專利名稱：一種具有普通車床使用功能的多功能數(shù)控車床的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)控車床與普通車床，主要涉及數(shù)控車床。
背景技術(shù)：
本發(fā)明所指的普通車床，是指普通的臥式車床，其主軸與導(dǎo)軌平行放置；具有可進(jìn)行縱橫運(yùn)動(dòng)的滑板，可以在一個(gè)平面內(nèi)使刀架進(jìn)行縱橫進(jìn)給。常用來(lái)完成對(duì)工件內(nèi)外表面的回轉(zhuǎn)加工、端面加工、內(nèi)外螺紋加工，通過(guò)滑板上部的方刀架還可以加工有錐度的工件； 采用相應(yīng)的刀具和附件，還可進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔、攻絲和滾花等；普通車床是車床中應(yīng)用最為廣泛的一種。本發(fā)明所說(shuō)的數(shù)控車床包括了通常所說(shuō)的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床，簡(jiǎn)易的數(shù)控車床、普及的數(shù)控車床，普通數(shù)控車床。因?yàn)榻?jīng)濟(jì)的、簡(jiǎn)易的、普及的、普通的這些概念的內(nèi)涵都不夠準(zhǔn)確，所以在正式描述本發(fā)明以前，我們先對(duì)本發(fā)明立足的技術(shù)基礎(chǔ)概念做一表達(dá)和定義。 本發(fā)明所說(shuō)的數(shù)控車床是指主軸與導(dǎo)軌平行放置的(臥式的)、具有縱橫進(jìn)給滑板，可在一個(gè)平面內(nèi)兩軸聯(lián)動(dòng)的、計(jì)算機(jī)數(shù)字控制的車床；簡(jiǎn)單表述就是具有兩軸并可兩軸聯(lián)動(dòng)的臥式數(shù)控車床。這是一個(gè)精確表達(dá)的概念，但在實(shí)際生活中這一概念外延的主要內(nèi)容其實(shí)就是行業(yè)常說(shuō)的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床。這是本發(fā)明立足的技術(shù)基礎(chǔ)與改進(jìn)對(duì)象。

發(fā)明內(nèi)容
普通車床與經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床是使用用途最為廣泛的兩種車床，他們都用來(lái)滿足人們?cè)谏a(chǎn)中通常性的、普遍性的車床加工需求。在2010年我國(guó)數(shù)控車床與普通車床的銷售比例大約為30 %比70 %，而經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床在數(shù)控車床中又占了大約80-90 %?，F(xiàn)今，在發(fā)達(dá)國(guó)家普通車床與數(shù)控車床的銷售比例大約為50%比50%。為什么早在上世紀(jì)50年代數(shù)控車床就發(fā)明了，而至今普通車床仍有相當(dāng)大的市場(chǎng)份額？早先主要是因?yàn)槌杀疽蛩?，現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床的價(jià)格越來(lái)越低，已經(jīng)跟普通車床的市場(chǎng)售價(jià)相差無(wú)幾了，但是為什么普通車床仍占有相當(dāng)大的市場(chǎng)份額，沒(méi)有被看起來(lái)費(fèi)效比很優(yōu)異的數(shù)控車床取代？毫無(wú)疑問(wèn)計(jì)算機(jī)數(shù)字控制的車床是更為先進(jìn)的，造成這一現(xiàn)象的主要原因是人們使用中的要求不同。而兩種車床雖然先進(jìn)性不同，但是在使用中卻各有特點(diǎn)，數(shù)控車床在大批量的工件加工中具有高效率高精度的優(yōu)勢(shì)，而普通車床對(duì)于單件或者小批量的工件加工，因?yàn)椴挥镁幹普{(diào)試程序反而更為簡(jiǎn)便和快捷，而在現(xiàn)實(shí)中存在著大量單件的、小批量的、簡(jiǎn)單的加工需要，這一點(diǎn)對(duì)于機(jī)械加工行業(yè)的的工人與管理人員是很容易理解的。市場(chǎng)上兩種車床的銷量占比也在很大程度上反映了，在通常性的、普遍性的車床加工中人們的這種需求的不同。如果我們能生產(chǎn)一種具有普通車床使用功能又相當(dāng)經(jīng)濟(jì)的、實(shí)用的數(shù)控車床；則可以達(dá)到一機(jī)多用的目的，提高機(jī)器利用率，節(jié)省資金投入，節(jié)省工業(yè)場(chǎng)地，具有顯著的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益。本發(fā)明在上文所說(shuō)的數(shù)控車床，即具有兩軸并可兩軸聯(lián)動(dòng)的臥式數(shù)控車床的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)而成，通過(guò)改進(jìn)使其在不改變數(shù)控車床原有使用功能的基礎(chǔ)上同時(shí)具有普通車床的使用功能。在詳細(xì)介紹本發(fā)明以前我們先對(duì)數(shù)控車床的使用方式作一簡(jiǎn)介?，F(xiàn)有技術(shù)下數(shù)控車床主要甚至可以說(shuō)基本都是以自動(dòng)加工方式進(jìn)行工作的，也就是按照輸入的程序進(jìn)行連續(xù)的自動(dòng)化加工；但在編好程序進(jìn)行自動(dòng)化加工以前必須進(jìn)行對(duì)刀，所以數(shù)控車床一般都有兩種工作模式，自動(dòng)工作模式和手動(dòng)工作模式。在手動(dòng)工作模式下可以完成換刀，主軸正反轉(zhuǎn)，調(diào)速，縱橫進(jìn)給(利用儀表板上安裝的手輪或者按鍵)等功能，但這種模式下的功能主要是為了自動(dòng)加工以前的對(duì)刀和作為自動(dòng)加工模式的一種簡(jiǎn)單補(bǔ)充，其作為普車的基本功能遠(yuǎn)不完備，主要表現(xiàn)為縱橫的進(jìn)給操作不便，無(wú)法完成錐度加工和螺紋加工。本發(fā)明的基本技術(shù)思路與內(nèi)容是對(duì)現(xiàn)有數(shù)控車床的自動(dòng)化程序加工方式不加以干預(yù)，而對(duì)其手動(dòng)工作模式下的功能進(jìn)行擴(kuò)充，通過(guò)擴(kuò)充使其具有普車的功能。這種擴(kuò)充性的改進(jìn)主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面，其一，在數(shù)控車床的手動(dòng)工作模式下增加了具有新功能的操作部件，包括(1)大手輪，位于車床的滑板箱部位(包括大滑板部位)，以手搖脈沖器原理工作， 用電纜連接于數(shù)控系統(tǒng)，通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)在手動(dòng)工作模式下控制車床大滑板的進(jìn)給。(2)小手輪，位于車床的滑板箱部位(包括大滑板部位)，以手搖脈沖器原理工作， 用電纜連接于數(shù)控系統(tǒng)，通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)在手動(dòng)工作模式下控制車床小滑板的進(jìn)給。(3) 一個(gè)十字開關(guān)，位于車床的滑板箱部位(包括大滑板部位)，具有4個(gè)工位，用電纜連接于數(shù)控系統(tǒng)，通過(guò)向數(shù)控系統(tǒng)輸出不同的工位信號(hào)，使車床的大小滑板在手動(dòng)工作模式下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)進(jìn)給與快速調(diào)刀。(4) 一個(gè)檔位開關(guān)，位于車床的滑板箱部位(包括大滑板部位)，用電纜連接于數(shù)控系統(tǒng)，通過(guò)不同的檔位來(lái)設(shè)定十字開關(guān)各工位的自動(dòng)進(jìn)給與快速調(diào)刀的速度。(5)車床錐度設(shè)定顯示部件，用以配合完成車床在手動(dòng)工作模式下對(duì)錐度工件的加工。(6)車床螺距設(shè)定顯示部件，用以配合完成車床在手動(dòng)工作模式下對(duì)螺紋工件的加工。其二這些新增部件功能的實(shí)現(xiàn)仍然通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)，因而對(duì)數(shù)控系統(tǒng)要按要求增加新的輸入輸出接口，增補(bǔ)必要的程序，對(duì)其控制功能進(jìn)行調(diào)適，使其能執(zhí)行新的功能。本發(fā)明中對(duì)控制系統(tǒng)的改進(jìn)僅說(shuō)明了基本的要求與原理，不涉及具體細(xì)節(jié)，因?yàn)閷?shí)現(xiàn)這些細(xì)節(jié)可能會(huì)有不同的多種的具體方法，并且都是現(xiàn)有技術(shù)下可以實(shí)現(xiàn)的；所以本文中的表述僅以表明原理與要求并可以理解與制造為限。利用本發(fā)明制造的數(shù)控車床可以在其手動(dòng)工作模式下像普通車床一樣的利用大小手輪操作車床大小滑板的縱橫進(jìn)給；可以利用十字開關(guān)完成自動(dòng)走刀、快速調(diào)刀；并且可以利用兩者配合“錐度設(shè)定與顯示部件”及“螺距設(shè)定與顯示部件”完成錐度及螺紋工件的加工；而且操作均非常便捷。比數(shù)控車床更適合單件、小批量工件的加工，比普通車床操作遠(yuǎn)為簡(jiǎn)易，操作手柄數(shù)量大大減少，使用標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)需刃磨的數(shù)控刀具，甚至于不需要進(jìn)行專門培訓(xùn)，即可學(xué)會(huì)該車床在手動(dòng)工作模式(也就是普車模式)下的操作。并且本發(fā)明在手動(dòng)工作模式下還具有普通車床所沒(méi)有的錐度加工時(shí)的自動(dòng)走刀功能，帶錐度螺紋的加工也比普通車床加工錐度螺紋時(shí)的方式更為精確和簡(jiǎn)便。并且本發(fā)明在手動(dòng)工作模式(也就是普車模式)下的操作，全程可參照數(shù)控系統(tǒng)屏幕上的工作坐標(biāo)系，因而加工精度更高。具有以上優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，本發(fā)明一樣可以做為數(shù)控車床來(lái)使用，也就是本文開始部分所說(shuō)的一機(jī)多用。由于本發(fā)明新增加的操作部件，實(shí)質(zhì)上僅僅是給數(shù)控車床控制系統(tǒng)提供其在手動(dòng)模式下的控制信號(hào)，不改變數(shù)控車床原有的機(jī)械結(jié)構(gòu)，不增加新的執(zhí)行部件；因而本發(fā)明同時(shí)具有良好的經(jīng)濟(jì)性。


