CN109799783A

CN109799783A - 数控机床维修螺纹管体的方法、控制装置及数控机床

Info

Publication number: CN109799783A
Application number: CN201910047131.8A
Authority: CN
Inventors: 赵天; 何海东; 杨凡; 曹麟; 何沙迅; 周正; 付玉春; 张嵘; 钱敏; 黄光�; 赵雄; 何海军; 张仕传; 任卫; 刘云志; 曹艺潇; 姜涛; 张林叶; 吴浩铭; 全浩
Original assignee: 璧靛ぉ; 赵天
Current assignee: Chen Baibing
Priority date: 2019-01-17
Filing date: 2019-01-17
Publication date: 2019-05-24
Anticipated expiration: 2039-01-17
Also published as: CN109799783B

Abstract

本申请涉及数控机床相关技术领域，具体涉及一种螺纹维修方法、控制装置及数控机床。其中，本申请提供的螺纹维修方法，包括：数控机床将带有螺纹的工件固定；数控机床根据工件的螺纹进行对刀，以调节床数控机床起刀坐标的位置，使得床刀产生与旧螺纹相匹配的轨迹；其中，对刀的具体方法包括：比较修正对刀法和/或进刀修正对刀法；数控机床对工件进行加工，以完成对于螺纹的维修。

Description

数控机床维修螺纹管体的方法、控制装置及数控机床

技术领域

本申请涉及数控机床相关技术领域，具体涉及一种数控机床维修螺纹管体的方法、控制装置及数控机床。

背景技术

具有螺纹的工件，在使用过程中，由于碰伤、磨损、腐蚀以及多次上卸扣的影响，易造成螺纹参数超出设计标准要求，进而影响工件之间的连接效果，导致使用该工件的器具在使用过程中故障频发，为了保障器具的正常使用，需要对工件的螺纹部分进行维修。

螺纹维修一般采用普通机床来完成，其对螺纹的维修过程是，采用手动方式将刀具刀尖对入螺纹的沟槽中，以完成对刀，再由丝杠带动刀架进给，沿原螺纹沟槽加深，从而完成螺纹修复工作。由于普通机床的固有机械误差，以及对刀时的人工肉眼观察，维修后的螺纹精度难以达到设计标准要求，产品质量不高，甚至部分螺纹工件提前报废。普通机床的维修存在效率较低、精度低、报废率高等缺陷。

