【技术实现步骤摘要】
一种挤压丝锥的加工方法
本专利技术属于数控挤压丝锥加工
，尤其是涉及一种挤压丝锥的加工方法。
技术介绍
挤压丝锥床是加工挤压丝锥螺纹的专用设备，其工作过程是砂轮旋转、砂轮进给一定的进给量、挤压丝锥工件旋转、纵向滑板工作台纵向移动带动挤压丝锥纵向移动，形成螺纹即螺距。但是目前挤压丝锥加工还存在以下不足：第一，挤压丝锥加工操作比较复杂，手动对金刚笔进行砂轮修平、修尖；第二，挤压丝锥加工一般先进行多个挤压丝锥的螺纹加工，然后再进行多个挤压丝锥螺纹的螺纹外圈加工，不能有效地实现一只挤压丝锥的螺纹和螺纹外圆的一次加工。因此，现如今缺少一种挤压丝锥的加工方法，设计合理，既能实现砂轮的修平、修尖，实现一只挤压丝锥的螺纹和螺纹外圆的一次加工，确保挤压丝锥的质量，且提高了加工效率。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种挤压丝锥的加工方法，其设计合理，既能实现砂轮的修平、修尖，实现一只挤压丝锥的螺纹和螺纹外圆的一次加工，确保挤压丝锥的质量，且提高了加工效率。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种挤压丝锥的加工方法，该方法所采用的挤压丝锥床包括床身底座、设置在床身底座上的纵向滑移机构和横向滑移机构，以及设置在所述纵向滑移机构上且带动工件旋转的旋转机构和设置在所述横向滑移机构上的砂轮修整机构和设置在床身底座上的监控模块；所述纵向滑移机构包括设置在床身底座上的纵向导轨、安装在纵向导轨上的纵向滑板和驱动纵向滑板沿纵向导轨滑...
【技术保护点】
1.一种挤压丝锥的加工方法，该方法所采用的挤压丝锥床包括床身底座(1)、设置在床身底座(1)上的纵向滑移机构和横向滑移机构，以及设置在所述纵向滑移机构上且带动工件(15)旋转的旋转机构和设置在所述横向滑移机构上的砂轮修整机构和设置在床身底座(1)上的监控模块；/n所述纵向滑移机构包括设置在床身底座(1)上的纵向导轨(35)、安装在纵向导轨(35)上的纵向滑板(3)和驱动纵向滑板(3)沿纵向导轨(35)滑移的纵向驱动模块；/n所述横向滑移机构包括设置在床身底座(1)上的横向导轨(34)、安装在横向导轨(34)上的横向滑板(5)和驱动横向滑板(5)沿横向导轨(34)滑移的横向驱动模块；/n所述旋转机构包括设置在纵向滑板(3)上的旋转伺服电机(16)、与旋转伺服电机(16)传动连接的齿轮传动部件和与所述齿轮传动部件传动连接的左顶尖(50)，所述纵向滑板(3)上设置有与左顶尖(50)配合的右顶尖(51)和供右顶尖(51)安装的尾座(14)，所述尾座(14)上设置有平面金刚笔(13)；/n所述砂轮修整机构包括设置在横向滑板(5)上且带动砂轮(12)转动的砂轮转动机构和设置在横向滑板(5)上且对砂...
