鉆孔、攻絲一次成形的加工方法和設備的研究.pdf

1、機械制造業(yè)是重要的基礎工業(yè)，是國民經(jīng)濟發(fā)展的先導部門。歷史的實踐已一再證明：先進的技術設備與先進的制造技術在國民經(jīng)濟發(fā)展中起著何等重要的作用。由于現(xiàn)代科學技術的迅猛發(fā)展，特別是由于微電子技術、計算機技術的迅猛發(fā)展，機械制造業(yè)已發(fā)生了而且還在繼續(xù)發(fā)生極為深刻的變化，機械技術與微電子技術的緊密結(jié)合，特別是與計算機技術的緊密結(jié)合，使傳統(tǒng)的機械制造技術發(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)過兩道工序：先用鉆頭加工出一個比螺紋孔直徑略小的底孔(例如，加工M6×1的螺孔，則先鉆個φ5的底孔)，然后換成絲錐加工出螺紋來。這種加工方法顯然工作效率低，尤甚對于批量的零件加工，已經(jīng)難以適應現(xiàn)代化的生產(chǎn)要求。數(shù)控機床問世以來，加工螺紋孔的效率大為提高，它采用自動換刀的方法解決螺紋孔的高效成形問題。但仍然靠兩步工序加工螺紋孔，即先鉆孔再換刀進行攻絲，而且這種機床的造價較高。 本課題正是想通過利用現(xiàn)有的比較成熟的數(shù)控技術，并

3、結(jié)合一種新型復合刀具，將機械加工螺紋孔過程中鉆孔和攻絲這兩道工序用一次成形的方法來完成，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。筆者設想采用前部為鉆頭后部為絲錐的復合刀具，先以刀具的鉆頭部分加工出螺紋底孔，再測量出刀具的旋轉(zhuǎn)速度，以此速度配合規(guī)定的螺距，由單片機發(fā)出合適頻率的脈沖，通過功率放大器驅(qū)動步進電機，使刀具下降，兩者的復合運動就能在底孔中形成螺紋。此設計已申請并獲批

4、國家專利，專利名為：一種專用于螺紋孔切制的裝置。專利號為ZL200420111013.8。 2)根據(jù)上述思路，筆者設計并制成三槽螺旋式復合刀具，其螺紋規(guī)格為M6×1，螺旋角為ω=30°，三刃對中，材料為高速工具鋼。 3)根據(jù)上述思路及復合刀具，筆者設計并制作了單片機螺紋孔一次成形的控制系統(tǒng)，編制了一次成形過程中測量，控制和人機交互的程序。 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防止外部干擾信

5、號進入控制系統(tǒng)，采用軟件抗干擾措施消除了測量機構(gòu)抖動所產(chǎn)生的不利影響。 5)筆者建立了機械傳動系統(tǒng)的數(shù)學模型，計算出系統(tǒng)的基本自振頻率以免在運行時進入共振區(qū)而影響螺紋成形的精度，還計算出系統(tǒng)的傳遞函數(shù)及階躍函數(shù)響應，確定系統(tǒng)的超調(diào)量不會超出螺紋的公差范圍，并運用PID控制對速度匹配的嚴格性進行調(diào)節(jié)，在MATLAB/SIMULINK環(huán)境下進行了傳動系統(tǒng)的計算機仿真，仿真結(jié)果證實了加入PID調(diào)節(jié)的效果明顯優(yōu)于沒有使用PID時。