步进电动机装在床鞍后面），进给传动系统包含：步进电动机、纵向丝杠副、同步带、横向丝杠副。

1.4.2 滚珠丝杠螺母副的选用

为保证数控机床高的加工精度，其进给传动系统要求有高的传动精度、高的灵敏度（响应速度快）、工作稳定、有高的构件刚度及使用寿命、小的摩擦及运动惯量，并能清除传动间隙。

1.4.3 设计方案的过程

1）将挂轮上的齿轮全部拆除，找出主轴的同步轴再进行螺纹编码器安装。

2）先拆除进给箱总成，再安装纵向进给步进电动机和同步带减速箱总成（须在原来的位置上安装）。

3）先拆除快走刀齿轮条和溜板箱总成，然后安装纵向滚珠丝杠的螺母座托架（须安装在床鞍下面）。

4）先拆除四方刀架和小滑板总成，然后在中滑板上方安装四工位立式电动力架。

5）先拆除中滑板下的滑动丝杠螺母副，再锯断滑轮丝杠靠刻度盘一段（长216 mm）并保留，将刻度盘上的手柄拆掉，同时保留刻度盘附近的两个推力轴承，最后将滚珠丝杠副换上。

6）将横向进给步进电动机通过法兰座安装到中滑板后部的床鞍上，并与滚珠丝杠的轴头相联。

7）将三杠（丝杠、光杠和操纵杆）拆除，更换丝杠的右

轴承。

2 结束语

我们将生产实训中使用的一台C620车床机械系统通过数控化改造后与新购置的机床进行比较，改造费用方面能减少60%到80%，十分节省。尤其在大型、特殊机床尤为突出。大型机床改造的费用，只需新购机床总费用的1/3，且交货时间短。

参考文献

数控冲床篇4

关键词： 数控机床，单片机数控系统，改装设计

第一章 概述

机床作为机械制造业的重要基础装备，它的发展一直引起人们的关注，由于计算机技术的兴起，促使机床的控制信息出现了质的突破，导致了应用数字化技术进行柔性自动化控制的新一代机床－数控机床的诞生和发展。计算机的出现和应用，为人类提供了实现机械加工工艺过程自动化的理想手段。随着计算机的发展，数控机床也得到迅速的发展和广泛的应用，同时使人们对传统的机床传动及结构的概念发生了根本的转变。数控机床以其优异的性能和精度、灵捷而多样化的功能引起世人瞩目，并开创机械产品向机电一体化发展的先河。数控机床是以数字化的信息实现机床控制的机电一体化产品，它把刀具和工件之间的相对位置，机床电机的启动和停止，主轴变速，工件松开和夹紧，刀具的选择，冷却泵的起停等各种操作和顺序动作等信息用代码化的数字记录在控制介质上，然后将数字信息送入数控装置或计算机，经过译码，运算，发出各种指令控制机床伺服系统或其它的执行元件，加工出所需的工件。数控机床与普通机床相比，其主要有以下的优点：1.适应性强，适合加工单件或小批量的复杂工件；在数控机床上改变加工工件时，只需重新编制新工件的加工程序，就能实现新工件加工。2.加工精度高；3.生产效率高；4.减轻劳动强度，改善劳动条件；5.良好的经济效益；6.有利于生产管理的现代化。数控机床已成为我国市场需求的主流产品，需求量逐年激增。我国数控机机床近几年在产业化和产品开发上取得了明显的进步，特别是在机床的高速化、多轴化、复合化、精密化方面进步很大。但是，国产数控机床与先进国家的同类产品相比，还存在差距，还不能满足国家建设的需要。我国是一个机床大国，有三百多万台普通机床。但机床的素质差，性能落后，单台机床的平均产值只有先进工业国家的1/10左右，差距太大，急待改造。旧机床的数控化改造，顾名思义就是在普通机床上增加微机控制装置，使其具有一定的自动化能力，以实现预定的加工工艺目标。随着数控机床越来越多的普及应用，数控机床的技术经济效益为大家所理解。在国内工厂的技术改造中，机床的微机数控化改造已成为重要方面。许多工厂一面购置数控机床一面利用数控、数显、pc技术改造普通机床，并取得了良好的经济效益。我国经济资源有限，国家大，机床需要量大，因此不可能拿出相当大的资金去购买新型的数控机床，而我国的旧机床很多，用经济型数控系统改造普通机床，在投资少的情况下，使其既能满足加工的需要，又能提高机床的自动化程度，比较符合我国的国情。1984年，我国开始生产经济型数控系统，并用于改造旧机床。到目前为止，已有很多厂家生产经济型数控系统。可以预料，今后，机床的经济型数控化改造将迅速发展和普及。所以说，本毕业设计实例具有典型性和实用性。