【技术特征摘要】
1.一种挤压丝锥的加工方法，该方法所采用的挤压丝锥床包括床身底座(1)、设置在床身底座(1)上的纵向滑移机构和横向滑移机构，以及设置在所述纵向滑移机构上且带动工件(15)旋转的旋转机构和设置在所述横向滑移机构上的砂轮修整机构和设置在床身底座(1)上的监控模块；
所述纵向滑移机构包括设置在床身底座(1)上的纵向导轨(35)、安装在纵向导轨(35)上的纵向滑板(3)和驱动纵向滑板(3)沿纵向导轨(35)滑移的纵向驱动模块；
所述横向滑移机构包括设置在床身底座(1)上的横向导轨(34)、安装在横向导轨(34)上的横向滑板(5)和驱动横向滑板(5)沿横向导轨(34)滑移的横向驱动模块；
所述旋转机构包括设置在纵向滑板(3)上的旋转伺服电机(16)、与旋转伺服电机(16)传动连接的齿轮传动部件和与所述齿轮传动部件传动连接的左顶尖(50)，所述纵向滑板(3)上设置有与左顶尖(50)配合的右顶尖(51)和供右顶尖(51)安装的尾座(14)，所述尾座(14)上设置有平面金刚笔(13)；
所述砂轮修整机构包括设置在横向滑板(5)上且带动砂轮(12)转动的砂轮转动机构和设置在横向滑板(5)上且对砂轮(12)进行修尖的金刚笔修尖机构；
所述监控模块包括控制器(23)，所述控制器(23)的输入端接有对纵向滑板(3)限位的纵向限位传感器、对横向滑板(5)限位的横向限位传感器、对所述金刚笔修尖机构限位的修尖限位机构；其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、加工前准备：
步骤101、设定砂轮旋转轴(6-7)的轴线和工件(15)的轴线之间的夹角满足螺旋升角设定值；其中，螺旋升角设定值大于0°小于5°；
步骤102、横向滑板(5)、纵向滑板(3)和工件(15)回零复位；
步骤103、将工件(15)安装在左顶尖(50)和右顶尖(51)之间；
步骤二、工件的加工参数设置：
步骤201、设定待加工形成的挤压丝锥的截面棱数为nl；其中，nl的取值为3、4、5、6和8；
步骤202、设定待加工形成的挤压丝锥中第n′l个棱包括依次连接第一棱边、第二棱边、第三棱边、第四棱边和第五棱边，第一棱边、第二棱边、第三棱边、第四棱边和第五棱边均为劣弧形，且第一棱边所对应的圆心角为θ/2，第二棱边所对应的圆心角记作落一弧角β1，第三棱边所对应的圆心角记作内一圆角γ，第四棱边所对应的圆心角记作升一弧角β2，第五棱边所对应的圆心角为θ/2；其中，θ、β1、γ和β2的取值均大于0°小于45.00°，n′l为正整数，且n′l的取值范围为1≤n′l≤nl；
步骤203、设定待加工形成的挤压丝锥中螺纹部包括依次连接的前锥螺纹、拐点牙(37)、校直螺纹和尾锥螺纹；其中，前锥螺纹包括Nq个前锥牙(36)，所述校直螺纹包括Nz个校直牙(38)，所述尾锥螺纹包括Nw个尾锥牙(39)，且Nq的取值范围为1.00～10.00，Nz的取值范围为1.00～50.00，Nw的取值范围为1.00～5.00，所述拐点牙(37)的数量为一个；
步骤204、设定待加工形成的挤压丝锥中Nq个前锥牙(36)中牙底的连线与待加工形成的挤压丝锥的轴线之间的夹角记作前锥牙(36)的前锥角α；其中，前锥角α的取值范围为(0,20.0°]；
设定待加工形成的挤压丝锥中Nw个尾锥牙(39)中牙底的连线与待加工形成的挤压丝锥的轴线之间的夹角记作尾锥牙(39)的尾锥角αh；其中，尾锥角αh的取值范围为[15.0,20.0°]；
步骤205、设定前锥牙(36)、拐点牙(37)、校直牙(38)和尾锥牙(39)均为三角形牙型，且牙型角为60°；其中，三角形牙型中牙底(44)沿待加工形成的挤压丝锥的轴线的宽度为[0,0.1mm)；
步骤206、设定待加工形成的挤压丝锥中螺距为P，且前锥牙(36)、拐点牙(37)、校直牙(38)和尾锥牙的牙顶(45)宽度相同，前锥牙(36)、拐点牙(37)、校直牙(38)和尾锥牙的牙底(44)宽度相同；