圖1中圖(I)是依照本發(fā)明制造的數(shù)控車床的一個(gè)示意圖，主要用來(lái)直觀的展示本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有的數(shù)控車床新增加的操作部件及其所在部位圖，圖(II)是該車床的工作坐標(biāo)圖；圖2中圖(I)是十字開關(guān)的俯視圖，圖(II)是檔位開關(guān)的俯視圖；圖3中圖(I)是幾個(gè)需要加工錐度的工件的示意圖，圖(II)是加工它們時(shí)在車床的工作坐標(biāo)圖中車刀與刀架工作方向與工作錐度的示意圖；圖4是本發(fā)明定義的錐度設(shè)定與顯示部件的示意圖；圖5是一個(gè)圓柱型工件的側(cè)視圖，用來(lái)說(shuō)明本發(fā)明中錐度加工時(shí)的操作步驟與方法，也用來(lái)說(shuō)明帶錐度螺紋加工過(guò)程中的操作步驟與方法，還用來(lái)說(shuō)明加工反螺紋工件時(shí)的操作步驟與方法；圖6是本發(fā)明定義的螺距設(shè)定與顯示部件的示意圖；圖7中的圖(I)、圖(II)、與圖(III)均用來(lái)說(shuō)明本發(fā)明在手動(dòng)模式下加工螺紋時(shí)的步驟與方法。
具體實(shí)施例方式圖1中的圖⑴是依據(jù)本發(fā)明制造的一個(gè)車床的總體布置圖；圖⑴中1是車床床身，2是卡盤，3是尾座，4是保護(hù)罩，5是車床數(shù)控系統(tǒng)及其操作面板，這些都是數(shù)控車床的基本部件，僅為便于理解技術(shù)背景，無(wú)特別意義；圖1中圖(II)為本發(fā)明中車床大小滑板縱橫移動(dòng)的基本坐標(biāo)圖，坐標(biāo)圖中有X軸與Z軸方向，其中車床大滑板依照其Z軸方向左右移動(dòng)，小滑板依其X軸方向前后移動(dòng)，這一坐標(biāo)圖的出現(xiàn)是為了下文說(shuō)明的便利，為便于表達(dá)，本文以下部分將這一坐標(biāo)圖稱為車床坐標(biāo)圖，簡(jiǎn)稱坐標(biāo)圖。圖1中的圖(I)中，車床的保護(hù)罩向左移動(dòng)，這是為了使車床的正面敞開，以便于操作工將其作為普車來(lái)操作，相應(yīng)的控制系統(tǒng)的面板布置在車床正面頂部；這種布置型式并不是本發(fā)明的必須內(nèi)容，只是在本發(fā)明實(shí)際應(yīng)用中可能較為適宜的一種布置方式。圖1 (I)可以理解為本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例。在圖I(I)中可看到本發(fā)明相對(duì)于目前的數(shù)控車床技術(shù)新增加的操作部件。其中a為大手輪b為小手輪c為一個(gè)十字開關(guān)d為與十字開關(guān)相配合的一個(gè)旋轉(zhuǎn)的檔位開關(guān)e為車床錐度設(shè)定顯示部件
f為車床螺距設(shè)定顯示部件這些新增加的操作、設(shè)定與顯示部件均在數(shù)控車床的手動(dòng)工作模式下發(fā)揮作用， 本發(fā)明正是通過(guò)這些新增加的部件與改進(jìn)后的車床數(shù)控系統(tǒng)相配合來(lái)使數(shù)控車床具有普通車床的使用功能的，這些部件的詳細(xì)功能與對(duì)控制系統(tǒng)的要求和控制系統(tǒng)的工作方法與原理，下文進(jìn)一步說(shuō)明。這些新增部件主要用來(lái)實(shí)現(xiàn)以下四組功能，這四組功能即可使數(shù)控車床具有普通車床的基本功能。這四組功能在使用中，均要求首先通過(guò)車床數(shù)控系統(tǒng)的操作面板使車床進(jìn)入手動(dòng)工作模式，這種操作程序跟現(xiàn)有的普通的數(shù)控車床是一樣的。下面分四大段來(lái)說(shuō)明這四組功能。一、用手輪操作大小滑板的縱橫進(jìn)給。參見(jiàn)圖1 (I)，本發(fā)明在車床的滑板箱部位上布置了大小兩個(gè)手搖脈沖發(fā)生器原理的手輪，其中a為大手輪，b為小手輪，兩者實(shí)質(zhì)均為手搖脈沖發(fā)生器，其控制原理同于現(xiàn)有數(shù)控車床的的對(duì)刀手輪，使用電纜連接于控制系統(tǒng)，通過(guò)手搖產(chǎn)生的脈沖電流分別控制兩軸的步進(jìn)或者伺服電機(jī)啟動(dòng)與停止。這兩個(gè)手輪布置于滑板箱部位(該部位包含大滑板部分)，是為了操作的便利。其中a控制大滑板，如圖1 (I)中，當(dāng)人正面面對(duì)車床時(shí)，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)a，大滑板沿著圖I(II)中車床坐標(biāo)圖的Z軸方向向左(-Z方向)移動(dòng)，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)a，大滑板向右(Z方向)移動(dòng)。其中b控制小滑板，如圖1 (I)中，當(dāng)人正面面對(duì)車床時(shí)，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)b，小滑板則沿著圖I(II)中車床坐標(biāo)圖的X軸方向遠(yuǎn)離人體一側(cè)(-X方向)移動(dòng)，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)b，小滑板向靠近人體一側(cè)(X方向)移動(dòng)。為了操作的便利，這兩個(gè)手輪均比現(xiàn)有數(shù)控車床上的對(duì)刀手輪尺寸要大，并且如普通車床上的手輪一樣均有刻度盤，以便車工掌握進(jìn)退刀量。但是因?yàn)闆](méi)有機(jī)械連接，所以這兩個(gè)手輪在車床自動(dòng)加工和下文將要說(shuō)明的手動(dòng)加工模式下的自動(dòng)進(jìn)給功能里不會(huì)隨滑板的移動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)。為了實(shí)現(xiàn)本功能，控制系統(tǒng)必須同時(shí)保留有坐標(biāo)圖X軸與Z軸方向手輪脈沖發(fā)生器的外接接口，能根據(jù)搖動(dòng)產(chǎn)生的脈沖電流控制兩軸電機(jī)的啟動(dòng)與停止。為操作便利，在手動(dòng)模式下這兩個(gè)手輪應(yīng)該可以同時(shí)動(dòng)作。該手輪刻度盤的單格移動(dòng)量可由系統(tǒng)默認(rèn)或者設(shè)定，現(xiàn)有的技術(shù)也是這樣的。經(jīng)過(guò)這種改進(jìn)以后，我們就可以像普車一樣的通過(guò)手輪簡(jiǎn)便的操作滑板和刀架的移動(dòng)了。二、通過(guò)十字開關(guān)(C)和與之配合的檔位開關(guān)(d)實(shí)現(xiàn)車床滑板的縱橫自動(dòng)進(jìn)給， 包括快速調(diào)刀。參見(jiàn)圖1 (I)，本發(fā)明在車床的滑板箱部位上布置了一個(gè)控制車床大小滑板運(yùn)動(dòng)方向的十字開關(guān)(c)和與之配合使用的控制滑板自動(dòng)進(jìn)給速度的檔位開關(guān)(d)，這兩個(gè)開關(guān)與控制系統(tǒng)通過(guò)電纜連接，通過(guò)控制系統(tǒng)的鍵盤進(jìn)入手動(dòng)模式后該十字開關(guān)與檔位開關(guān)即可發(fā)揮作用。這組設(shè)置的目的是使車床大小滑板沿著坐標(biāo)圖的Z軸或X軸以設(shè)定速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)。圖2中圖(I)是圖I(I)中十字開關(guān)(c)的俯視圖，圖中中心圓圈表示操作手柄、外部圓圈表示開關(guān)底座，ZG, -ZG, XG, -XG表示十字開關(guān)的四個(gè)工位，十字開關(guān)推向這四個(gè)工位，則車床大小滑板分別向車床坐標(biāo)圖標(biāo)示的Z，-Z, X，-X方向移動(dòng)，該開關(guān)中央為空擋位。圖2(11)為圖I(I)中檔位開關(guān)(d)的俯視圖，帶箭頭的中心圓可旋轉(zhuǎn)，外圓為不同的工作檔位，用以設(shè)定滑板的移動(dòng)速度；圖中繪制了 0. ImmUmmUOmm,50mm四個(gè)檔位作為示意，實(shí)際中需要的檔位要比這多。這兩個(gè)開關(guān)均與控制系統(tǒng)通過(guò)電纜連接，并且控制系統(tǒng)能接收其工位信號(hào)，并按工位信號(hào)發(fā)出適當(dāng)指令，控制兩軸的步進(jìn)或者伺服電機(jī)啟動(dòng)與停止。 此功能的實(shí)現(xiàn)要求控制系統(tǒng)有外接這兩個(gè)開關(guān)的輸入接口，并且能根據(jù)這兩個(gè)開關(guān)的相應(yīng)工位做出設(shè)定的控制動(dòng)作。這兩個(gè)開關(guān)布置于滑板箱部位(該部位包含大滑板部分)，是為了操作的便利。具體工作與控制方法如下進(jìn)入手動(dòng)模式后，首先旋轉(zhuǎn)檔位開關(guān)至合適檔位，以設(shè)定自動(dòng)進(jìn)給的的速度；扳動(dòng)十字開關(guān)到不同的工位則使滑板向不同的方向移動(dòng)。例如旋轉(zhuǎn)至0. Imm檔位；而后將圖2(1)中十字開關(guān)推向ZG工位，則車床大滑板將一直以0. Imm/秒的速度向坐標(biāo)圖的Z方向運(yùn)動(dòng)，需要停止時(shí)，將十字開關(guān)扳到中央的空檔位置即可；以其它設(shè)定速度和向其它方向的移動(dòng)同此例。通過(guò)兩個(gè)開關(guān)的配合，即可使車床大小滑板沿著坐標(biāo)圖的Z軸或X軸以設(shè)定速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)進(jìn)給與快速調(diào)刀功能。自動(dòng)進(jìn)給可以降低車工的操作強(qiáng)度，并且比手輪進(jìn)給可加工出更光潔的工件表面。三、通過(guò)車床錐度設(shè)定與顯示部件(e)與a，b手輪和c，d開關(guān)的配合來(lái)實(shí)現(xiàn)車床在手動(dòng)工作模式下對(duì)錐度工件的加工。通過(guò)上文一與二段中所述的功能的增加，僅能使車刀與刀架在車床坐標(biāo)圖中做平行于Z軸與平行于X軸的直線運(yùn)動(dòng)，不能完成普通車床對(duì)錐度加工的需要，實(shí)際工作中我們經(jīng)常需要加工一些錐度工件。