第二章 总体方案的设计

2.1 设计任务 本设计任务是对ca6140普通车床进行数控改造。利用微机对纵、横向进给系统进行开环控制，纵向（z向）脉冲当量为0.01mm/脉冲，横向（x向）脉冲当量为0.005mm/脉冲，驱动元件采用步进电机，传动系统采用滚珠丝杠副，刀架采用自动转位刀架。 2.2 总体方案的论证 对于普通机床的经济型数控改造，在确定总体设计方案时，应考虑在满足设计要求的前提下，对机床的改动应尽可能少，以降低成本。 （1）数控系统运动方式的确定 数控系统按运动方式可分为点位控制系统、点位直线控制系统、连续控制系统。由于要求ca6140车床加工复杂轮廓零件，所以本微机数控系统采用两轴联动连续控制系统。 （2）伺服进给系统的改造设计 数控机床的伺服进给系统有开环、半闭环和闭环之分。因为开环控制具有结构简单、设计制造容易、控制精度较好、容易调试、价格便宜、使用维修方便等优点。所以，本设计决定采用开环控制系统。 （3）数控系统的硬件电路设计 任何一个数控系统都由硬件和软件两部分组成。硬件是数控系统的基础，性能的好坏直接影响整体数控系统的工作性能。有了硬件，软件才能有效地运行。 在设计的数控装置中，cpu的选择是关键，选择cpu应考虑以下要素： 1. 时钟频率和字长与被控对象的运动速度和精度密切相关； 2. 可扩展存储器的容量与数控功能的强弱相关； 3. i/o口扩展的能力与对外设控制的能力相关。 除此之外，还应根据数控系统的应用场合、控制对象以及各种性能、参数要求等，综合起来考虑以确定cpu。在我国，普通机床数控改造方面应用较普遍的是z80cpu和mcs-51系列单片机，主要是因为它们的配套芯片便宜，普及性、通用性强，制造和维修方便，完全能满足经济型数控机床的改造需要。本设计中是以mcs-51系列单片机，51系列相对48系列指令更丰富，相对96系列价格更便宜，51系列中，是无rom的8051，8751是用eprom代替rom的8051。目前，工控机中应用最多的是8031单片机。本设计以8031芯片为核心，增加存储器扩展电路、接口和面板操作开关组成的控制系统。 2.3 总体方案的确定 经总体设计方案的论证后，确定的ca6140车床经济型数控改造示意图如图所示。ca6140车床的主轴转速部分保留原机床的功能，即手动变速。车床的纵向（z轴）和横向（x轴）进给运动采用步进电机驱动。由8031单片机组成微机作为数控装置的核心，由i/o接口、环形分配器与功率放大器一起控制步进电机转动，经齿轮减速后带动滚珠丝杠转动，从而实现车床的纵向、横向进给运动。刀架改成由微机控制的经电机驱动的自动控制的自动转位刀架。为保持切削螺纹的功能，必须安装主轴脉冲发生器，为此采用主轴靠同步齿形带使脉冲发生器同步旋转，发出两路信号：每转发出的脉冲个数和一个同步信号，经隔离电路以及i/o接口送给微机。如图2－1所示：

第三章 微机数控系统硬件电路设计

3.1微机数控系统硬件电路总体方案设计 本系统选用8031cpu作为数控系统的中央处理机。外接一片2764eprom，作为监控程序的程序存储器和存放常用零件的加工程序。再选用一片6264ram用于存放需要随机修改的零件程序、工作参数。采用译码法对扩展芯片进行寻址，采用74ls138译码器完成此功能。8279作为系统的输入输出口扩展，分别接键盘的输入、输出显示，8255接步进电机的环形分配器，分别并行控制x轴和z轴的步进电机。另外，还要考虑机床与单片机之间的光电隔离，功率放大电路等。其硬件框图如图3－1所示： 图3－2 8031芯片内部结构图 各引脚功能简要介绍如下： ⒈ 源引脚 vss：电源接地端。 vcc：＋5v电源端。 ⒉ 输入/输出（i/o）口线 8031单片机有p0、p1、p2、p3 4个端口，每个端口8根i/o线。当系统扩展外部存储器时，p0口用来输出低8位并行数据，p2口用来输出高8位地址，p3口除可作为一个8位准双向并行口外，还具有第二功能，各引脚第二功能定义如下： p3.0 rxd：串行数据输入端。 p3.1 txd：串行数据输出端 p3.2 int0：外部中断0请求信号输入端。 p3.3 int1：外部中断1请求信号输入端。 p3.4 t0：定时器/计数器0外部输入端 p3.5 t1：定时器/计数器1外部输入端 p3.6 wr：外部数据存储器写选通。 p3.7 rd：外部数据存储器读选通。 在进行第二功能操作前，对第二功能的输出锁存器必须由程序置1。 ⒊ 信号控制线 rst/vpd：rst为复位信号线输入引脚，在时钟电路工作以后，该引脚上出现两个机器周期以上的高电平，完成一次复位操作。 8031单片机采用两种复位方式：一种是加电自动复位，另一种为开关复位。 ale/prog：ale是地址锁存允许信号。它的作用是把cpu从p0口分时送出的低8位地址锁存在一个外加的锁存器中。 外部程序存储器读选通信号。当其为低电平时有效。