发明内容

本申请提供一种螺纹维修方法、对刀装置及数控机床，以解决普通机床的维修螺纹存在效率较低、精度低、报废率高等的问题。

本申请提供一种数控机床维修螺纹管体的方法，包括：

数控机床将带有螺纹的工件固定；

数控机床根据所述工件的螺纹进行对刀，以调节床数控机床起刀坐标的位置，使得床刀产生与旧螺纹相匹配的轨迹；

其中，对刀的具体方法包括：比较修正对刀法和/或进刀修正对刀法；

数控机床对所述工件进行加工，以完成对于螺纹的维修。

可选的，所述比较修正对刀法包括：

获取螺纹的数据信息；所述螺纹的数据信息包括：螺纹的锥度、螺距、齿高、角度量、螺纹管体安装在机床上由于自身转动带来的转动角度差和前后位移差；

基于所述螺纹信息，数控机床模拟车削该螺纹；

获取数控机床模拟车削该螺纹时的数据信息；

基于所述数控机床模拟车削该螺纹时的数据信息和所述螺纹的数据信息，计算所述数控机床的床刀车削螺纹时的起扣点；

基于所述螺纹的测量数据信息，计算所述螺纹的起扣位置；

计算所述计算得到的起扣点和所述螺纹的起扣位置的差值；

基于所述差值修正所述床刀的位置，完成对刀。

可选的，所述获取数控机床模拟车削该螺纹时的数据信息，包括：

获取数控机床主轴编码器的角度的信号输出每360°的分辨率为n；

获取数控机床的角度量，数控机床产生螺纹的螺距；其中，所述数控机床的螺距与螺纹的螺距相同；

所述基于所述数控机床的数据信息和所述螺纹的数据信息，计算所述数控机床的床刀车削螺纹时的起扣点；包括：

计算机床床刀起扣点的Z轴距离量，公式如下：

其中，z为机床床刀起扣点的Z轴距离量，d为数控机床产生螺纹的螺距，ad为数控机床的角度量；

所述基于所述螺纹的测量数据信息，计算所述螺纹的起扣位置，包括：

计算所述螺纹的起扣位置的Z轴距离量公式如下：

其中，z′螺纹起扣位置的Z轴距离量，ad′为数控机床产生螺纹的角度量；

所述比较所述计算得到的起扣点和所述螺纹的起扣位置的差值，包括：

计算机床床刀起扣点的Z轴距离量和螺纹起扣位置的Z轴距离量得到差值,公式如下：

Δz＝z-z′

其中，Δz为差值；

所述基于所述差值修正所述床刀的位置，完成对刀，包括：

基于差值，调节所述床刀，补偿误差值，完成对刀。

可选的，进刀修正对刀法包括：

数控机床进行进刀操作，直至数控机床的床刀接触到螺纹的一侧；

获取床刀的X轴位置信息，基于所述床刀X轴的位置信息和所述螺纹的齿斜度关系、锥度关系，计算床刀需要的修正值；

基于所述修正值修正所述床刀Z轴的位移量。

可选的，所述获取此时床刀的位置信息，基于所述床刀的位置信息和所述螺纹的数据信息，计算床刀需要的修正值；包括：

获取此时床刀的X轴进刀量；

获取所述螺纹齿的斜率、齿高、工件的直径、齿斜度关系、锥度关系；

基于所述齿高、工件的直径，计算床刀的总进刀量；

计算剩余进刀量公式如下：

Δy＝y-y′

其中，Δ_y为剩余进刀量；y为总进刀量；y′为此时床刀的进刀量；

计算此时的修正值；

Δz＝tanα*Δy

其中，Δz为修正值；α为螺纹齿的斜率；Δy为剩余进刀量。

可选的，对刀的方法还包括：

获取所述螺纹的起扣位置，得到剩余进刀量、总进刀量、螺纹的锥度和Z轴偏移值Δz；

通过计算得到Y轴偏移值，公式如下：

Δy＝r×Δz

其中，r为螺纹锥度、Δz为Z轴偏移值，Δy为Y轴偏移值；

根据所述Y轴偏移值Δy调整床刀的位置，使得床刀可以产生于螺纹相匹配的轨迹。

可选的，所述对刀的方法包括：比较修正对刀法、进刀修正对刀法和观察对刀的方法中的两种或三种。

本申请提供一种控制装置，用于控制数控机床维修螺纹管体，包括：

对刀模块，用于控制数控机床根据所述工件的螺纹进行对刀，以调节床数控机床起刀坐标的位置，使得床刀产生与旧螺纹相匹配的轨迹；

加工模块，用于控制数控机床对所述工件进行加工，以完成对于螺纹的维修。

本申请还提供一种数控机床，包括：数控机床主体和控制器；

所述控制器用于控制所述数控机床主体执行本申请提供的螺纹维修方法的各个步骤。

可选的，所述控制器包括：处理器和存储器，所述处理器与存储器通信连接：

其中，所述处理器，用于调用并执行所述存储器中存储的程序；

所述存储器，用于存储程序，所述程序至少用于被处理器执行时，控制数控机床主体执行本申请提供的所述的数控机床维修螺纹管体的方法的各个步骤。

本申请的提供的螺纹维修方法、对刀装置及数控机床中，采用数控机床对螺纹进行维修，相较于普通机床精度更高，效率更高。同时，申请提供的方案中，采用了比较修正对刀法和/或进刀修正对刀法提高了对刀的精度，使得床刀可以产生与旧螺纹更加匹配的轨迹，减少报废率。本申请提供的方案中，采用修正对刀法和进刀修正对刀法结合共同对刀的方案，可以进一步的提高了对刀的精度，较少报废率。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