在普通車床中完成錐度加工是依靠車床小滑板上部可以360 度旋轉(zhuǎn)的方刀架來(lái)完成的，普車的錐度加工的工作方式可以在互聯(lián)網(wǎng)上查到相關(guān)視頻。本發(fā)明需要可以完成普車加工錐度的所有功能，圖3(1)中給出了幾個(gè)需要進(jìn)行錐度加工的典型工件，圖中g(shù)、h、i、j是4個(gè)需要加工錐度的工件的側(cè)視圖，其中g(shù)、i為圓柱體，h、j為帶臺(tái)階的圓柱體，它們左側(cè)被夾持于卡盤上，陰影部位是需要被車刀加工掉的部分，它們的下面是車刀，圖中的箭頭表示車刀進(jìn)給的方向；圖3(11)中的坐標(biāo)圖是以圖 I(I)中的坐標(biāo)圖為基礎(chǔ)，增加了象限標(biāo)示，而后將這4個(gè)工件加工時(shí)車刀進(jìn)給的軌跡標(biāo)示后的情況，圖中假設(shè)4個(gè)工件在加工進(jìn)給前，車刀所處位置為一個(gè)點(diǎn)，坐標(biāo)圖的0點(diǎn)，0g、0h、 0i、0j、分別表示加工g、h、i、j時(shí)車刀在坐標(biāo)系內(nèi)的運(yùn)動(dòng)方向與軌跡，可見(jiàn)它們均不與X軸和Z軸平行，在坐標(biāo)系內(nèi)做的是斜直線運(yùn)動(dòng)；如圖它們均與坐標(biāo)軸Z—端形成確定的角度關(guān)系(與其它軸端也是，只是圖中沒(méi)有標(biāo)示)，圖中標(biāo)示為89°、155°、210°、315°這四個(gè)角度。因?yàn)閷?shí)際中有各種錐度的工件，不只這四個(gè)工件，可以看出要完成普車能完成的所有的錐度加工，車刀運(yùn)動(dòng)軌跡形成的直線與坐標(biāo)軸Z —端的這一角度將是0-360度中的任一角度(與坐標(biāo)軸重合情況有特殊性，下文還有說(shuō)明)。并且可以看出當(dāng)這一角度在360度范圍內(nèi)任何一個(gè)角度確定時(shí)，車刀與刀架在車床坐標(biāo)系內(nèi)的移動(dòng)方向是確定的，移動(dòng)所處的象限也是確定的；也可以理解要完成這種斜直線運(yùn)動(dòng)，車刀與刀架必須沿著X軸與Z軸同時(shí)移動(dòng)；并且其單次移動(dòng)距離或者移動(dòng)速度必須且必然是一個(gè)確定的比例關(guān)系，這一比例關(guān)系也可以計(jì)算出來(lái)。例如加工g工件，Og與Z的夾角為89度，車刀由0點(diǎn)移動(dòng)到Og線的箭頭點(diǎn)時(shí)其向-X軸方向移動(dòng)距離為線段g-x(由Og線段箭頭點(diǎn)到Z軸的垂線)，向Z軸方向移動(dòng)距離為線段gZ (由O點(diǎn)與Og線段箭頭點(diǎn)到Z軸的垂線與Z軸交點(diǎn)構(gòu)成的線段)，根據(jù)三角函數(shù)tan89 = 57.觀9961630759144，這就是說(shuō)假如利用手輪使車刀向Z方向一次移動(dòng)1mm，則其向-X方向必須同時(shí)移動(dòng)57.觀9961630759144讓，如果是利用本發(fā)明上文定義的十字開關(guān)自動(dòng)走刀完成，則車刀向Z假如以Imm/秒勻速移動(dòng)，則向-X應(yīng)以57. 289961630759144mm/ 秒勻速移動(dòng)。可以看出這一比例關(guān)系是一個(gè)確定的函數(shù)關(guān)系，雖然加工一個(gè)錐度工件需要車刀多次工作，車刀每次進(jìn)給前的起步位置會(huì)有變動(dòng)，但這一角度與函數(shù)關(guān)系卻是確定的。 本例計(jì)算的是第一象限內(nèi)的89度角，利用三角函數(shù)，可將在任何一個(gè)象限的任何一個(gè)角度的這一比例關(guān)系或稱函數(shù)關(guān)系計(jì)算出來(lái)；只是不同象限內(nèi)運(yùn)動(dòng)的方向有所不同。本發(fā)明正是利用這一確定的函數(shù)關(guān)系，并利用數(shù)控車床所具有的兩軸聯(lián)動(dòng)功能來(lái)實(shí)現(xiàn)手動(dòng)工作模式下對(duì)任意錐度的加工的。早期的簡(jiǎn)易型數(shù)控車床并不支持兩軸聯(lián)動(dòng)，現(xiàn)在稱為簡(jiǎn)易型或者經(jīng)濟(jì)型的數(shù)控車床均支持這一聯(lián)動(dòng)了。本發(fā)明利用特有的手動(dòng)模式下的錐度設(shè)定與顯示部件與本發(fā)明定義的a，b手輪和c，d開關(guān)配合來(lái)完成工件的錐度加工；既支持單獨(dú)使用a，b手輪來(lái)完成操作，也支持同時(shí)使用a，b手輪和c，d開關(guān)來(lái)完成操作，下面進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。錐度的設(shè)定與顯示要使數(shù)控車床在手動(dòng)模式下完成錐度的加工，首先要給控制系統(tǒng)輸入上文所說(shuō)的角度信息，這個(gè)輸入就是設(shè)定；并且為了車工能直觀的了解這一設(shè)定的夾角，必須將它顯示出來(lái)；圖4中的e是本發(fā)明定義的錐度設(shè)定與顯示部件。本發(fā)明為了說(shuō)明和理解的方便將這一部件在圖I(I)的e與圖4中均標(biāo)示為獨(dú)立的顯示與輸入部件，實(shí)際上利用機(jī)床控制系統(tǒng)統(tǒng)一的顯示屏顯然是更經(jīng)濟(jì)的，本發(fā)明的實(shí)質(zhì)在于控制系統(tǒng)功能的增加與改進(jìn)，并不在于使用幾塊顯示屏；當(dāng)利用系統(tǒng)公用的硬件時(shí)，該部件也可以理解為控制系統(tǒng)新增加的一種功能。在圖4中e的顯示屏上，有一個(gè)平面直角坐標(biāo)系，有X軸與Z軸，這一形式的坐標(biāo)系是車床工作的基本坐標(biāo)系，與圖I(II)中的坐標(biāo)圖形式相同；帶箭頭的線段表示車刀與刀架在坐標(biāo)系內(nèi)的運(yùn)動(dòng)方向，其與坐標(biāo)軸形成確定的角度關(guān)系，該線段以坐標(biāo)0點(diǎn)為圓心， 可以通過(guò)附圖4中的旋鈕k來(lái)360度旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)到哪個(gè)角度，就是設(shè)定的加工角度。(這一設(shè)定也可以通過(guò)數(shù)字鍵盤來(lái)進(jìn)行)加工角度設(shè)定以后，首先要明確基本的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，基本的運(yùn)動(dòng)關(guān)系是指加工具體錐度時(shí)，車床小滑板應(yīng)向圖3 (II)中的坐標(biāo)圖的X方向還是-X方向運(yùn)動(dòng)，大滑板應(yīng)向Z還是-Z方向運(yùn)動(dòng)。如圖3(11)中的坐標(biāo)圖表明，加工工件g、h、i、j時(shí)車刀與刀架分別向第 1、2、3、4象限移動(dòng)，并且如圖所示當(dāng)設(shè)定角度處在第1象限時(shí)，小滑板將向-X方向運(yùn)動(dòng)，大滑板將向Z方向運(yùn)動(dòng)；當(dāng)設(shè)定角度處在第2象限時(shí)，小滑板將向-X方向運(yùn)動(dòng)，大滑板將向-Z 方向運(yùn)動(dòng)；當(dāng)設(shè)定角度處在第3象限時(shí)，小滑板將向X方向運(yùn)動(dòng)，大滑板將向-Z方向運(yùn)動(dòng)； 當(dāng)設(shè)定角度處在第四象限時(shí)，小滑板將向X方向運(yùn)動(dòng)，大滑板將向Z方向運(yùn)動(dòng)。這就是這里所說(shuō)的基本的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，需要說(shuō)明的是當(dāng)角度設(shè)定以后，不論車刀向那個(gè)象限運(yùn)動(dòng)，這一運(yùn)動(dòng)關(guān)系是隨著具體角度的設(shè)定而確定的。在明確設(shè)定的角度，角度所處的象限和所需要的基本運(yùn)動(dòng)關(guān)系后，車床大小滑板沿Z軸與X軸的單次移動(dòng)量之比或移動(dòng)速度之比，如前所述無(wú)論設(shè)定的是任何角度均可計(jì)算出來(lái)。只要再解決了操作問(wèn)題就可以進(jìn)行錐度工件的加工了。本發(fā)明支持手動(dòng)模式下以本發(fā)明定義的錐度設(shè)定與顯示部件(e)與a，b手輪配合加工錐度，也支持它和c，d開關(guān)配合加工錐度，兩者的基本原理是一樣的。
手動(dòng)工作模式下加工錐度，按以下步驟進(jìn)行(以下說(shuō)明在假設(shè)前文已為閱讀者明了的情況下進(jìn)行)(1)車床進(jìn)入手動(dòng)模式。(2)將刀具移動(dòng)到加工前合適的起步點(diǎn)。(3)根據(jù)加工需要，利用錐度顯示與設(shè)定部件設(shè)定加工錐度并將這一錐度顯示在系統(tǒng)顯示屏上。(與X軸或Z軸重合的設(shè)定無(wú)效，因重合后不產(chǎn)生錐度，加工時(shí)只有單軸在動(dòng)，沒(méi)有意義。)(4)系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定角度確定兩軸向圖3(11)中坐標(biāo)圖的第幾象限，即兩軸分別向圖中坐標(biāo)軸X與坐標(biāo)軸Z的哪一端移動(dòng)，并計(jì)算出兩軸移動(dòng)速度的比例關(guān)系(函數(shù)關(guān)系)。 可用圖表法將任一角度的設(shè)定的兩軸移動(dòng)方向與兩軸移動(dòng)的這一速度的比例關(guān)系提前存入系統(tǒng)，提高運(yùn)行速度。(5)系統(tǒng)重新定義a手輪(大手輪)功能當(dāng)設(shè)定角度在圖3(11)的第2象限時(shí)，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)車床大滑板向-Z方向移動(dòng)，小滑板同時(shí)將向-X方向移動(dòng)，也就是車刀與刀架將向第2象限移動(dòng)，如前所述這一移動(dòng)在車床基本坐標(biāo)系內(nèi)相對(duì)于任一坐標(biāo)軸將是一條斜直線；此時(shí)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)將在這一直線內(nèi)向相反方向移動(dòng)。