vpp：当ea为高电平且pc值小于0fffh时cpu执行内部程序存储器中的程序。当ea为低电平时，cpu仅执行外部程序存储器中的程序。 xtal1：震荡器的反相放大器输入，使用外部震荡器时必须接地； xtal2：震荡器的反相放大器输出，使用外部震荡器时，接收震荡信号； （2）片外三总线结构 单片机在实际应用中，常常要扩展外部存储器、i/o口等。单片机的引脚，除了电源、复位、时钟输入以及用户i/o口外，其余的引脚都是为了实现系统扩展而设置的，这些引脚构成了三总线形式： ⒈ 地址总线ab 地址总线宽度为16位。因此，外部存储器直接寻址范围为64kb。由p0口经地址锁存器提供16位地址总线的低8位地址（a7～a0），p2口直接提供高8位地址（a15～a8）。 ⒉ 数据总线db 数据总线宽度为8位，由p0口提供。 ⒊ 控制总线cb 控制总线由第二功能状态下的p3口和4根独立的控制线rst、ea、ale和psen组成。其引脚图如图3－3所示： 3.1.2 8255a可编程并行i/o口扩展芯片 8255a可编程并行i/o口扩展芯片可以直接与mcs系列单片机系统总线连接，它具有三个8位的并行i/o口，具有三种工作方式，通过编程能够方便地采用无条件传送、查询传送或中断传送方式完成cpu与设备之间的信息交换。8255a的结构及引脚功能： 1、8255a的结构 8255a的内部结构如图3－4所示。其中包括三个8位并行数据i/o端口，二个工作方式控制电路，一个读/写控制逻辑电路和一个8位数据总线缓冲器。各部分功能介绍如下：（1） 三个8位并行i/o端口a、b、c a口：具有一个8位数据输出锁存/缓冲器和一个8位数据输入锁存器。可编程为8位输入、或8位输出、或8位双向寄存器。 b口：具有一个8位数据输出锁存/缓冲器和一个8位输入或输出寄存器，但不能双向输入/输出。 c口：具有一个8位数据输出锁存/缓冲器和一个8位数据输入缓冲器，c口可分作两个4位口，用于输入或输出，也可作为a口和b口选通方式工作时的状态控制信号。（2） 工作方式控制电路 a、b两组控制电路把三个端口分成a、b两组，a组控制a口各位和c口高四位，b组控制b口各位和c口低四位。两组控制电路各有一个控制命令寄存器，用来接收由cpu写入的控制字，以决定两组端口的工作方式。也可根据控制字的要求对c口按位清“0”或置“1”。 （3） 读/写控制逻辑电路 它接收来自cpu的地址信号及一些控制信号，控制各个口的工作状态。（4） 数据总线缓冲器 它是一个三态双向缓冲器，用于和系统的数据总线直接相连，以实现cpu和8255a之间信息的传送。

参考文献：

[1]王润孝，秦现生.机床数控原理与系统.西安:西北工业大学出版社,2000

[2]李 华，mcs-51单片机实用接口技术.北京:北京航空航天大学出版社,1993

[3]李圣怡等，windows环境下软硬件接口设计.长沙:国防科技大学出版社,2001

[4]顾 京，数控加工编程及操作.北京:高等教育出版社,2002

[5]周伟平，机械制造技术.武汉:华中科技大学出版社,2002

数控冲床篇5

【关键词】钣金加工；数控冲床；加工设备

中图分类号：V261.2+8 文献标识码：A文章编号：

数控冲床（CNC）是一种装有程序控制系统的自动化机床，能够逻辑地处理控制编码或符号指令规定的程序，而使冲床按预先编辑程序运行并加工零件。数控冲床用于金属薄板零件加工，可以一次性自动完成多种复杂孔型和浅拉深成型加工。