图1为本申请实施例一提供的螺纹维修方法的流程示意图；

图2为本申请实施例二提供的比较修正对刀法的流程示意图；

图3为本申请实施例二提供的床刀运动轨迹图；

图4为本申请实施例三提供的进刀修正法的流程示意图；

图5为本申请实施例三提供的进刀修正法的运行中的示意图；

图6为本申请实施例四提供的对刀的方法的运行中的示意图；

图7为本申请实施例五提供的数控机床的结构示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

尤其是对于管螺纹，更易损坏。需要进行采用机床来完成，其对螺纹的维修。

实施例一

图1为本申请提供的螺纹维修方法的流程示意图；参照图1，本申请的螺纹维修方法，包括：

S101，数控机床将带有螺纹的工件固定；

S102，数控机床根据工件的螺纹进行对刀，以调节床数控机床起刀坐标的位置，使得床刀产生与旧螺纹相匹配的轨迹；

同时，比较修正法具有测量快、对刀快，效率高的优点；进刀修正法具有对刀准、精度高、换算公式简单的优点。

S103，数控机床对工件进行加工，以完成对于螺纹的维修。

实施例二

图2为本申请提供的比较修正对刀法的流程示意图；参照图2，本申请的比较修正对刀法，包括：

S201，获取螺纹的数据信息；螺纹的数据信息包括：螺纹的锥度、螺距、齿高、角度量、螺纹管体安装在机床上由于自身转动带来的转动角度差和前后位移差；

S202，基于螺纹信息，数控机床模拟车削该螺纹；

S203，获取数控机床模拟车削该螺纹时的数据信息；

S204，基于数控机床模拟车削该螺纹时的数据信息和螺纹的数据信息，计算数控机床的床刀车削螺纹时的起扣点；

S205，基于所述螺纹的测量数据信息，计算螺纹的起扣位置；

S206，计算计算得到的起扣点和螺纹的起扣位置的差值；

S207，基于差值修正床刀的位置，完成对刀。

本方法是获取数控机床的内部编程数据，根据编程的切入点和退刀点数据，换算出管螺纹的加工轨迹并将本轨迹数据保存起来。作为管螺纹维修的参考数据。在对螺纹管维修时首先夹紧并固定待修的螺纹管，获取这根螺纹管的螺纹轨迹数据，和数控机床程序数据做出对比，计算出程序螺纹线和待修螺纹线的数据差异，本申请中通过对模拟车削该螺纹时起扣点和实际测量的起扣位置进行比较，同时通过软件的方式改变机床的起扣位置实现螺纹维修的对刀，本申请提供的方案具有对刀准确、操作方便、劳动强度低、加工精度高，维修效率高的优点。

具体的，步骤S203包括：获取数控株洲编码器的信号输出每360°的分辨率为n；其中n的取值可以为1024。

获取数控机床的角度量ab，数控机床产生螺纹的螺距d；其中数控机床的螺距d与螺纹的螺距相同；

具体的，步骤S204包括：计算机床床刀起扣点的Z轴距离量，公式如下：

其中，z为机床床刀起扣点的Z轴距离量，d为数控机床产生螺纹的螺距；

具体的，步骤S205包括：计算螺纹的起扣位置的Z轴距离量公式如下：

具体的，步骤S206包括：比较机床床刀起扣点的Z轴距离量和螺纹起扣位置的Z轴距离量得到差值,公式如下：

Δz＝z-z′ (3)