當(dāng)設(shè)定角度在圖3(11)的第3象限時(shí)，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)車床大滑板向-Z方向移動(dòng)，小滑板同時(shí)將向X方向移動(dòng)，也就是車刀與刀架將向第3象限移動(dòng)，如前所述這一移動(dòng)在車床基本坐標(biāo)系內(nèi)相對(duì)于任一坐標(biāo)軸將是一條斜直線，此時(shí)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)將在這一直線內(nèi)向相反方向移動(dòng)。當(dāng)設(shè)定角度在圖3 (II)的第1象限時(shí)，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)車床大滑板向Z方向移動(dòng)，小滑板同時(shí)將向-X方向移動(dòng)，也就是車刀與刀架將向第1象限移動(dòng)，如前所述這一移動(dòng)在車床基本坐標(biāo)系內(nèi)相對(duì)于任一坐標(biāo)軸將是一條斜直線；此時(shí)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)將在這一直線內(nèi)向相反方向移動(dòng)。當(dāng)設(shè)定角度在圖3(11)的第4象限時(shí)，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)車床大滑板向Z方向移動(dòng)，小滑板將同時(shí)向X方向移動(dòng)，也就是車刀與刀架將向第4象限移動(dòng)，如前所述這一移動(dòng)在車床基本坐標(biāo)系內(nèi)相對(duì)于任一坐標(biāo)軸將是一條斜直線；此時(shí)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)將在這一直線內(nèi)向相反方向移動(dòng)。(6)系統(tǒng)將a手輪的移動(dòng)速度進(jìn)行設(shè)定選擇移動(dòng)量較大的一軸作為手輪a此時(shí)的基礎(chǔ)移動(dòng)速度，所謂手輪a此時(shí)基礎(chǔ)的移動(dòng)速度是指該手輪事先設(shè)定或者默認(rèn)的單格移動(dòng)速度，根據(jù)基礎(chǔ)移動(dòng)速度與函數(shù)關(guān)系計(jì)算出另一軸的移動(dòng)速度。例如，假如加工圖3(1) 中的g工件時(shí)，進(jìn)入錐度加工時(shí)系統(tǒng)默認(rèn)手輪移動(dòng)速度為每格0. Imm,此時(shí)系統(tǒng)將設(shè)定手輪a每順時(shí)針搖動(dòng)一格向-X方向移動(dòng)0. Imm,向Z方向移動(dòng)0. 1/57. 289961630759144mm。 這樣做的原因是假如將向Z方向的移動(dòng)速度根據(jù)進(jìn)入錐度設(shè)定以前默認(rèn)的速度定義，例如 0. 1mm，則向-X方向?qū)⒁苿?dòng) 57. 289961630759144X0. 1 = 5. 7289961630759144mm,因?yàn)橐苿?dòng)過(guò)快，因而是非常危險(xiǎn)并令操作者感到突兀的。同例中，當(dāng)設(shè)定角度使兩軸移動(dòng)量相同時(shí)，兩者均選用該手輪事先的設(shè)定或者默認(rèn)的單格移動(dòng)速度移動(dòng)，例如假如加工圖3 (I)中的g工件時(shí)，角度不是89度，而是45度， 手輪a每順時(shí)針搖動(dòng)一格向-X方向與Z方向均移動(dòng)0. 1mm。
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(7)設(shè)定錐度后，系統(tǒng)不改變b手輪的功能，即逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)b，小滑板將向圖I(II) 中坐標(biāo)圖的-X方向移動(dòng)，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)b將向圖I(II)中的坐標(biāo)圖的X方向移動(dòng)；并且移動(dòng)速度同于此前該手輪設(shè)定或者默認(rèn)的速度，比如是每格0. 1mm，將仍是每格0. 1mm。(8)系統(tǒng)重新定義十字開關(guān)-ZG和ZG工位的功能當(dāng)設(shè)定角度在圖3(11)坐標(biāo)圖的第2象限時(shí)，十字開關(guān)扳至-ZG工位時(shí)車床大滑板向-ζ方向移動(dòng)，小滑板同時(shí)將向-χ方向移動(dòng)，也就是車刀與刀架將向第2象限移動(dòng)，如前所述這一移動(dòng)在車床基本坐標(biāo)系內(nèi)相對(duì)于任一坐標(biāo)軸將是一條斜直線；此時(shí)扳至ZG工位將在這一直線內(nèi)向相反方向移動(dòng)。當(dāng)設(shè)定角度在圖3(11)坐標(biāo)圖的第3象限時(shí)，十字開關(guān)扳至-ZG工位時(shí)車床大滑板向-Z方向移動(dòng)，小滑板同時(shí)將向X方向移動(dòng)，也就是車刀與刀架將向第3象限移動(dòng)，如前所述這一移動(dòng)在車床基本坐標(biāo)系內(nèi)相對(duì)于任一坐標(biāo)軸將是一條斜直線，此時(shí)扳至ZG工位， 將在這一直線內(nèi)向相反方向移動(dòng)。當(dāng)設(shè)定角度在圖3(11)坐標(biāo)圖的第1象限時(shí)，十字開關(guān)扳至ZG工位時(shí)車床大滑板向Z方向移動(dòng)，小滑板同時(shí)將向-X方向移動(dòng)，也就是車刀與刀架將向第1象限移動(dòng)，如前所述這一移動(dòng)在車床基本坐標(biāo)系內(nèi)相對(duì)于任一坐標(biāo)軸將是一條斜直線；此時(shí)扳至-ZG工位時(shí)將在這一直線內(nèi)向相反方向移動(dòng)。當(dāng)設(shè)定角度在圖3 (II)坐標(biāo)圖的第4象限時(shí)，十字開關(guān)扳至ZG工位時(shí)車床大滑板向Z方向移動(dòng)，小滑板將同時(shí)向X方向移動(dòng)，也就是車刀與刀架將向第4象限移動(dòng)，如前所述這一移動(dòng)在車床基本坐標(biāo)系內(nèi)相對(duì)于任一坐標(biāo)軸將是一條斜直線；此時(shí)扳至-ZG工位時(shí)將在這一直線內(nèi)向相反方向移動(dòng)。(9)系統(tǒng)將十字開關(guān)-ZG和ZG工位的移動(dòng)速度進(jìn)行設(shè)定選擇移動(dòng)量較大的一軸作為十字開關(guān)此時(shí)的基礎(chǔ)移動(dòng)速度，所謂十字開關(guān)此時(shí)基礎(chǔ)的移動(dòng)速度是指檔位開關(guān)d事先設(shè)定的自動(dòng)走刀速度，根據(jù)基礎(chǔ)移動(dòng)速度與函數(shù)關(guān)系計(jì)算出另一軸的移動(dòng)速度。例如，假如加工圖3(1)中的g工件時(shí)，進(jìn)入錐度加工時(shí)十字開關(guān)設(shè)定速度為每秒1mm，此時(shí)系統(tǒng)將設(shè)定扳至ZG工位時(shí)每秒向-X方向移動(dòng)1mm，向Z方向移動(dòng) 1/57.觀9961630759144讓。同樣，這樣做的原因是假如將向Z方向的移動(dòng)速度根據(jù)進(jìn)入錐度設(shè)定以前設(shè)定的速度定義，例如每秒1mm，則向-X方向?qū)⒚棵胍苿?dòng)57. 289961630759144mm, 這同樣也是非常危險(xiǎn)并令操作者感到突兀的。同例中，當(dāng)設(shè)定角度使兩軸移動(dòng)速度相同時(shí)，兩者均選用該十字開關(guān)事先設(shè)定的移動(dòng)速度移動(dòng)，例如假如加工附圖3中的g工件時(shí)，角度不是89度，而是45度，十字開關(guān)扳至ZG工位向-X方向與Z方向均每秒移動(dòng)1mm。(10)設(shè)定錐度后，系統(tǒng)不改變十字開關(guān)-XG和XG工位的功能，即扳至-XG，小滑板將向坐標(biāo)圖的-X方向移動(dòng)，扳至XG，將向坐標(biāo)圖的X方向移動(dòng)；并且移動(dòng)速度同于此前檔位開關(guān)d設(shè)定的速度，比如是每秒1mm，將仍是每秒1mm。(11)完成了以上的準(zhǔn)備操作和設(shè)定后就可以進(jìn)行錐度加工的正式操作了。圖5是完成以上設(shè)定后，利用本發(fā)明進(jìn)行工件加工的一個(gè)例子，同時(shí)說(shuō)明了加工中各次進(jìn)退刀的過(guò)程。如圖5所示，工件L是一個(gè)圓柱型工件的側(cè)視圖，左側(cè)夾持于卡盤。 Al是車刀的起步工作點(diǎn)，逆時(shí)針搖動(dòng)手輪a，車床的縱橫兩軸聯(lián)動(dòng)，將車刀由Al直線移動(dòng)到 A2，完成工件的第一刀的加工；此時(shí)順時(shí)針搖動(dòng)手輪b，車刀由A2退至A3，再順時(shí)針搖動(dòng)手輪a，車刀由A3移動(dòng)至A4，再逆時(shí)針搖動(dòng)手輪b，車刀由A4移動(dòng)至A5，再逆時(shí)針搖動(dòng)手輪b， 此時(shí)車刀由A5移動(dòng)至A6，完成第二刀的加工；以后各刀依次類推，直到完成工件的加工。以上說(shuō)明了單獨(dú)使用手輪完成錐度加工的方法，下面說(shuō)明用十字開關(guān)c與手輪配合來(lái)完成錐度加工的方法參見(jiàn)圖5，與利用a，b手輪的道理是同樣的，工件L是一個(gè)圓柱型工件的側(cè)視圖， 左側(cè)夾持于卡盤。同樣，Al是車刀的起步工作點(diǎn)，將十字開關(guān)扳至-ZG工位，車床的縱橫兩軸聯(lián)動(dòng)，將車刀由Al直線移動(dòng)到A2，完成工件的第一刀的加工；此時(shí)扳至工位XG，車刀由 A2退至A3，再扳至工位ZG，車刀由A3移動(dòng)至A4，再扳至-XG，車刀由A4移動(dòng)至A5，再扳至工位-ZG，此時(shí)車刀由A5移動(dòng)至A6，完成第二刀的加工；以后各刀依次類推，直到完成工件的加工。由A2-A3，A4-A5的移動(dòng)如要精確也可以用手輪b完成。錐度加工完成后，將錐度設(shè)定與顯示部件的錐度設(shè)定為0，則表示退出錐度工作模式。這就是本發(fā)明加工錐度工件的方法，既可以單獨(dú)使用手輪來(lái)來(lái)完成錐度的加工， 也可以使用十字開關(guān)c與手輪配合來(lái)完成錐度的加工，后者可以在加工過(guò)程中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)走刀。敘述雖然繁瑣，但技術(shù)上并不復(fù)雜，可行，并且實(shí)際操作比普通車床更為簡(jiǎn)易，要求不嚴(yán)的工件甚至只用本發(fā)明定義的一個(gè)十字開關(guān)c就可單獨(dú)完成。