一、数控冲床的钣金加工

1、数控冲床的加工方式

(1)单冲:单次完成冲孔，包括直线分布、圆弧分布、圆周分布、栅格孔的冲压。

(2)同方向的连续冲裁:使用长方形模具部分重叠加工的方式，可以进行加工长型孔、切边等。

(3)多方向的连续冲裁:使用小模具加工大孔的加工方式。

(4)蚕食:使用小圆模以较小的步距进行连续冲制弧形的加工方式。

(5)单次成形:按模具形状一次浅拉深成型的加工方式。

(6)连续成形:成型比模具尺寸大的成型加工方式，如大尺寸百叶窗、滚筋、滚台阶等加工方式。

(7)阵列成形:在大板上加工多件相同或不同的工件加工方式。

2、数控冲床特点

(1)全自动集中；

(2)冲床模具自动冷却和；

(3)液压超载保护器屏幕显示和自动重新设置；

(4)配备有气动/液压操作可变压力板料夹；

(5)冲床本身的精度高、刚性大，可选择有利的加工用量，生产率高；

(6)高准确性，高速低噪音的液压数控冲床。

3、数控冲床加工工艺特点

(1)使用方便，节省开模费用，数控转塔冲床(NCT)是集机、电、液、气于一体的压力加工设备，用于各类金属薄板零件加工，可在板材上进行多种复杂孔型加工、浅拉深成型加工，可以一次性自动完成零件的加工。数控转塔冲床是压力加工设备中最具生命力的一种。数控冲床不但可以按要求自动加工不同尺寸和孔距的不同形状的孔，也可用小冲模以步冲方式冲大的圆孔、方形孔、腰形孔及各种形状的曲线轮廓，同时也可进行特殊工艺加工，如百叶窗、浅拉伸、沉孔、翻边孔、加强筋、压印等。通过简单的模具组合，或者进行多坐标的联动，能加工形状复杂的零件。相对于传统冲压而言，节省了大量的模具费用，可以使用低成本和短周期加工小批量、多样化的产品，具有较大的加工范围与加工能力，从而及时适应市场与产品需求的变化。

(2)加工精度高，具有稳定的加工质量数控冲床冲切精度高，冲切毛刺小，工件平整度好，后续加工量少，废品率低，成形质量高，数冲的加工尺寸精度一般可达0.1mm，产品的尺寸一致性好。

(3)机床可对工件单独加工或用群命令对工件批量加工，提高生产率。数控冲床的加工速度快，一般的液压式设备冲程率可达500～600次min，有的甚至高达900次min，最大定位速度可达100mmin以上。对于大尺寸板材基本可达一次加工就能完成而不像传统的加工，需多工序，在很多不同的设备上加工。这样由于减少了中间环节，减少了后处理工序，减少了模具设计等，且通过简单的模具，数控集成式的加工，大大节约了劳动力，降低了成本。

(4)加工零件改变时，一般只需要更改数控程序，可节省生产准备时间。

(5)对操作人员的素质要求较高，对维修人员的技术要求更高。

二、数控冲床钣金加工CAD/CAM系统设计

数控冲床钣金加工CAD/CAM系统的工作流程从系统中直接设计和绘制图形或与AutoCAD、Protel或CAXA等图形文件进行数据交换装入图形开始，然后对图元对象实体建模，数据处理流程图如图1所示，设计中主要问题处理如下：

图1 数据处理流程图

1、模具自动匹配

如果冲压对象是垂直线或者水平线，在冲压模具库中寻找模具长或宽不长于直线的方模具，从所有满足条件的方模具中选择模具沿着冲压方向长宽比最扁的模具；如果是矩形对象，首先在模具库中搜索长宽正好相等的模具，若没有，则按照直线方式对4个边依次匹配。

2、夹钳位置设定与干涉检查

钣金加工中，要防止夹钳被冲。在CAD中，检查夹钳是否被冲压过程损坏，需要检查夹钳外形是否与模套产生相交，而不是考虑是否与模具相交，如图2所示。夹钳干涉检查具体步骤如下:1)依次提取每一个冲压孔，在模具库中搜索到对应模套尺寸。2)依次检查各个模套曲线与每一个夹钳曲线是否相交，相交表示产生了干涉。

图2 夹钳位置与干涉检查

3、冲压规避规划

由于多模位模盘尺寸很大，夹钳很可能在行走过程中与模盘干涉。在CAD系统中需要设定行走，依次检查各个行走路径是否经过行走。如图3所示，圆形模盘就是冲压，虚线所示的冲压路径A到B横穿模盘，夹钳沿这个路径行走会与模盘干涉。该系统将行走路线改为ACDB进行避让。