基于差值修正床刀的位置，完成对刀。

具体的，步骤S207包括：基于Δz，调节床刀，补偿误差值，完成对刀。

如此完成上述实施例2中的各个步骤。

实际应用中，比较修正对刀法如下所示：

1、获取数控机床数据：其中数控机床的数据主要包括：四个部分数据。机床程序设计数据、主轴编码器数据、数控机床Z轴数据、数控机床Y轴数据。

2、计算走刀轨迹：根据管螺纹数控对刀方法根据数控机床内部编程程序计算出机床应该的走刀轨迹。已知螺纹如下数据，锥度，螺距，齿高，起扣位置，收扣位置就可以计算出螺纹轨迹线，通过螺纹线就可以换算数控机床任意位置的坐标数据，对于数控机床的坐标数据应该定义为Z轴和Y轴。已知以上数据后就可以通过数控机床的G33类程序换算出任意点任意角度的数据值。

3、主轴编码器获取数据主要作用是实时得知数控机床主轴角度数据。已知机床Z轴Y轴坐标数据的情况之下加上主轴角度数据，那么我们就可以通过测量的方法对比换算。其中，数控机床Z轴数据是本专利的重要参考数据，该数据的主要用于控制数控机床的数控机床的切刀点和退刀点。

其中，床刀运动轨迹如图3所示。需要了解的是图3中的Y轴和Z轴的坐标为业界常用的坐标。

具体的，数据转换如下,设Z轴距离量为Z，角度量为ab、线性率为x、螺距为d，则：

x＝d/1024

Z＝ad×x(Z轴变化推算)

ad＝Z/x(角度变化推算)

其中，设偏转角度为L,角度量ab的值与角度的关系为

通过以上公式换算

0度Z＝0*10/1024

90度Z＝256*10/1024

以此方法可以推算出了任意螺纹管的任意角度时数控机床Z轴数据。

如此套用公式(1)(2)(3)可以得到修正值。

例如，假设数控机床的程序螺纹线起扣点Z轴为0，待修螺纹管测量值为0.2，两者相减的差值为0.2，就代表数控机床Z轴需要调整的修正值为0.2。

实施例三

图4为本申请提供的进刀修正法的流程示意图；参照图4，本申请的比较进刀修正法，包括：

S401，数控机床进行进刀操作，直至数控机床的床刀接触到螺纹的一侧；

S402，获取此时床刀的X轴位置信息，基于床刀X轴的位置信息和螺纹的齿斜度关系、锥度关系，计算床刀需要的修正值；

S403，基于修正值修正床刀Z轴的位移量。

如此设置，可以在进刀的过程中修正进刀的位置，进一步的提高了对刀的精度。

进一步的，步骤402具体包括：

获取此时床刀的进刀量；

获取螺纹齿的斜率、齿高、工件的直径；

基于齿高、工件的直径，计算床刀的总进刀量；

计算剩余进刀量公式如下：

Δy＝y-y′

(4)

计算此时的修正值；

Δz＝tanα*Δy (5)

