[发明专利]提升螺纹车削速度与加工精度的数值控制系统及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种数值控制系统及其方法，尤其涉及一种提升螺纹车削速度与加工精度的数值控制系统及其方法。

背景技术

车床加工的主要应用多以螺纹车削为主，但目前螺纹车削加工所面临的问题为改善螺纹的加工精度，以及进行螺纹加工时，刀具的退刀质量，换言之，即针对减少螺纹无效牙与不完全牙的产生，其中，无效牙指的是在进行螺纹车削时，所产出的螺纹节距小于设定的螺纹节距，另外，不完全牙指在进行螺纹车削结束时，若刀具非急拔刀，则会留下螺纹牙深过浅的不完全螺纹；反之，若螺纹节距与螺纹牙深皆正确的螺纹，则称之为有效牙。

在一般车床数值控制系统，车床G码可分为A、B及C三种体系，以下皆以A体系的车床G码作为说明。

螺纹车削循环加工的数值控制系统有两种加工指令，分别是G92直进式车削和G76斜进式车削，G92直进式车削加工指令（如: G92 X(U)    Z(W)    R    H    ( F___ or E___ )；其中，X、Z为车削终点坐标绝对值；U、W为车削终点坐标增量值；R为锥度差异量；F为公制螺纹之导程（单位：mm/牙）；E为英制螺纹之导程（单位：牙/mm）；H为多牙嘴个数；F为相邻螺牙的螺距））采用直进式进刀，但由于刀具两侧同时车削加工工件，车削力虽大但排屑不易，也因此容易造成刀具磨损，进而导致螺纹制作时的误差，但其螺纹车削加工精度较高，故常用于螺纹节距小且螺纹精度高的螺纹车削加工，而G92直进式车削加工指令的缺点在于刀具的移动与车削皆需以编修加工指令的方式来完成，因此若使用G92直进式车削加工指令进行螺纹车削循环加工，则需要使用多行的G92直进式车削加工指令才可完成螺纹车削循环加工。

G76斜进式车削加工指令（如: G76 P mra  Q ?dmin R d ;G76 X(U)___ Z(W)___ R ?i P ?k Q ?d H___ ( F__ or E__ ) ；其中，m为精车次数(1~99)；r为退刀长度，当螺距以L表示时，设定值可以从0.0L到9.9L，单位为0.1L；a为刀尖角度；?dmin为最小切削深度；Rd为精车预留量；X(U)为车削终点的X轴坐标；Z(W)为车削终点的Z轴坐标；?i为螺纹半径差；?k为螺纹高度；?d为第一回切削深度；F为公制螺纹导程(单位 : mm/牙)；E为英制螺牙导程(单位 : 牙/英吋)；H为多螺牙个数)使用单侧刀刃车削加工工件，使得加工工件的螺纹面不直，且刀具尖角处易磨损，造成螺纹精度差，但其优点在于排屑容易，且其车削深度为递减式，故适用于螺距节距大且螺纹精度低的螺纹车削加工。

然而，不论是使用G76斜进式车削加工指令或是G92直进式车削加工指令，其螺纹车削循环加工路径皆相同，一次螺纹车削循环加工路径如图1所示，其中，当一刀具11定位于一起始点1A，接着，刀具11沿着实体运动轴X方向定位至一指定车削深度点1B，使刀具11可接触一加工工件12进行螺纹车削加工。

当刀具11到达指定车削深度点2B后，夹载加工工件12的加工旋转轴（图1中未显示）开始旋转，且刀具11由指定车削深度点沿着一实体运动轴Z方向开始车削至一退刀起始点1C，再根据使用者设定的退刀距离以及退刀角度，将刀具11拉离加工工件12表面，并且经过一退刀终点1D至车削循环终点1E，再次回到起始点1A，完成一次螺纹车削循环加工。

如图2，螺纹车削加工的斜角退刀轴向速度与时间关系示意图。当刀具11从退刀起始点1C至退刀终点1D时，刀具11沿着实体运动轴X与实体运动轴Z的运动必须保持同动关系，因此，在实体运动轴X与实体运动轴Z的速度规划需满足合成方向速度，然而，刀具11在实体运动轴X方向的速度系由静止状态开始加速，且在加速初始期间，并无法实时到达目标速度，故将刀具在实体运动轴Z方向的速度降低，造成整体加工时间增加，同时也导致螺纹间距错误。