图3 冲压规避规划

4、不规则曲线内阵列冲压计算

在任意不规则曲线内部进行阵列填充冲压，填充的方式有矩形阵列和梅花阵列2种，如图4所示，解决步骤如下:1)首先计算此任意曲线的上下左右的边界；2)X方向按照阵列的X间距，Y方向按照阵列的Y间距将边界外扩；3)生成在此边界范围内的所有阵列冲压点；4)针对每个生成的冲压点，计算是否在用户指定的不规则曲线内部，删除所有不在曲线内部的冲压点。使用点是否被多边形包含的算法解决。

图4 不规则曲线内阵列冲压计算

三、数控冲床钣金加工常见问题处理

1、压伤

引起压伤的原因有：刀具带料、有磁性、刀具有杂物、程序不合理、刀具干涉、刀盘转塔中有杂物、刀具的间隙等。处理的方法有：检查刀具上下模是否有铁屑杂物，如存在铁屑杂物可用碎布清理干净；根据板材厚度选择合适下模间隙，长时间在用刀具和研磨过的刀具都要退磁；来料表面有杂物，用碎布和气枪清理干净；组合刀具冲切方孔时，选用最合适的相近刀具。

2、划伤

引起划伤的原因有：模具划伤、人员上下料摆放时造成的划伤、来料带有划伤。处理的方法有：调整刀盘里的毛刷，厚板要用硬毛刷，特殊成型刀具下模较高，要把毛刷抬高；来料不良的有拉丝、烤漆、划伤等，就烤漆而言，应根据烤漆位置及划伤的严重性，再决定是否采用；而对于划伤，应拒收。锉毛刺不准把工件垒在一起，工件不准在硬板上拖动；上下料时，两人必须同时垂直抬起，垂直放下。

3、变形

引起变形的原因有：制程变形、模具相隔太近有干涉、模具下模过矮、冲切位置与夹爪太近。处理方法：（1）冲制网孔尽量用多孔刀或改用普加工，冲制时从外到内加工，隔行加工。整板下料分两次加工，先加工夹爪边的，然后，把材料转180°加工剩余部分；改变加工顺序先切边再冲网孔。（2）二次加工尽量少装内圈A工站，冲切位置与夹爪位置保持一定距离，夹爪高度不宜过高或过低，要与毛刷平齐。（3）下模加高，较高下模的刀具尽量远离其它的模具安装，不能把两个高的下模装在一起，两特殊成型相隔很远会有干涉，要考虑先冲好一把刀和避位位模。

结束语

数控冲床是高速高精度的钣金冲压设备，以其生产周期短、灵活性大、生产效率高等优点，在钣金加工领域占有越来越重要的优势。合理应用数控冲床的各类功能，不仅最大限度地减少辅助加工时间、提高材料的利用率，而且降低产品的加工成本、提高其市场竞争力，在机械制造加工业中发挥着越来越重要作用。

参考文献

[1] 刘亮. 钣金设备的发展趋势及新型钣金工具和设备介绍[J]. 汽车维修与保养. 2009(06)

[2] 杨春花. 数控车床加工编程典型实例[J]. 科技信息. 2010(17)

数控冲床篇6

----控制方式：凸轮方式 

----制造厂商：德国HAAR公司 

----原机床控制系统：SIEMENS工控机 

----现机床控制系统：SIEMENS 840D数控系统 

----现驱动系统： SIEMENS 611D 

----该机床是该制盖容器有限公司1988年从香港买进，改造之前已运行将近十年，由于控制系统不稳定，又无备件，因此决定改造。双方商定将原机床所用数控系统和驱动系统全部去掉，采用SIEMENS的840D数控系统及611D驱动系统。 

----该机床用于生产易拉罐上盖，使用铝合金材料，共有X、Y及主轴三个轴。X、Y轴用来定位铝片，主轴用来控制冲头，冲头上有七个模具，即每冲一次产生七个盖子，由于铝质材料薄且轻，所以该机床控制方式与普通冲床相比有其特殊性，归纳如下： 

冲头位置判断采用绝对位置编码器，而不是机械凸轮或感应开关。用于确定冲头的位置，决定送料时刻、吹气时间、是否有盖子通过以及下模润滑时间。 

当上下模离开时，七个模具旁的气嘴必须同时吹气，将盖子吹走，同时系统必须确认盖子是否已被吹走，如果没被吹走，必须立即停机，否则模具将被损坏。随着主轴速度的提高，对系统控制时间的要求越严。此功能称为掉盖模具保护功能。 

