鉆孔、攻絲一次成形的加工方法和設(shè)備的研究.pdf

1、機(jī)械制造業(yè)是重要的基礎(chǔ)工業(yè)，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的先導(dǎo)部門(mén)。歷史的實(shí)踐已一再證明：先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備與先進(jìn)的制造技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中起著何等重要的作用。由于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，特別是由于微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，機(jī)械制造業(yè)已發(fā)生了而且還在繼續(xù)發(fā)生極為深刻的變化，機(jī)械技術(shù)與微電子技術(shù)的緊密結(jié)合，特別是與計(jì)算機(jī)技術(shù)的緊密結(jié)合，使傳統(tǒng)的機(jī)械制造技術(shù)發(fā)生了日新月異、脫胎換骨的變化。本課題就是從這方面著手的。 眾所周知，傳統(tǒng)的螺紋孔加工

2、都需經(jīng)過(guò)兩道工序：先用鉆頭加工出一個(gè)比螺紋孔直徑略小的底孔(例如，加工M6×1的螺孔，則先鉆個(gè)φ5的底孔)，然后換成絲錐加工出螺紋來(lái)。這種加工方法顯然工作效率低，尤甚對(duì)于批量的零件加工，已經(jīng)難以適應(yīng)現(xiàn)代化的生產(chǎn)要求。數(shù)控機(jī)床問(wèn)世以來(lái)，加工螺紋孔的效率大為提高，它采用自動(dòng)換刀的方法解決螺紋孔的高效成形問(wèn)題。但仍然靠?jī)刹焦ば蚣庸ぢ菁y孔，即先鉆孔再換刀進(jìn)行攻絲，而且這種機(jī)床的造價(jià)較高。 本課題正是想通過(guò)利用現(xiàn)有的比較成熟的數(shù)控技術(shù)，并

3、結(jié)合一種新型復(fù)合刀具，將機(jī)械加工螺紋孔過(guò)程中鉆孔和攻絲這兩道工序用一次成形的方法來(lái)完成，從而能較大幅度的提高生產(chǎn)效率。 本文所完成的主要工作是： 1)提出螺紋孔一次成形的思路。筆者設(shè)想采用前部為鉆頭后部為絲錐的復(fù)合刀具，先以刀具的鉆頭部分加工出螺紋底孔，再測(cè)量出刀具的旋轉(zhuǎn)速度，以此速度配合規(guī)定的螺距，由單片機(jī)發(fā)出合適頻率的脈沖，通過(guò)功率放大器驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，使刀具下降，兩者的復(fù)合運(yùn)動(dòng)就能在底孔中形成螺紋。此設(shè)計(jì)已申請(qǐng)并獲批

4、國(guó)家專(zhuān)利，專(zhuān)利名為：一種專(zhuān)用于螺紋孔切制的裝置。專(zhuān)利號(hào)為ZL200420111013.8。 2)根據(jù)上述思路，筆者設(shè)計(jì)并制成三槽螺旋式復(fù)合刀具，其螺紋規(guī)格為M6×1，螺旋角為ω=30°，三刃對(duì)中，材料為高速工具鋼。 3)根據(jù)上述思路及復(fù)合刀具，筆者設(shè)計(jì)并制作了單片機(jī)螺紋孔一次成形的控制系統(tǒng)，編制了一次成形過(guò)程中測(cè)量，控制和人機(jī)交互的程序。 4)為了保證控制系統(tǒng)的可靠工作，本系統(tǒng)采用了硬件抗干擾措施來(lái)防止外部干擾信

5、號(hào)進(jìn)入控制系統(tǒng)，采用軟件抗干擾措施消除了測(cè)量機(jī)構(gòu)抖動(dòng)所產(chǎn)生的不利影響。 5)筆者建立了機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，計(jì)算出系統(tǒng)的基本自振頻率以免在運(yùn)行時(shí)進(jìn)入共振區(qū)而影響螺紋成形的精度，還計(jì)算出系統(tǒng)的傳遞函數(shù)及階躍函數(shù)響應(yīng)，確定系統(tǒng)的超調(diào)量不會(huì)超出螺紋的公差范圍，并運(yùn)用PID控制對(duì)速度匹配的嚴(yán)格性進(jìn)行調(diào)節(jié)，在MATLAB/SIMULINK環(huán)境下進(jìn)行了傳動(dòng)系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)仿真，仿真結(jié)果證實(shí)了加入PID調(diào)節(jié)的效果明顯優(yōu)于沒(méi)有使用PID時(shí)。