步骤207、设定待加工形成的挤压丝锥中铲磨量；其中，铲磨量K的取值范围为[0～0.5mm)；
步骤208、设定待加工形成的挤压丝锥所需要的螺纹加工刀数设定值螺纹外圈加工刀数设定值其中，和均为正整数，且的取值为1～12，的取值为1～4；
步骤三、工件的螺纹加工：
步骤301、通过金刚笔修尖机构和平面金刚笔(13)对砂轮(12)进行修整，得到磨螺纹的砂轮；其中，磨螺纹的砂轮的圆周侧壁的宽度为待加工形成的挤压丝锥中牙底的宽度W1；
步骤302、控制器(23)控制纵向滑板(3)带动工件(15)向左移动，以使磨螺纹的砂轮和工件(15)的螺纹加工设计位置对应；
步骤303、控制器(23)控制横向滑板(5)靠近纵向滑板(3)进给移动5mm；
步骤304、控制器(23)通过控制伺服电机(16)转动带动工件(15)旋转；其中，工件(15)螺纹加工的旋转速度的取值范围为20r/min～30转r/min；
同时，控制器(23)控制纵向滑板(3)向右移动，控制器(23)控制横向滑板(5)按进给后退运动与锥度线性后退运动叠加移动，以使磨螺纹的砂轮对工件(15)进行螺纹加工；
步骤305、直至完成前锥螺纹、拐点牙(37)、校直螺纹和尾锥螺纹的加工，则完成螺纹的一刀加工，控制器(23)控制横向滑板(5)远离纵向滑板(3)后退5mm；其中，控制器(23)标记螺纹加工刀数Nlw加1，且螺纹加工刀数Nlw的初始值为零；
步骤306、判断磨螺纹的砂轮是否需要修整，如果磨螺纹的砂轮不需要修整，则执行步骤307；如果需要修整，按照步骤301所述的方法，对磨螺纹的砂轮进行修整；
步骤307、控制器(23)将Nlw和进行比较，如果Nlw符合则工件(15)的螺纹加工完成；如果Nlw小于则执行步骤302至步骤307，直至完成工件(15)的螺纹加工；
步骤308、控制器(23)控制第一伺服电机(2)、第二伺服电机(11)和旋转伺服电机(16)停止工作；
步骤四、工件的螺纹外圈的加工：
步骤401、将磨螺纹的砂轮修整为磨螺纹外圈的砂轮；其中，磨螺纹外圈的砂轮的圆周侧壁的宽度为待加工形成的挤压丝锥中牙顶的宽度W10；
步骤402、控制器(23)控制纵向滑板(3)带动工件(15)向左移动，以使磨螺纹外圈的砂轮和工件(15)的螺纹外圆加工设计位置对应；其中，螺纹外圆加工设计位置位于螺纹加工设计位置的右边，且螺纹外圆加工设计位置和螺纹加工设计位置之间的间距为P/2；
步骤403、控制器(23)控制横向滑板(5)进给5mm；
步骤404、控制器(23)通过控制伺服电机(16)转动带动工件(15)旋转；其中，工件(15)螺纹外圈加工的旋转速度为20r/min～30r/min；
同时，控制器(23)控制纵向滑板(3)向右移动，控制器(23)控制横向滑板(5)和磨螺纹外圈的砂轮按进给后退运动与锥度线性后退运动叠加移动，以使磨螺纹外圈的砂轮对工件(15)进行螺纹外圈加工；
步骤405、直至完成前锥螺纹、拐点牙(37)、校直螺纹和尾锥螺纹外圈的加工，则完成螺纹外圈的一刀加工，控制器(23)控制横向滑板(5)远离纵向滑板(3)后退5mm；其中，控制器(23)标记螺纹外圈加工刀数Nwq加1，且螺纹外圈加工刀数Nwq的初始值为零；
步骤406、判断磨螺纹外圈的砂轮是否需要修整，如果磨螺纹外圈的砂轮不需要修整，则执行步骤407；如果需要修整，按照步骤401所述的方法，对磨螺纹外圈的砂轮进行修整；
步骤407、控制器(23)将Nwq和进行比较，如果Nwq符合则工件(15)螺纹外圈加工完成；如果Nwq小于则执行步骤402至步骤407，直至完成工件(15)螺纹外圈的加工；
步骤408、控制器(23)控制第一伺服电机(2)、第二伺服电机(11)和旋转伺服电机(16)停止工作，得到加工形成的挤压丝锥。
2.按照权利要求1所述的一种挤压丝锥的加工方法，其特征在于：所述纵向驱动模块包括设置在纵向滑板(3)上的第一伺服电机(2)、与第一伺服电机(2)传动连接的第一传动部件和与所述第一传动部件传动连接的纵向丝杆(2-1)，所述纵向丝杆(2-1)带动纵向滑板(3)沿纵向导轨(35)滑移；