以上并未說(shuō)明內(nèi)錐度工件的加工，實(shí)際上選用適當(dāng)?shù)牡毒?，以上的操作功能已?jīng)可以完成內(nèi)錐度工件的加工了，所以不再贅述。四、通過(guò)車床螺距設(shè)定與顯示部件(f)與c，d開關(guān)和a，b手輪的配合，在手動(dòng)工作模式下實(shí)現(xiàn)車床對(duì)螺紋工件的加工?，F(xiàn)有數(shù)控車床在自動(dòng)工作方式下對(duì)大批量的螺紋的加工非常便利并精確，但不支持在手動(dòng)方式下對(duì)螺紋的加工；而且其在自動(dòng)方式下對(duì)螺紋的加工因?yàn)橐幊陶{(diào)試、調(diào)整刀補(bǔ)，并且調(diào)試程序的過(guò)程中，首件或者開始的數(shù)件工件通常不能達(dá)到加工要求，造成廢品，所以對(duì)單件或者小批量工件并不便捷?，F(xiàn)有的普通車床車螺紋，雖然中途可以方便的停頓，用對(duì)應(yīng)的螺母或者螺絲邊車邊試，熟練的工人單件活也可以直接加工成功，但是整體來(lái)講操作繁瑣，對(duì)車工技術(shù)要求較高，勞動(dòng)強(qiáng)度大。(為便于理解本發(fā)明的技術(shù)背景，兩者車螺紋的方式可以在互聯(lián)網(wǎng)中方便的找到相關(guān)視頻。)要使數(shù)控車床在手動(dòng)模式下完成螺紋的加工，必須設(shè)定螺紋的螺距，確定加工螺紋時(shí)的自動(dòng)走刀速度，解決第一刀以后各刀的“同步問(wèn)題”(意思是使每一刀均在同一點(diǎn)開始與工件接觸，以免亂扣)，解決操作問(wèn)題；如工件同時(shí)有螺紋與錐度，還需要在車螺紋時(shí)同時(shí)解決錐度問(wèn)題。螺距的設(shè)定與顯示方法要加工螺紋，不管是內(nèi)螺紋還是外螺紋，英制螺紋還是公制螺紋，首先要設(shè)定螺距，并且同時(shí)將其顯示出來(lái)，使車工能理解將要進(jìn)行和完成的工作。圖I(I)中的f與圖6 中的f均是同一個(gè)部件，本發(fā)明定義的螺距設(shè)定與顯示部件，參見(jiàn)圖6，既可以設(shè)定顯示公制螺紋螺距，也可以設(shè)定顯示英制螺紋螺距，但是同時(shí)只能設(shè)定一個(gè)；圖中顯示設(shè)定加工公制螺紋，螺距被設(shè)定為1mm，設(shè)定螺距用控制系統(tǒng)的鍵盤來(lái)完成。為便于理解，圖1與圖6均將該設(shè)定與顯示屏幕畫成獨(dú)立的部件，實(shí)際上這只是一個(gè)概念上獨(dú)立的部件，具體實(shí)施中， 可以利用控制系統(tǒng)公用的屏幕，也可以使用專門的顯示屏幕；當(dāng)利用系統(tǒng)公用的硬件時(shí)，該部件也可以理解為控制系統(tǒng)新增加的一種功能。由于英制螺紋與公制螺紋只是計(jì)量單位與表示方式不同，其實(shí)質(zhì)是相同的；并且不管加工公制螺紋還是英制螺紋，內(nèi)外螺紋的加工原理是相同的，所以下文僅以加工公制的外螺紋為例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明加工螺紋的方法。螺紋刀的自動(dòng)走刀速度的計(jì)算方法螺紋刀在加工螺紋時(shí)的自動(dòng)走刀速度由主軸的轉(zhuǎn)速和此時(shí)設(shè)定的螺距確定。例如圖7(1)中的工件m是一個(gè)圓柱型工件的側(cè)視圖，左側(cè)夾持于卡盤，陰影部位需要由車刀車制外螺紋，并且是正螺紋，m右下為螺紋車刀，為車螺紋，此時(shí)車刀應(yīng)沿著箭頭方向左勻速運(yùn)動(dòng)，主軸轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)、自動(dòng)走刀必須走完一個(gè)螺距，這一勻速的自動(dòng)進(jìn)刀速度就是這里所說(shuō)的螺紋刀的自動(dòng)走刀速度。假設(shè)此時(shí)主軸速度為每分60轉(zhuǎn)，螺距設(shè)定為為公制Imm ；據(jù)此可以計(jì)算得出“螺紋刀的自動(dòng)走刀速度”=主軸轉(zhuǎn)速60轉(zhuǎn)每分X螺距Imm=60 毫米 / 分時(shí)間單位換算成秒，為Imm/秒就是說(shuō)螺紋刀在挑螺紋的過(guò)程中，應(yīng)由右側(cè)向左側(cè)以Imm/秒的速度勻速運(yùn)動(dòng)。解決第一刀以后各刀的同步問(wèn)題的方法螺紋加工需要螺紋刀多次進(jìn)刀才能完成加工，當(dāng)加工完第一刀時(shí)，因?yàn)橹鬏S一直在旋轉(zhuǎn)中，必須讓螺紋刀在后續(xù)的進(jìn)刀中每次均與旋轉(zhuǎn)中的工件在同一部位開始接觸、切入工件，否則就會(huì)亂扣，這就是第一刀以后的同步問(wèn)題，解決這一問(wèn)題的過(guò)程就是這里所說(shuō)的同步運(yùn)算。同步運(yùn)算需要知道第一刀開始加工時(shí)主軸的具體所在角度，這個(gè)可根據(jù)主軸角度傳感器獲得；另外需要知道螺紋刀的自動(dòng)走刀速度，如前述，通過(guò)定的螺距與主軸轉(zhuǎn)速計(jì)算得出；還需要知道第一刀開始時(shí)螺紋刀在坐標(biāo)圖中Z軸的位置，及后續(xù)各刀開始時(shí)在Z軸的位置，該位置可由車床大滑板的位置傳感器獲得。知道這三個(gè)數(shù)據(jù)即可解決螺紋刀第一刀加工以后，各刀的同步問(wèn)題。圖7的出現(xiàn)主要是為了以圖例來(lái)說(shuō)明解決這一問(wèn)題的方法，如前所述圖7中圖⑴ 是需要加工外螺紋的工件m與其車刀的示意圖，圖(II)的線段圖是在m上加工螺紋時(shí)第一刀與第二刀螺紋刀的工作路線圖，圖(III)是主軸角度的示意圖(主軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn))。為便于說(shuō)明，圖中的m工件沒(méi)有錐度；此時(shí)螺距設(shè)定為公制1mm，主軸轉(zhuǎn)速設(shè)定為每分60轉(zhuǎn)，螺紋刀自動(dòng)走刀速度為Imm/秒。參見(jiàn)圖7，加工工件m時(shí)，第一刀車刀將由Bl移動(dòng)到B2，如圖Bl在坐標(biāo)圖Z軸的位置點(diǎn)設(shè)為Bl (Z 0)點(diǎn)；在由Bl移動(dòng)到B2的過(guò)程中，必然與工件m發(fā)生接觸，這一點(diǎn)在圖中標(biāo)示為η點(diǎn)；在車床由Bl點(diǎn)開始向Β2點(diǎn)移動(dòng)時(shí)，車床主軸有一確定的角度，我們將這一角度設(shè)定為0度角，參見(jiàn)圖7(111)。當(dāng)Bl點(diǎn)確定、主軸轉(zhuǎn)速確定、并且螺紋刀的自動(dòng)走刀速度也確定的情況下，可以知道第一刀加工時(shí)，螺紋刀到η點(diǎn)時(shí)主軸的角度也是一個(gè)確定值；同步運(yùn)算目的其實(shí)就是為了使第一刀后的各刀到達(dá)η點(diǎn)時(shí)主軸均在同一角度。參照?qǐng)D7 (II) 中的線段圖，第一刀將由Bl到Β2，由Β2到Β3是退刀過(guò)程，由Β3到Β4部分是沿著坐標(biāo)圖的 Z軸的調(diào)刀過(guò)程，Β4到Β5為第二刀的進(jìn)刀過(guò)程，Β5到Β6為第二刀的螺紋加工過(guò)程；我們需要計(jì)算出由Β5到Β6開始前所進(jìn)行的處理方法。
圖中B5在車床坐標(biāo)圖中相對(duì)Bl的坐標(biāo)為B5(Z 3. 2)，即B5沿著Z軸距離Bl點(diǎn)為正3. 2mm;圖中沒(méi)有標(biāo)示，但是我們?cè)偌僭O(shè)B5處在另一點(diǎn)、該點(diǎn)相對(duì)于Bl的坐標(biāo)為(Z -1. 2)，即B5沿著Z軸距離Bl點(diǎn)為負(fù)1. 2mm ；這兩點(diǎn)實(shí)際上就是我們?cè)谑謩?dòng)方式下調(diào)刀準(zhǔn)備加工第二刀時(shí)的兩種情況，一種相對(duì)第一刀開始時(shí)距離工件更遠(yuǎn)，一種是更近，只要處理了這兩個(gè)特例，其它情況的處理原理是完全相同的。如圖7(11)假設(shè)B5處于(Z 3. 2)坐標(biāo)時(shí)的算法第一步，我們先用B5的Z坐標(biāo)減去Bl的Z坐標(biāo)，得出一個(gè)差值。3. 2mm-0 = 3. 2mm第二步，用這一差值除以螺距，去掉整數(shù)位，準(zhǔn)備處理余下的小數(shù)值。本例中差值為3. 2mm，螺距為1mm，3. 2mm/Imm = 3. 2，所余小數(shù)為 0. 2 倍，0. 2 X 螺距 Imm = 0. 2mm就是說(shuō)需要處理的差值為0. 2mm.(因?yàn)榧庸ぢ菁y時(shí)主軸轉(zhuǎn)一圈，車床沿Z軸必定走一個(gè)螺距，所以兩個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)差值除以螺距的整數(shù)倍數(shù)不影響第二刀與以后各刀與工件的接觸位置，所以不需要考慮，因而略去。)第三步，對(duì)上一步得出的小數(shù)值進(jìn)行處理。所余小數(shù)為0.2mm，同步處理要求，車刀由B5的坐標(biāo)沿著Z軸運(yùn)行到與與Bl相同坐標(biāo)時(shí)，主軸必須到達(dá)0度角，所以要求車床由B5點(diǎn)起動(dòng)時(shí)，主軸相對(duì)于0度角必須在一個(gè)確定的角度，主軸轉(zhuǎn)完這這一角度所需要的時(shí)間必須是車刀自動(dòng)走刀走完0. 2mm的時(shí)間。本例中車刀自動(dòng)走刀速度為Imm/秒，走完0. 2mm的時(shí)間為0. 2mm 除以 Imm/ 秒=0.2 秒就是說(shuō)當(dāng)車床由B5點(diǎn)起動(dòng)后，0. 2秒后主軸必須到達(dá)零度角。第四步，根據(jù)上一步計(jì)算出的時(shí)間計(jì)算出本例中由B5起動(dòng)時(shí)主軸應(yīng)在的對(duì)應(yīng)角度。上一步計(jì)算出的時(shí)間為0.2秒，本例中主軸轉(zhuǎn)速為每分60轉(zhuǎn)，換算成秒為每秒1 轉(zhuǎn)，即每秒轉(zhuǎn)360度，因而主軸需要轉(zhuǎn)過(guò)的角度為0. 2秒X 360度/秒=72度(在圖7中的主軸角度示意圖中，標(biāo)示為順時(shí)針72度角，因?yàn)橹鬏S逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，0. 2秒后剛好轉(zhuǎn)到0度角)這就是第一種情況時(shí)同步運(yùn)算的結(jié)果，一個(gè)確定的角度值，這里為順時(shí)針72度角；就是說(shuō)當(dāng)?shù)谝坏对谥鬏S處于0度角、Bl坐標(biāo)Z = 0時(shí)起動(dòng)，當(dāng)B5坐標(biāo)Z = 3. 2時(shí)，B5應(yīng)在車床主軸位于順時(shí)針72度角時(shí)起動(dòng)。因?yàn)樵陂_始車第二刀時(shí)，主軸當(dāng)時(shí)可能在任何一個(gè)角度，所以我們必須等主軸轉(zhuǎn)動(dòng)到順時(shí)針72度角時(shí)再起動(dòng)，這一等待時(shí)間因?yàn)楫?dāng)時(shí)主軸所在位置的不同而不同。參照?qǐng)D7假設(shè)B5處于(Z-1.2)坐標(biāo)時(shí)的算法(本例與上例的計(jì)算原理大體相同)第一步，我們先用B5的Z坐標(biāo)減去Bl的Z坐標(biāo)，得出一個(gè)差值。-1. 2mm-0 = -1. 2mm