其中，Δz为修正值；α为螺纹齿的斜率；Δy为剩余进刀量。

上述步骤为数据的具体计算步骤，下面参照图5，对文件做进一步的说明：

参照图5，如图上部梯形图形标识为机床加工刀具，下面部分为工件部分。

实际应用中可以将距离转化为进刀的次数。通过进刀的次数判断y轴的距离。如上图：当机床进刀到第3刀时工件的左边就碰到旧螺纹工件左边的位置。可以推断如下公式：

Y轴第7刀-Y轴第3刀＝Δ_y

Δz＝tanα×Δ_y

以上公式推导出Δz的长度就代表主控机床Z轴需要修正的距离具体的。

需要说明的是，此处若先触碰到左侧则向右调节床刀，若先触碰到右侧则向左调节床刀。

实施例四

本实施例提供另一种对刀的方法，其中，对刀的方法还包括：

获取螺纹的起扣位置，得到剩余进刀量、总进刀量、螺纹的锥度和Z轴偏移值Δz；

通过计算得到Y轴偏移值，公式如下：

Δy＝r×Δz

其中，r为螺纹锥度、Δz为Z轴偏移值，Δy为Y轴偏移值；

根据Y轴偏移值Δy调整床刀的位置，使得床刀可以产生于螺纹相匹配的轨迹。

参照图6，螺纹锥度r、Z轴偏移值Δz，Y轴偏移值Δy，

Δy＝r×Δz

实施例五

本实施例提供的方法中，采用实施例二提供的比较修正对刀法、实施例三提供的进刀修正对刀法和实施例四提供的对刀的方法中的两种或三种。

分析上述3中对刀方式：

1、比较修正法优点为测量快、对刀快，效率高，缺点是准确率不能达到100％。

2、进刀修正法优点为对刀准、精度高、换算公式简单，缺点是效率低。

3、手动修正法，对刀慢，容易造成工件的损坏，优点是掌握容易，是比较修正法有误差后很好的调整方法。

本申请提出的方案中,比较修正和进刀修正，或者比较修正和手动修正两两相结合可以使数控机床更加完美的对刀,更加完整的维修螺纹管，是数控机床管螺纹维修未来发展的方向。

实施例五

图7是本申请提供一种数控机床包括：数控机床主体和控制器；

所述控制器用于控制所述数控机床本申请提供的数控机床维修螺纹管体的方法的各个步骤。

可选的，所述控制器包括：处理器71和存储器72，所述处理器71与存储器72通信连接：

其中，所述处理器71，用于调用并执行所述存储器72中存储的程序；

所述存储器72，用于存储程序，所述程序至少用于被处理器71执行时，控制数控机床主体执行本申请提供的数控机床维修螺纹管体的方法的各个步骤。

关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims

1.一种数控机床维修螺纹管体的方法，其特征在于，包括：

数控机床将带有螺纹的工件固定；

数控机床对所述工件进行加工，以完成对于螺纹的维修。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述比较修正对刀法包括：

基于所述螺纹信息，数控机床模拟车削该螺纹；

获取数控机床模拟车削该螺纹时的数据信息；

基于所述螺纹的测量数据信息，计算所述螺纹的起扣位置；

计算所述计算得到的起扣点和所述螺纹的起扣位置的差值；

基于所述差值修正所述床刀的位置，完成对刀。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取数控机床模拟车削该螺纹时的数据信息，包括：

计算机床床刀起扣点的Z轴距离量，公式如下：

计算所述螺纹的起扣位置的Z轴距离量公式如下：

计算机床床刀起扣点的Z轴距离量和螺纹起扣位置的Z轴距离量得到差值，公式如下：

Δz＝z-z′

其中，Δz为差值；

所述基于所述差值修正所述床刀的位置，完成对刀，包括：

基于差值，调节所述床刀，补偿误差值，完成对刀。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进刀修正对刀法包括：

基于所述修正值修正所述床刀Z轴的位移量。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述获取此时床刀的位置信息，基于所述床刀的位置信息和所述螺纹的数据信息，计算床刀需要的修正值；包括：

获取此时床刀的X轴进刀量；

基于所述齿高、工件的直径，计算床刀的总进刀量；

计算剩余进刀量公式如下：

Δy＝y-y′

计算此时的修正值；

Δz＝tanα*Δy (5)

其中，Δz为修正值；α为螺纹齿的斜率；Δy为剩余进刀量。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对刀的方法还包括：

通过计算得到Y轴偏移值，公式如下：

Δy＝r×Δz

其中，r为螺纹锥度、Δz为Z轴偏移值，Δy为Y轴偏移值；

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对刀的方法包括：比较修正对刀法、进刀修正对刀法和手动对刀的方法中的两种或三种。

8.一种控制装置，用于控制数控机床维修螺纹管体，其特征在于，包括：

9.一种数控机床，其特征在于，包括：数控机床主体和控制器；

所述控制器用于控制所述数控机床主体执行权利要求1～7任一项所述的数控机床维修螺纹管体的方法的各个步骤。

10.根据权利要求9所述的数控机床，其特征在于，所述控制器包括：处理器和存储器，所述处理器与存储器通信连接：

所述存储器，用于存储程序，所述程序至少用于被处理器执行时，控制数控机床主体执行权利要求1～7任一项所述的数控机床维修螺纹管体的方法的各个步骤。