盖子被吹出后，通过接盖槽进入下一道工序。由于接盖槽有时会阻塞，因此系统必须及时作出反应，避免模具损坏。此功能称为塞盖模具保护功能。 

冲压速度为150～200次/分。 

吹气时间及时机必须准确，否则将出现盖子不能掉入接盖槽或盖子不能被吹出，造成机床加工经常中断，从而影响生产效率。 

下一道工序出现故障时，机床必须自动停止加工，当故障消除时，机床能自动重新启动。 

数控冲床篇7

关键词：动力电网；干扰；数控机床

中图分类号：C37 文献标识码：A

1、我国数控机床的发展现状

目前，我国既是最大的机床消费国，并且也是最大的机床生产国，全球每消费十台数控机床，便大约有五台机床是我国消费的。从总体上来看，与传统先进国家相比，我国在数控机床领域仍然存在着较大的欠缺。

1.1增长速度

2006年至2009年期间，我国数控机床的销售有34％的增长率，根据机床工具工业协会的预测可知，我国机床产业销售收入在“十二五”期间为10％的增长率，在2015年其销售收入会高达7000亿元，在2020年会高达10000亿元；

1.2、经济效益

于2010年，根据行业累计完成情况，我国数控机床的工业总产值较2009年同比增长40.6％，而产品销售产值较2009年同比增长41.4％，并且工业产品的销售率也上升至98.2％。其中，数控机床的产量有着明显的提高，同比增长分别为66.7％和33.1％。机床工具产品再创新高，有着62％的同比增长百分率。近年来，金属加工机床的销售产值与日俱增，大约有着70％的国产机床市场占有率。

2、常见的几种电网干扰对数控机床的影响

电网干扰主要有以下3种；谐波干扰、电网电压波动干扰、大电感引起的干扰。

2.1、谐波干扰及地线

随着电力电子器件在各行各业的广泛运用，非线性负荷数量与日俱增，这些非线性负荷产生的谐波电流会危害其周边设备的正常运行。在生产过程中由于电火花、电炉、高电源、中频电源、软启动控制器、变频器等非线性负荷的使用，在电网中造成系统电压严重畸变，产生严重的不良后果。谐波的产生，使用电设备效率降低，威胁电气设备的正常运行，导致继电保护和自动装置误动作，干扰通讯系统，烧毁电器元件及设备。因此，滤除谐波干扰，会使数控机床的安全可靠性和使用效率得到提高。数控机床一般都要求有严格的接地要求，地线设计是数控机床抗干扰中的一个十分重要的因素。地线在实际工作中往往被忽视，直到数控机床调试和使用时，才认识到它的重要性。地线的布置和安装工艺的好坏，都会影响电源电平的波动。地线又与所有元器件都有通道联系，干扰进入地线后，就会传递到所有元器件上。因此地线安装及布置的好坏，直接影响系统抗干扰的能力。

2.2、电网电压波动干扰

无论是进口的还是国产的数控系统，都要求有具体的输入电压允许范围。使用24V直流供电的系统电源板，要求输入动力电压范围为380±15%，即323～437V。超压或欠压范围都会引起系统电源板中电压监控报警，从而停止工作电压输出。如我单位生产一台数控立式铣钻床BVDM400X8/20L-NC，采用西门子840DSL系统，X、U、Z、W、C五轴三联动，全闭环控制。开始时，这台数控立式铣钻床不知为什么会自动停下来，显示电压低，万用表测量进线电压正常，也没有发现问题，认为可能是铣钻床电控部分导线虚接，就紧了紧接线端子的螺丝，送电后设备运行正常，后来又出现几次自动停车现象，通过观察发现，只要车间的大型设备启动，它就会停车，用动力检测仪检测发现电压波动太大。经过与西门子厂家交流沟通，厂家提出加一台隔离稳压变压器，在加了一台隔离稳压变压器后，这种故障现象就再也没有发生过。由于电压表测量的仅是电压有效值，所以用一般的电压表、万用表不易发现这种波动干扰源。要检查这种干扰信号必须用专用仪器(动力检测仪)和有存储功能的示波器才能检测出来。