第二步，用這一差值除以螺距，去掉整數(shù)位，準(zhǔn)備處理余下的小數(shù)值。本例中差值為-1. 2mm,螺距為1mm，-1. 2mm/Imm = _1· 2，所余小數(shù)為-0. 2 倍，-0. 2 X 螺距 Imm = -0. 2mm就是說(shuō)需要處理的差值為-0. 2mm.(同樣，因?yàn)榧庸ぢ菁y時(shí)主軸轉(zhuǎn)一圈，車床沿Z軸必定走一個(gè)螺距，所以兩個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)差值除以螺距的整數(shù)倍數(shù)不影響第二刀與以后各刀與工件的接觸位置，所以不需要考慮，因而略去。)第三步，對(duì)上一步得出的小數(shù)值進(jìn)行處理。所余小數(shù)為-0.2mm，同步處理要求，車刀在Bl (Ζ 0)坐標(biāo)時(shí)，主軸必須在0度角，相應(yīng)的車刀在此時(shí)的 B5(Z -1.2)時(shí)，主軸相對(duì)于0度角必須已經(jīng)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)過(guò)去一個(gè)確定的角度，主軸轉(zhuǎn)完這這一角度所需要的時(shí)間必須是車刀自動(dòng)走刀走完-0. 2mm的時(shí)間。本例中車刀自動(dòng)走刀速度為Imm/秒，走完_0. 2mm的時(shí)間為-0. 2mm 除以 Imm/ 秒=-0. 2 秒就是說(shuō)車刀由B5點(diǎn)起動(dòng)時(shí)的0. 2秒前必須到達(dá)零度角。第四步，根據(jù)上一步計(jì)算出的時(shí)間計(jì)算出本例中由B5起動(dòng)時(shí)主軸應(yīng)在的對(duì)應(yīng)角度。上一步計(jì)算出的時(shí)間為-0. 2秒，本例中主軸轉(zhuǎn)速為每分60轉(zhuǎn)，換算成秒為每秒1 轉(zhuǎn)，即每秒轉(zhuǎn)360度，因而主軸需要轉(zhuǎn)過(guò)的角度為-0. 2秒X 360度/秒=-72度(如圖7(111)中主軸角度示意圖，這里標(biāo)示為順時(shí)針角度-72度)這就是第二種情況時(shí)同步運(yùn)算的結(jié)果，同樣是一個(gè)確定的角度值，這里為順時(shí)針-72度角；就是說(shuō)當(dāng)?shù)谝坏对谥鬏S處于0度角、車刀Bl坐標(biāo)Z = 0時(shí)起動(dòng)，當(dāng)B5坐標(biāo)Z =-1. 2時(shí)，B5應(yīng)在車床主軸位于順時(shí)針-72度角時(shí)起動(dòng)。因?yàn)樵陂_始車第二刀時(shí)，主軸當(dāng)時(shí)可能在任何一個(gè)角度，所以我們必須等主軸轉(zhuǎn)動(dòng)到順時(shí)針-72度角時(shí)再起動(dòng)，同樣，這一等待時(shí)間因?yàn)楫?dāng)時(shí)主軸所在位置的不同而不同。以上就是同步運(yùn)算的方法，可見(jiàn)同步運(yùn)算的的結(jié)果為一個(gè)確定的主軸角度值，計(jì)算出這一主軸角度值后，只要讓車刀在主軸處在這一角度時(shí)開始自動(dòng)走刀，就能保證加工螺紋時(shí)，第二刀及后續(xù)各刀均在同一位置接觸并切入工件，避免亂扣。為下面說(shuō)明便利，我們將這一計(jì)算出的角度稱為同步角度。在設(shè)定了螺紋的螺距，確定了加工螺紋時(shí)的自動(dòng)走刀速度，解決了第一刀以后各刀的“同步問(wèn)題”后；此時(shí)只要再解決了操作問(wèn)題，就可以在手動(dòng)模式下加工螺紋了。如工件同時(shí)有螺紋與錐度，還需要在車螺紋時(shí)同時(shí)解決錐度問(wèn)題。在本發(fā)明中，解決操作問(wèn)題是通過(guò)對(duì)本發(fā)明中定義的操作部件的功能的重新定義來(lái)實(shí)現(xiàn)的，并且通過(guò)對(duì)操作部件功能的重新定義同時(shí)解決帶錐度螺紋的加工問(wèn)題。這里所說(shuō)的重新定義是部分的重新定義，不是全部的重新定義，詳見(jiàn)下文。本發(fā)明加工螺紋時(shí)，對(duì)操作部件功能的重新定義e錐度設(shè)定與顯示部件錐度設(shè)定與顯示部件設(shè)定的錐度繼續(xù)有效，但是因?yàn)殄F螺紋需要的錐度通常是有限的，所以只人為設(shè)定需要的錐度。例如圖3(1)中的i工件經(jīng)常會(huì)需要既完成i需要的錐度加工，錐度上又要有螺紋，而圖3(1)中的g工件、需要加工的錐度面上通常情況下不需要再加工螺紋。具體設(shè)定什么錐度與需不需要設(shè)定錐度，根據(jù)需要來(lái)定。a手輪在既需要錐度加工，同時(shí)又需要在錐度上加工螺紋時(shí)，a手輪此時(shí)定義的功能與其在本文第三、段中定義的功能相同，等同于錐度加工時(shí)的定義。當(dāng)系統(tǒng)僅需要加工設(shè)定螺距的螺紋時(shí)，其功能等同于本文在第一、段中對(duì)它的定義。b手輪在本發(fā)明中，b手輪的功能始終等同于本文在第一、段中對(duì)它的定義，不因有無(wú)錐度和螺距的設(shè)定而改變。c十字開關(guān)的-XG工位與XG工位功能始終等同于本文在第二、段中對(duì)它的定義不因有無(wú)錐度和螺距的設(shè)定而改變。c十字開關(guān)的-ZG工位與ZG工位在僅需要按設(shè)定的螺距進(jìn)行螺紋加工、沒(méi)有錐度時(shí)，這兩個(gè)工位的操作功能與本文第二、段中，部分相同，即扳向-ZG工位，車床大滑板向坐標(biāo)圖的-Z方向移動(dòng)，扳向ZG工位，車床大滑板向坐標(biāo)圖的Z方向移動(dòng)；不同的是移動(dòng)速度不由檔位開關(guān)d設(shè)定，而始終等于“螺紋刀的自動(dòng)走刀速度”。螺紋刀自動(dòng)走刀速度的計(jì)算方法，上文已經(jīng)詳細(xì)說(shuō)明。在既需要錐度加工，同時(shí)又需要在錐度上加工螺紋時(shí)，此時(shí)這兩個(gè)工位定義的操作功能與其在本文第三、段中定義的功能，部分相同，即其帶動(dòng)車床滑板在圖3(11)中的坐標(biāo)圖內(nèi)沿Z軸X軸的運(yùn)動(dòng)方向與速度比例上等同于錐度加工時(shí)的定義；不同的是此時(shí)沿著 Z軸的運(yùn)行速度，始終等于“螺紋刀的自動(dòng)走刀速度”；沿著X軸的運(yùn)動(dòng)速度根據(jù)設(shè)定錐度的角度函數(shù)算出，算法在本文第三段、已經(jīng)詳細(xì)說(shuō)明。d檔位開關(guān)如前所述檔位開關(guān)設(shè)定十字開關(guān)各工位的走刀速度；在有螺距設(shè)定， 加工螺紋時(shí)，設(shè)定僅對(duì)十字開關(guān)的-XG工位與XG工位有效，對(duì)-ZG工位和ZG工位無(wú)效；-ZG 工位和ZG工位的自動(dòng)走刀速度等于“螺紋刀的自動(dòng)走刀速度”。至此，手動(dòng)模式下加工螺紋時(shí)，所有需要解決的基本問(wèn)題都解決了。下面用圖7與圖5中的工件為例，再簡(jiǎn)要說(shuō)明一下本發(fā)明加工螺紋時(shí)的操作過(guò)程與步驟，并補(bǔ)充說(shuō)明一些上文沒(méi)有說(shuō)明的地方。先以圖7為例，說(shuō)明加工沒(méi)有錐度的螺紋時(shí)的操作步驟與方法
(1)進(jìn)入手動(dòng)模式，設(shè)定主軸轉(zhuǎn)速(這是現(xiàn)有的數(shù)控車床在手動(dòng)模式下都具有的功能)，使螺紋刀到達(dá)圖7 (I)中車刀所在位置，預(yù)備對(duì)工件m車外螺紋；(2)設(shè)定螺距；(3)螺距設(shè)定時(shí)，同時(shí)設(shè)定“螺紋加工時(shí)X軸進(jìn)退刀參考坐標(biāo)”。這一點(diǎn)上文沒(méi)有表述，安排在這里，是為了說(shuō)明和理解的方便，這一坐標(biāo)是為加工螺紋時(shí)，車工掌握進(jìn)退刀量而設(shè)定的。這一參考坐標(biāo)在螺距設(shè)定后，系統(tǒng)自動(dòng)將其設(shè)定為0?，F(xiàn)有的數(shù)控車床在手動(dòng)模式下通常也顯示車床的工作坐標(biāo)系，當(dāng)某種具體型號(hào)的數(shù)控車床使用的工作坐標(biāo)系與圖ι中坐標(biāo)圖的坐標(biāo)系相同時(shí)，此時(shí)控制系統(tǒng)屏幕將顯示3 個(gè)坐標(biāo)Z坐標(biāo)車床大滑板所在坐標(biāo)位置假設(shè)為200.3(表示車床大滑板在車床工作坐標(biāo)系內(nèi)Z軸的位置為200. 3mm)X坐標(biāo)車床小滑板所在坐標(biāo)位置假設(shè)為10.5(表示車床小滑板在車床工作坐標(biāo)系內(nèi)X軸的位置為10. 5mm)螺紋加工時(shí)X軸進(jìn)退刀參考坐標(biāo) 0 (表示設(shè)定螺距后同時(shí)設(shè)定X軸參考坐標(biāo)為 0，這一坐標(biāo)是本發(fā)明獨(dú)有的，用來(lái)標(biāo)明螺紋加工時(shí)，第一刀后各刀的進(jìn)退刀量，在加工螺紋時(shí)僅b手輪的操作與十字開關(guān)的XG與-XG的操作引起的小滑板在X軸的坐標(biāo)量變化顯示在這個(gè)參數(shù)中，此時(shí)依據(jù)實(shí)際的移動(dòng)量來(lái)顯示。根據(jù)本文上述對(duì)操作部件功能的定義，當(dāng)車有錐度的螺紋時(shí)，a手輪與十字開關(guān)的ZG和-ZG工位同樣引起小滑板在坐標(biāo)圖X軸方向上坐標(biāo)位置的移動(dòng)，但是這種移動(dòng)不計(jì)算和顯示在這一坐標(biāo)中，否則我們將不能知道在加工完螺紋的第一刀后，后續(xù)各刀的進(jìn)刀量。這一坐標(biāo)的詳細(xì)使用方法，另見(jiàn)下文表述。)