所述控制器(23)的输出端接有第一伺服驱动器(27)，所述第一伺服驱动器(27)的输出端与第一伺服电机(2)的输入端连接；
所述横向驱动模块包括设置在横向滑板(5)上的第二伺服电机(11)、与第二伺服电机(11)传动连接的横向传动轴(11-4)和与横向传动轴(11-4)传动连接的横向丝杆(11-1)，所述横向丝杆(11-1)带动横向滑板(5)沿横向导轨(34)滑移；
所述控制器(23)的输出端接有第二伺服驱动器(28)，所述第二伺服驱动器(28)的输出端与第二伺服电机(11)的输入端连接；
所述齿轮传动部件包括第一齿轮传动部件和第二齿轮传动部件，所述第一齿轮传动部件包括与旋转伺服电机(16)的输出轴连接的第一传动轴(16-1)、安装在第一传动轴(16-1)上的第一主动齿轮(16-2)和与第一主动齿轮(16-2)啮合的第一从动齿轮(16-3)，以及一端穿设在第一从动齿轮(16-3)中的第二传动轴(16-4)；
所述第二齿轮传动部件包括依次啮合连接的第一传动齿轮(16-5)、第二传动齿轮(16-6)和第三传动齿轮(16-7)，所述第一传动齿轮(16-5)安装在第二传动轴(16-4)的另一端；
所述第二传动齿轮(16-6)中穿设有齿轮安装轴(16-8)，所述第三传动齿轮(16-7)中穿设有旋转连接轴(16-9)，所述左顶尖(50)和旋转连接轴(16-9)连接；
所述砂轮转动机构包括交流异步电机(6)、与交流异步电机(6)传动连接的皮带传动部件和与所述皮带传动部件传动连接的砂轮旋转轴(6-7)，砂轮(12)安装在砂轮旋转轴(6-7)的一端；
所述皮带传动部件包括主动皮带轮(6-2)、从动皮带轮(6-5)和传动连接主动皮带轮(6-2)与从动皮带轮(6-5)的皮带(6-4)，所述主动皮带轮(6-2)的中心安装有皮带传动轴(6-1)，所述皮带传动轴(6-1)远离主动皮带轮(6-2)的一端与交流异步电机(6)的输出轴传动连接，所述砂轮旋转轴(6-7)的另一端和从动皮带轮(6-5)传动连接。
3.按照权利要求1所述的一种挤压丝锥的加工方法，其特征在于：所述金刚笔修尖机构包括设置在横向滑板(5)上的修整滑板(7)、带动修整滑板(7)靠近或者远离砂轮(12)移动的丝杆机构和设置在所述修整滑板(7)上的油缸(8)，以及设置在所述修整滑板(7)上且供第一金刚笔(9-1)和第二金刚笔(9-2)安装的砂轮侧面修整机构(8-1)，所述油缸(8)和砂轮侧面修整机构(8-1)连接；
所述丝杆机构包括设置在横向滑板(5)上的丝杆伺服电机(10)、与丝杆伺服电机(10)的输出轴传动连接的丝杆(10-1)和套设在丝杆(10-1)上的丝母(10-2)，所述丝母(10-2)通过连接杆与所述修整滑板(7)连接；
所述纵向限位传感器包括设置在床身底座(1)上且位于纵向滑板(3)左右两侧的第一限位开关(18)和第一回零开关(17)；
所述横向限位传感器包括设置在床身底座(1)上且位于横向滑板(7)前后两侧的第二限位开关(20)和第二回零开关(19)；
所述修尖限位机构包括设置在横向滑板(7)上且对修整滑板(7)进行前后限位的第三前限位开关(21)和第三后限位开关(22)，以及对油缸(8)的活塞杆进行限位的油缸前限位开关(47)和油缸后限位开关(46)，所述第一回零开关(17)、第一限位开关(18)、第二回零开关(19)、第二限位开关(20)、第三前限位开关(21)、第三后限位开关(22)、油缸前限位开关(47)和油缸后限位开关(46)的输出端均与控制器(23)的输入端连接。
4.按照权利要求1所述的一种挤压丝锥的制作方法，其特征在于：步骤304中控制器(23)通过控制伺服电机(16)转动带动工件(15)旋转，具体过程如下：