2.3、大电感引起的干扰

动力电网的另一种干扰是由大电感引起的。较大的电感在断电时要把存储的磁能释放出来。在电网中形成高频高峰值脉冲，它的产生是随机的。由于工厂中变压器、电机使用很普遍，因此产生的这种干扰脉冲也是常见的，尤其应给予注意。检测也需用动力线检测仪或存储示波器。由于这种干扰脉冲频率很高（一般高达1100Hz），对于计算机控制系统，不会引起电源监控板反应，所以通常没有电源板停止工作的特征，干扰脉冲会通过供电线路串入计算机总线，引起时序错误导致数控中央处理器或可编程控制器停止运行。而故障现象的细节特征又因干扰脉冲的幅度、出现频率程度不同而不一样。当干扰脉冲幅度不够高时，可能会对数控系统没有影响，如果数控系统或可编程控制器抗干扰能差，就会出现停机故障，这时很容易会认为是这块电路板故障引起的，其实是由于这块电路板抗干扰能力差引起停机。如果动力电网的干扰脉冲幅度足够引起停机故障（这种干扰只是偶然发生），也会表现为可恢复停机故障。即断电重新启动就可恢复工作。

3、减少电网干扰，可采取的措施

(1)克服电网脉冲干扰的方法很多，最根本的方法是消除干扰源。这就要对各种产生干扰源的电力设备进行改造。在直流电路中可采用二级管续流，在交流电路中对一般电感器也可采用并联电阻续流，对交流电机、大型交流接触器，可采用RC阻容抑制电路。在数控伺服系统中都是将交流电整流成直流电再进行逆变，这样一是使电动机与电网隔离，二是还可在直流电路中加入续流二级管。

(2)要想消除电网中的干扰对数控机床的影响，通常的办法：一是将数控机床集中，采用单独的供电线路实行无干扰动力电网供电；二是采用变压器隔离法（也叫隔离变压器）来减弱干扰脉冲对数控的影响。这一方法的原理是利用变压器的感抗与信号频率有关的特性。由于干扰脉冲的频率比50Hz交流电高得多，所以变压器对它的传输功率相对小得多。

(3)此外还可以采用电容对干扰脉冲滤波。在直流电路中一般装有大容量的滤波电容。这种电容通过常是电解电容，它的结构使它具有较大的电感，对高频脉冲反应就比较迟钝，需要进行无感电容进行补偿。

(4)采用谐波滤波器滤波。有源滤波器是消除系统谐波较有效的解决方案。有源滤波器是由IGBT管构成的三相并联变流器经由串联电抗器并联在电网上，通过实时检测，有源滤波器向供电系统注入补偿电流，该补偿电流与负载电流中的谐波电流大小相等，方向相反，互相抵消，实现滤除谐波的功能，保证最终流入系统电流是正弦波。

(5)采用无感电容对干扰脉冲滤波。在直流电路中大量的滤波电容，具有较大的电感，对高频脉冲反应迟钝。如果并接上无感电容，如前文提到的我们在系统输入动力线间加的2.2μF瓷片电容就能滤除干扰脉冲。

(6)利用屏蔽减弱电磁波干扰。电磁波干扰，如果采用了严格的接地要求，加上数控机床机箱和电柜形成了双层屏蔽，一般情况下是可以抑制的，但是在安装及日后的使用中要注意检查及测量接地阻值，使其达到国家规定的标准。

(7)保证“接地”良好。“接地”和“接壳”是数控机床安装中一项关键的抗干扰技术措施。往往在设计和制造时期，不被重视，直至调试使用时才认识到它的重要性。地线的设计和安装工艺影响“地电平，的穿坏。电网的许多干扰都是通过“接地”这条跨年对机床起作用，尤其有线干扰信号。至于无线电波的干扰能力，也与“接壳”和“接地”有关。

(8)其他因素干扰。有些干扰是机床制造厂装配工艺的问题，如：接地点选择不当；屏蔽线处理不当；接触不良，导线虚焊等。另外周围的环境影响也是不可忽视的。

参考文献

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[3]魏领会.数控机床可用性耦合建模及影响度分析[D].吉林大学，2011.

[4]张志军.浅谈数控机床对工作环境的要求[J].广西轻工业，2009，05:47+88.

数控冲床篇8

关键词 数控车床 梯形螺纹 换刀精车

中图分类号：TG659 文献标识码：A

目前数控机床从业人员普遍认为数控车床只能加工三角螺纹和小螺距螺纹，对于较大螺距的梯形螺纹也只能进行粗加工和半精加工。因为数控加工梯形螺纹过程中，刀具磨损或者强度不够而损坏时无法保证零件的尺寸精度和图纸要求需更换刀具，而数控车床在螺纹加工过程中刀具位置发生变化螺纹起点也发生变化，所以不能用来精加工。