(4)系統(tǒng)計(jì)算出螺紋刀自動(dòng)走刀速度；系統(tǒng)重新定義操作部件的功能；(5)將十字開關(guān)扳到-ZG工位，車刀以螺紋刀的自動(dòng)走刀速度由Bl運(yùn)動(dòng)到B2完成第一刀的加工。迅速將十字開關(guān)扳到XG工位，車刀由B2運(yùn)動(dòng)到B3，完成退刀；將十字開關(guān)扳到ZG工位，車刀由B3運(yùn)動(dòng)到B4，完成調(diào)刀；根據(jù)“螺紋加工時(shí)X軸進(jìn)退刀參考坐標(biāo)”的值 (如上述該值由車床控制系統(tǒng)屏幕顯示)，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)手輪b，將車刀由B4推進(jìn)到B5，完成進(jìn)刀，例如“螺紋加工時(shí)X軸進(jìn)退刀參考坐標(biāo)”顯示為-0. 2，則表明第二刀進(jìn)刀量為0. 2毫米，由Bl到B5沿X軸方向的實(shí)際前進(jìn)量也是0. 2毫米。將十字開關(guān)扳到-ZG工位，此時(shí)系統(tǒng)先進(jìn)行同步運(yùn)算，計(jì)算出同步角度，并等待主軸轉(zhuǎn)至同步角度，這期間有一個(gè)很短暫的停頓，我們將這一停頓的時(shí)間稱為同步時(shí)間，經(jīng)過(guò)同步時(shí)間后，再起動(dòng)車刀以螺紋刀的自動(dòng)走刀速度由B5運(yùn)動(dòng)到B6完成第二刀的加工；后續(xù)各刀的操作方法相同，直到完成m工件的螺紋加工。需要說(shuō)明的是，同步時(shí)間是一個(gè)很短的時(shí)間，這一時(shí)間由主軸轉(zhuǎn)速和同步計(jì)算開始時(shí)主軸所在的角度決定。例如當(dāng)主軸600轉(zhuǎn)/分時(shí)、這一時(shí)間最長(zhǎng)為小于0. 1秒(主軸轉(zhuǎn)一整圈的時(shí)間)的任一時(shí)間，具體多長(zhǎng)時(shí)間將由同步計(jì)算開始時(shí)主軸所在的具體角度來(lái)決定。再以圖5中的圖形為例，說(shuō)明加工有錐度的螺紋時(shí)的操作步驟與方法。如前文， 圖5中的L為帶臺(tái)階的圓柱體，左側(cè)夾持于卡盤，陰影部位為錐度加工中需要被加工掉的部分，前文中在錐度面上不需要加工螺紋，現(xiàn)在我們假設(shè)在這一錐面上需要加工螺紋，操作步驟與方法如下(1)進(jìn)入手動(dòng)模式，設(shè)定主軸轉(zhuǎn)速，使螺紋刀到達(dá)圖5中車刀所在位置Al，預(yù)備對(duì)工件L車外錐度螺紋；(2)設(shè)定加工錐度；(3)設(shè)定螺距；螺距設(shè)定時(shí)，同時(shí)設(shè)定“螺紋加工時(shí)X軸進(jìn)退刀參考坐標(biāo)”值為0 ；(4)系統(tǒng)根據(jù)主軸轉(zhuǎn)速與螺距計(jì)算出螺紋刀自動(dòng)走刀速度；系統(tǒng)重新定義操作部件的功能，將十字開關(guān)在ZG和-ZG工位時(shí)大滑板沿Z軸的自動(dòng)走刀速度設(shè)定為計(jì)算出的螺紋刀自動(dòng)走刀速度，并根據(jù)螺紋刀的自動(dòng)走刀速度和設(shè)定的錐度計(jì)算出此時(shí)沿X軸的自動(dòng)走刀速度；
(5)將十字開關(guān)扳到-ZG工位，車刀Al運(yùn)動(dòng)到A2完成第一刀的加工；將十字開關(guān)扳到XG工位，車刀由A2運(yùn)動(dòng)到A3，完成退刀；將十字開關(guān)扳到ZG工位，車刀由A3運(yùn)動(dòng)到A4，完成調(diào)刀；根據(jù)“螺紋加工時(shí)X軸進(jìn)退刀參考坐標(biāo)”的值(該值由車床控制系統(tǒng)屏幕顯示)， 逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)手輪b，將車刀由A4推進(jìn)到A5，完成進(jìn)刀，例如“螺紋加工時(shí)X軸進(jìn)退刀參考坐標(biāo)”顯示為-0. 3，則表明第二刀進(jìn)刀量為0. 3毫米，由Al到A5沿X軸方向的實(shí)際前進(jìn)量也是0. 3毫米。將十字開關(guān)扳到-ZG工位，進(jìn)行同步運(yùn)算，計(jì)算出同步角度，經(jīng)過(guò)同步時(shí)間后將車刀由A5運(yùn)動(dòng)到A6完成第二刀的加工；后續(xù)各刀的操作方法相同，直到完成L工件的螺紋加工。需要說(shuō)明的是在該步驟中，車刀由Al運(yùn)動(dòng)到A2，由A3運(yùn)動(dòng)到A4，由A5運(yùn)動(dòng)到A6， 車床小滑板在坐標(biāo)圖中所處X軸的位置都會(huì)變化，但是該變化與變化量不在“螺紋加工時(shí)X 軸進(jìn)退刀參考坐標(biāo)”值中顯示，就是說(shuō)這一坐標(biāo)值在Al與A2時(shí)相同，在A3與A4時(shí)相同，在 A5與A6時(shí)相同；但由A2到A3，由A4到A5，車床小滑板的變動(dòng)與變動(dòng)量將在該坐標(biāo)值中實(shí)際并實(shí)時(shí)顯示，A3時(shí)這一坐標(biāo)為由A2到A3時(shí)車床小滑板在坐標(biāo)圖X軸的實(shí)際移動(dòng)量，假如該量是7mm，則由A2到A3的過(guò)程中，該坐標(biāo)值由0變化到7. 0 ；由A4移動(dòng)到A5時(shí)本例中顯示為由7. 0變化到-0. 3，終點(diǎn)-0. 3表示到達(dá)A5時(shí)相對(duì)于Al進(jìn)刀量為0. 3mm.根據(jù)以上表述，本發(fā)明既可以加工不帶錐度的螺紋，也可以加工帶錐度的螺紋，上文雖然沒(méi)有詳述內(nèi)螺紋的加工，但是對(duì)于車床來(lái)說(shuō)，兩者實(shí)際是相同的，只是進(jìn)退刀的方向有所不同，所以不再敘述；但是反螺紋如何加工呢？我們以圖5中的工件為例來(lái)說(shuō)明車反螺紋時(shí)的情況。在圖5中，同樣為L(zhǎng)工件，同樣在陰影部位需要加工帶錐度的外螺紋，但是要加工的螺紋是反螺紋，所以第一刀應(yīng)該由A2到Al，退刀應(yīng)自Al向A4方向，調(diào)刀應(yīng)由A4到A3， 進(jìn)刀應(yīng)自A3到A6方向，第二刀應(yīng)由A6到A5，同步運(yùn)算應(yīng)由A6到A5開始前完成，其余均相同于車正螺紋。因此當(dāng)我們?cè)O(shè)定螺距后，只要根據(jù)第一刀的運(yùn)動(dòng)方向確定以后各刀同步運(yùn)算的位置即可車反螺紋；如圖5中假如第一刀由Al到A2沿坐標(biāo)圖的Z軸向-Z方向運(yùn)動(dòng)， 此時(shí)系統(tǒng)定義后續(xù)各刀向該方向的運(yùn)動(dòng)均進(jìn)行同步運(yùn)算，反方向的自動(dòng)走刀不進(jìn)行同步運(yùn)算，即第一刀后，由A5到A6方向的自動(dòng)走刀均進(jìn)行同步運(yùn)算，由A3到A4方向的的自動(dòng)走刀均不進(jìn)行同步運(yùn)算；圖5中假如第一刀由A2到Al沿坐標(biāo)圖的Z軸向Z方向運(yùn)動(dòng)，此時(shí)系統(tǒng)定義后續(xù)各刀向該方向的運(yùn)動(dòng)均進(jìn)行同步運(yùn)算，反方向的自動(dòng)走刀不進(jìn)行同步運(yùn)算，即第一刀后，由A6到A5方向的自動(dòng)走刀均進(jìn)行同步運(yùn)算，由A4到A3方向的的自動(dòng)走刀均不進(jìn)行同步運(yùn)算。如此設(shè)定后，系統(tǒng)即可根據(jù)第一刀的走向自動(dòng)判斷出需要車的是正螺紋還是反螺紋，并且進(jìn)行相應(yīng)的后續(xù)處理，完成正反螺紋的加工。本發(fā)明在手動(dòng)工作模式下加工螺紋時(shí)，不管是反螺紋還是正螺紋，第一刀加工完， 以后各刀開始前，均允許主軸停轉(zhuǎn)并允許調(diào)整主軸的轉(zhuǎn)速，加工工作暫時(shí)停頓，以便實(shí)時(shí)用對(duì)應(yīng)螺母或螺絲檢測(cè)工作結(jié)果；以便根據(jù)被加工工件材質(zhì)的實(shí)際加工性能調(diào)整主軸轉(zhuǎn)速。 需要說(shuō)明的是，當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速調(diào)整以后，螺紋刀自動(dòng)走刀速度也會(huì)相應(yīng)變化，但算法同前述； 同步運(yùn)算的計(jì)算方法也不會(huì)改變；仍然可以保證工件加工的完成。本發(fā)明在加工完一個(gè)工件后，換夾下一個(gè)同螺距工件時(shí)，先將刀具調(diào)到開始加工前的合適位置，可用手輪也可用十字開關(guān)；系統(tǒng)仍然會(huì)依照第一個(gè)工件仍在加工時(shí)的邏輯運(yùn)行，無(wú)需特殊處理，不會(huì)發(fā)生邏輯紊亂，可支持小批量的相同工件的加工。圖6中的ρ為 “螺紋加工時(shí)X軸進(jìn)退刀參考坐標(biāo)”的清零按鈕，按一次系統(tǒng)將該坐標(biāo)值清零一次，重新開始計(jì)算，以便車工根據(jù)工件的尺寸差異掌握進(jìn)退刀量，支持同批工件的加工；但按P并不取消設(shè)定螺距。螺紋加工完成后，將螺距設(shè)定為0，則表示退出螺紋加工模式。以上就是本發(fā)明車螺紋的方法，雖然表達(dá)非常繁瑣，但是根據(jù)本發(fā)明制造的車床在車螺紋時(shí)，實(shí)際操作確非常便捷；基本操作只需要十字開關(guān)與b手輪配合即可完成。
權(quán)利要求