控制器(23)通过第四伺服驱动器(30)控制旋转伺服电机(16)转动，旋转伺服电机(16)转动通过第一传动轴(16-1)带动第一主动齿轮(16-2)和第一从动齿轮(16-3)转动，第一从动齿轮(16-3)转动通过第二传动轴(16-4)带动第一传动齿轮(16-5)、第二传动齿轮(16-6)和第三传动齿轮(16-7)转动，第三传动齿轮(16-7)转动通过旋转连接轴(16-9)带动左顶尖(50)转动，左顶尖(50)带动工件(15)旋转；
控制器(23)控制纵向滑板(3)向右移动，具体过程如下：
控制器(23)通过第一伺服驱动器(27)控制第一伺服电机(2)转动，第一伺服电机(2)转动通过纵向传动轴(2-4)带动纵向主动齿轮(2-5)转动，纵向主动齿轮(2-5)转动通过纵向从动齿轮(2-6)带动纵向齿轮轴(2-7)转动，纵向齿轮轴(2-7)转动带动纵向丝杆(2-1)旋转，因为纵向丝母(2-3)的固定不动，纵向丝杆(2-1)沿纵向丝母(2-3)向右滑移带动纵向滑板(3)向右移动；
控制器(23)控制纵向滑板(3)向左移动，具体过程如下：
控制器(23)通过第一伺服驱动器(27)控制第一伺服电机(2)反向转动，第一伺服电机(2)反向转动带动通过纵向传动轴(2-4)带动纵向主动齿轮(2-5)反向转动，纵向主动齿轮(2-5)反向转动通过纵向从动齿轮(2-6)带动纵向齿轮轴(2-7)反向转动，纵向齿轮轴(2-7)反向转动带动纵向丝杆(2-1)反向旋转，因为纵向丝母(2-3)的固定不动，纵向丝杆(2-1)沿纵向丝母(2-3)向左滑移带动纵向滑板(3)向左移动；
控制器(23)控制横向滑板(5)靠近纵向滑板(3)进给移动，具体过程如下：
控制器(23)通过第二伺服驱动器(28)控制第二伺服电机(11)转动，第二伺服电机(11)转动通过横向传动轴(11-4)带动横向丝杆(11-1)旋转，因为横向丝母(11-3)的固定不动，实现横向丝杆(11-1)沿横向丝母(11-3)向前滑移，横向丝杆(11-1)沿横向丝母(11-3)向前滑移带动横向滑板(5)靠近纵向滑板(3)进给；
控制器(23)控制横向滑板(5)远离纵向滑板(3)后退移动，具体过程如下：
控制器(23)通过第二伺服驱动器(28)控制第二伺服电机(11)反向转动，第二伺服电机(11)反向转动通过横向传动轴(11-4)带动横向丝杆(11-1)反向旋转，因为横向丝母(11-3)的固定不动，实现横向丝杆(11-1)沿横向丝母(11-3)向后滑移，横向丝杆(11-1)沿横向丝母(11-3)向后滑移带动横向滑板(5)远离纵向滑板(3)后退。
5.按照权利要求1所述的一种挤压丝锥的制作方法，其特征在于：步骤304中控制器(23)控制纵向滑板(3)向右移动，控制器(23)控制横向滑板(5)按进给后退运动与锥度线性后退运动叠加移动，以使磨螺纹的砂轮对工件(15)进行螺纹加工，具体过程如下：
步骤3041、控制器(23)根据得到第一个前锥牙第n′l个棱磨削时横向滑板(5)锥度线性后退运动中控制器(23)给第二伺服电机驱动器(28)所发的脉冲数Yl,1；其中，n′l为正整数，且n′l的取值范围为1≤n′l≤nl，X表示控制器(23)给第四伺服驱动器(30)所发的脉冲数；
步骤3042、控制器(23)根据，得到第一个前锥牙第n′l个棱磨削时横向滑板(5)进给后退运动中控制器(23)给第二伺服电机驱动器(28)所发的脉冲数Yl,2；
步骤3043、控制器(23)根据Yl＝Yl,1+Yl,2，得到第一个前锥牙第n′l个棱磨削时横向滑板(5)运动中控制器(23)给第二伺服电机驱动器(28)所发的脉冲数Yl；
同时，控制器(23)根据得到第一个前锥牙第n′l个棱磨削时纵向滑板(3)向...
【专利技术属性】
技术研发人员：蒙海军，李红侠，吕杰，王伟，
申请(专利权)人：西北机器有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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