1梯形螺纹加工时换刀具螺纹不乱纹的必要条件

无论是应用普通车床还是数控车床进行螺纹梯形螺纹车削，都要满足以下两个条件进行切削加工：

（1）螺纹的车削加工时，螺纹的螺旋线按照车床主轴旋转一周，刀具纵向移动一个螺距或者导程的规律进行螺纹加工。

（2）更换螺纹刀具后，在刀具刀位点统一的前提下，每次车削与粗车时起点一致就不会产生乱纹现象。

2数控车床车削螺纹的加工原理

数控车床进给系统和普通车床进给最大的区别是，主、进给传动分离。数控车床的主传动与进给采用了各自独立的伺服电机，使传动链变得简单，可靠，同时各电机即可单独运动也可实现多轴联动。所以，数控车床车削螺纹时，溜板箱上的纵向丝杠和螺母是由该轴的伺服电机直接进行驱动的。传动过程如下：主轴主轴脉冲发生器数控系统；电机（或带有机械接口――纵向长丝杆、螺母）滑板箱刀架。

通过其传动途径可以看出，数控车床车削螺纹时，不是像普车那样通过主轴到溜板箱一系列传动链所控制，而是由数控系统驱动电机进行控制的。设计者为了保证数控车床在车削螺纹时有固定的起刀点和退刀点在主轴上安装了光电脉冲编码器，从而保证数控车削螺纹时通过与数控系统协调工作，使其能够准确实现刀具运动要求。原因是，光电编码器的电压是由数控系统提供的，当与数控车床主轴同步转动的中心旋转一周时，光电编码器可发出两路或者多路脉冲信号：一路是一个脉冲数所表示的定位脉冲，用来控制螺纹车削时的起刀点，保证了螺纹加工过程不会乱纹；另一路是与定位脉冲信号相同的螺纹加工时的纵向进给脉冲信号，即主轴每旋转一周时发出数控所要求的脉冲信号，用来控制所加工螺纹的螺距或者导程的大小。正因为如此，数控车床车加工螺纹是根据机床主轴每旋转一周，刀具纵向移动一个螺距或者导程的规律而加工出来的。所以每一把成型的螺纹刀具只要刀位点一致就不会出现乱纹现象。

3数控车床的换刀原理

首先根据加工工艺我们为了便于控制每一把数控车刀在加工时的先后顺序、位移、起始位置及规定路线，须在加工前进行对刀，从而建立工件坐标系，使每一把刀具刀位点通过系统补偿都能重合在工件坐标系的原点。进而可以得出，每一把成型的梯形螺纹刀具在刀具刀位点统一的前提下，每次车削螺纹的起刀点一致，所以精加工梯形螺纹而不会出现乱纹。

4梯形螺纹车削时主轴转速的选择

在数控车床上车削梯形螺纹零件时、采用高速车削不能很好的控制和保证零件的表面粗糙度，不能够满足零件图纸要求，低速车削生产效率较低，提高加工成本，而加工过程中从高速直接变为低速时则会使梯形螺纹产生乱纹现象。为避免这一现象发生，变速车削时的乱纹问题可以通过简单方法解决，粗车梯形螺纹时首先采用高转速进行车削，在用转速来精车修光。从而，既保证了梯形螺纹的尺寸精度和表面粗糙度又提高了生产效率。

5梯形螺纹车削时常用进刀方法分析

直进法：螺纹车刀X轴方向间歇车削至螺纹底径。此方法切削梯形螺纹时，螺纹车刀的三面切削刃都进行车削，加工中容易导致排屑困难，切削热和切削力增加，刀尖磨损严重。当进给量过大时容易产生“扎刀”现象。该方法可以使用螺纹车削固定循环指令G92实现，显然这种方法是不可取的。

斜进法：螺纹车刀沿牙型角方向斜向间歇车削至螺纹底径。应用此方法车削梯形螺纹时。螺纹车刀的三面切削刃只有一个侧切削刃进行车削，排屑较为顺畅，刀尖的受热和受力情况得到改善，车削时不易产生扎刀现象。该方法可以使用螺纹车削复合循环指令G76来实现。相对于直接进刀法，此方法是可取的。

综上所述：梯形螺纹等大螺距、导程的零件加工根据加工工艺应采用斜进法的G76指令进行车削加工。

6加工梯形螺纹时存在问题

在数控车床上加工梯形螺纹选择转数需要考虑不能超过其最大工作频率。例如：采用步进电机我们设定的最高转数不能使步进电机启动后，其运行速度不能跟踪系统指令频率连续上升从而容易产生乱纹现象；加工大螺距或者导程的梯形螺纹，螺纹指令的循环起点也会影响螺纹的加工质量，螺纹的循环起点一定要在大于等于螺纹起始点二倍螺距或导程，避免主轴在变速过程中进行螺纹车削；对刀时，为避免对刀误差过大，应采用同样方法进行对刀。