1.一種具有普通車床使用功能的多功能數(shù)控車床，該車床以具有兩軸并可兩軸聯(lián)動(dòng)的臥式數(shù)控車床為基礎(chǔ)，其特征在于(1)在數(shù)控車床的滑板箱部位(該部位包含大滑板部分)增加了兩個(gè)手搖脈沖發(fā)生器原理的手輪(a、b)，均使用電纜連接于數(shù)控系統(tǒng)，可在數(shù)控車床的手動(dòng)工作模式下通過(guò)手搖產(chǎn)生的脈沖電流分別控制大滑板的左右運(yùn)動(dòng)和小滑板的前后運(yùn)動(dòng)；(2)在數(shù)控車床的滑板箱部位(該部位包含大滑板部分)增加了一個(gè)四工位的十字開關(guān)和與之配合使用的一個(gè)檔位開關(guān)，均使用電纜連接于數(shù)控系統(tǒng)，可在數(shù)控車床的手動(dòng)工作模式下通過(guò)十字開關(guān)的四個(gè)工位向數(shù)控系統(tǒng)傳遞工作信號(hào)，分別控制車床大小滑板向四個(gè)工作方向以設(shè)定速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)，檔位開關(guān)的不同檔位通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)來(lái)設(shè)定這種運(yùn)動(dòng)的速度，從而方便的實(shí)現(xiàn)數(shù)控車床在手動(dòng)工作模式下的自動(dòng)進(jìn)給與快速調(diào)刀；(3)在數(shù)控車床的控制系統(tǒng)中增加了錐度設(shè)定與顯示部件，可在數(shù)控車床的手動(dòng)工作模式下通過(guò)該部件與兩個(gè)手輪和十字開關(guān)的配合來(lái)實(shí)現(xiàn)車床對(duì)錐度工件的加工；(4)在數(shù)控車床的控制系統(tǒng)中增加了螺距設(shè)定與顯示部件，可在數(shù)控車床的手動(dòng)工作模式下通過(guò)該部件與兩個(gè)手輪和十字開關(guān)的配合來(lái)實(shí)現(xiàn)車床對(duì)螺紋工件的加工；(5)具有在數(shù)控車床的手動(dòng)工作模式下支持本發(fā)明新增的操作部件、設(shè)定和顯示部件 兩個(gè)手搖脈沖器原理的手輪(a、b)、十字開關(guān)(c)與檔位開關(guān)(d)、錐度設(shè)定與顯示部件 (e)、螺距設(shè)定與顯示部件(f)工作功能的數(shù)控系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有普通車床使用功能的多功能數(shù)控車床，其特征在于，依照以下步驟與方法來(lái)完成在手動(dòng)工作模式下對(duì)錐度工件的加工(1)進(jìn)入數(shù)控車床的手動(dòng)工作模式后，通過(guò)錐度設(shè)定與顯示部件，于由車床的縱橫滑板工作方向作為坐標(biāo)軸形成的平面直角工作坐標(biāo)系內(nèi)，通過(guò)旋鈕或者鍵盤設(shè)定刀架與刀具相對(duì)于任一坐標(biāo)軸形成的0-360度內(nèi)的任何錐度角做直線運(yùn)動(dòng)，并將設(shè)定的角度通過(guò)控制系統(tǒng)共用或單獨(dú)的顯示屏幕顯示出來(lái)，如錐度設(shè)定與顯示部件部件使用數(shù)控系統(tǒng)共用的硬件，則被視為數(shù)控系統(tǒng)新增加的一種功能；(2)而后，利用設(shè)定的錐度角用數(shù)學(xué)方法計(jì)算出車床兩軸聯(lián)動(dòng)時(shí)分別需要的移動(dòng)量或移動(dòng)速度的的函數(shù)比例關(guān)系；(3)再而后，使用手輪(a)和十字開關(guān)(c)的一對(duì)工位(-ZG和ZG)來(lái)操作這種兩軸聯(lián)動(dòng)關(guān)系，使用手輪(b)和十字開關(guān)(c)的另一對(duì)工位(-XG與XG)來(lái)完成錐度加工時(shí)沿車床小滑板方向的進(jìn)退刀；實(shí)現(xiàn)數(shù)控車床在手動(dòng)工作模式下對(duì)錐度工件的加工。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有普通車床使用功能的多功能數(shù)控車床，其特征在于，依照以下步驟與方法來(lái)完成在手動(dòng)工作模式下對(duì)螺紋工件的加工(1)進(jìn)入數(shù)控車床的手動(dòng)工作模式后，先設(shè)定主軸轉(zhuǎn)速并將螺紋加工刀具移動(dòng)到加工前合適的起步點(diǎn)，然后，通過(guò)螺距設(shè)定與顯示部件用數(shù)控系統(tǒng)的鍵盤設(shè)定需要加工的螺紋工件的螺距，并將其顯示于數(shù)控系統(tǒng)單獨(dú)或者統(tǒng)一的顯示屏幕上，如螺距設(shè)定與顯示部件使用數(shù)控系統(tǒng)共用的硬件，則被視為數(shù)控系統(tǒng)新增加的一種功能；(2)系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定的螺距和當(dāng)時(shí)主軸設(shè)定的轉(zhuǎn)速計(jì)算出加工螺紋時(shí)的第一刀與后續(xù)各刀需要的自動(dòng)走刀速度，根據(jù)設(shè)定螺距、加工螺紋第一刀開始時(shí)主軸所在角度、主軸轉(zhuǎn)速、 大滑板所在坐標(biāo)位置及后續(xù)各刀開始時(shí)主軸當(dāng)時(shí)所在角度、主軸轉(zhuǎn)速、大滑板所在位置計(jì)算出第一刀加工以后，后續(xù)各刀接到加工信號(hào)后，具體開始加工螺紋的工作時(shí)間，以保證第一刀加工后，后續(xù)各刀在同一部位切入工件，避免亂扣；(3)如是正螺紋，使用十字開關(guān)(C)的-ZG工位來(lái)完成螺紋第一刀與后續(xù)各刀的切削加工，使用ZG工位來(lái)完成螺紋車刀與刀架向反方向的回位，使用手輪(b)和十字開關(guān)(C) 的-XG與XG工位來(lái)完成螺紋加工時(shí)沿車床小滑板方向的進(jìn)退刀；如是反螺紋，則使用十字開關(guān)(C)的ZG工位來(lái)完成第一刀與后續(xù)各刀螺紋部位的切削加工，使用-ZG工位來(lái)完成螺紋車刀與刀架向反方向的回位，使用手輪(b)和十字開關(guān)(C)的-XG與XG工位來(lái)完成螺紋加工時(shí)的沿車床小滑板方向的進(jìn)退刀；(4)如螺紋有錐度，使用十字開關(guān)(c)的ZG和-ZG工位在切削加工螺紋和回位的過(guò)程中，同時(shí)操作因?yàn)橛绣F度而需要的車床兩軸的聯(lián)動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有普通車床使用功能的多功能數(shù)控車床，具有在數(shù)控車床的手動(dòng)模式下支持本發(fā)明新增的操作部件、設(shè)定和顯示部件兩個(gè)手搖脈沖器原理的手輪(a、b)、十字開關(guān)(c)與檔位開關(guān)(d)、錐度設(shè)定與顯示部件(e)、螺距設(shè)定與顯示部件 (f)工作功能的數(shù)控系統(tǒng)，其特征在于(1)具有可外接兩個(gè)手搖脈沖器原理手輪的輸入接口，可根據(jù)手搖產(chǎn)生的脈沖電流，在數(shù)控車床的手動(dòng)工作模式下分別控制大滑板的左右運(yùn)動(dòng)和小滑板的前后運(yùn)動(dòng)；(2)具有可外接一個(gè)四工位十字開關(guān)與一個(gè)配合用檔位開關(guān)的輸入接口，可在數(shù)控車床的手動(dòng)工作模式下根據(jù)十字開關(guān)的四個(gè)工位的信號(hào)分別控制大小滑板向四個(gè)方向以設(shè)定速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)，可根據(jù)檔位開關(guān)的不同檔位來(lái)設(shè)定這種運(yùn)動(dòng)的具體速度；(3)可以在數(shù)控車床的手動(dòng)工作模式下設(shè)定所需要加工工件的錐度角度并將其顯示在數(shù)控系統(tǒng)的顯示屏幕上，可根據(jù)設(shè)定的錐度角度用數(shù)學(xué)方法計(jì)算出數(shù)控車床在此時(shí)需要的兩軸聯(lián)動(dòng)關(guān)系，并定義兩個(gè)手搖脈沖器手輪中的其中一個(gè)(a)與十字開關(guān)的其中兩個(gè)正對(duì)工位(ZG與-ZG)可以操作這種聯(lián)動(dòng)關(guān)系；(4)可以在數(shù)控車床的手動(dòng)模式下設(shè)定需要加工工件的螺距并將其顯示在數(shù)控系統(tǒng)的顯示屏幕上，可根據(jù)設(shè)定的螺距與主軸轉(zhuǎn)速計(jì)算出加工螺紋時(shí)的自動(dòng)走刀速度，并根據(jù)螺距、第一刀開始時(shí)車床主軸所在角度、主軸轉(zhuǎn)速、螺紋車刀所在位置、及后續(xù)各刀接到加工命令時(shí)主軸當(dāng)時(shí)所處角度、主軸轉(zhuǎn)速、螺紋車刀所在位置計(jì)算出后續(xù)各刀具體開始加工的時(shí)間，以避免螺紋亂扣；可根據(jù)第一刀的加工走向判斷出加工螺紋的正反方向，并定義十字開關(guān)的一個(gè)工位(-ZG或者ZG)用來(lái)完成來(lái)完成第一刀與后續(xù)各刀螺紋部位的切削加工，相對(duì)工位(ZG或者-ZG)用來(lái)完成完成螺紋車刀與刀架向反方向的回位，定義手輪(b)和十字開關(guān)的-XG與XG工位來(lái)完成螺紋加工時(shí)的沿車床小滑板方向的進(jìn)退刀；在車床的手動(dòng)工作模式下，當(dāng)設(shè)定螺距加工螺紋的同時(shí)還有錐度的設(shè)定時(shí)，定義十字開關(guān)(c)的ZG和-ZG工位在切削加工螺紋和回位的過(guò)程中，同時(shí)操作因?yàn)橛绣F度而需要的車床兩軸的聯(lián)動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1一種具有普通車床使用功能的多功能數(shù)控車床，其特征在于既包括對(duì)權(quán)利要求1定義的數(shù)控車床的制造，也包括對(duì)權(quán)利要求1定義的對(duì)數(shù)控車床進(jìn)行控制的數(shù)控系統(tǒng)的單獨(dú)制造。
全文摘要
一種具有普通車床使用功能的多功能數(shù)控車床。本發(fā)明以具有兩軸并可兩軸聯(lián)動(dòng)的臥式數(shù)控車床為基礎(chǔ)，通過(guò)對(duì)其手動(dòng)模式下的功能進(jìn)行擴(kuò)充，使其在保留數(shù)控車床使用功能的前提下同時(shí)具有普通車床的使用功能，并且比普通車床使用更簡(jiǎn)便。這種功能擴(kuò)充包括兩個(gè)方面其一，增加了位于特定位置的大小手輪、十字開關(guān)、檔位開關(guān)，錐度及螺距設(shè)定和顯示部件；其二，這些新增部件仍然通過(guò)車床的數(shù)控系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)其功能，因而對(duì)數(shù)控系統(tǒng)要按要求增加新的輸入輸出接口，增補(bǔ)必要的程序，對(duì)其控制功能進(jìn)行調(diào)適，使其能執(zhí)行新的功能。由于本發(fā)明不改變數(shù)控車床原有的機(jī)械結(jié)構(gòu)，不增加新的執(zhí)行部件，因而成本低廉，可以經(jīng)濟(jì)的實(shí)現(xiàn)數(shù)控車床一機(jī)多用的目的。
文檔編號(hào)B23B25/00GK102500767SQ20111037275
公開日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月21日
發(fā)明者冀小宇, 劉德剛 申請(qǐng)人:冀小宇