关键词 数控系统 交流伺服电机 自动编程
Retrofit screw milling machine into NC machine tool
Wang Jianghua, et al
注塑机、挤出机作为生产塑料制成品的专用机器，在世界范围内广泛应用。螺杆作为挤出机、注射机的重要元件，其加工质量直接影响着挤出机、注射机的性能。
用传统的手动操作方式加工螺杆一致性差，功效低，加工质量得不到保证。采用数控技术加工螺杆已成为必然的趋势。目前专门用于加工螺杆的数控铣床价格昂贵，不易被用户接受；而采用经济型数控系统及步进电机对车床进行改造成的经济型数控螺杆铣床，虽然价格较低，但功能较少，可靠性较差，使用过程中问题较多。
南京四开电子企业有限公司应广东一用户的要求，在车床上加装SKY数控系统，改造成功一台专门用于加工螺杆的数控螺杆铣床。它具有成本低、功能强、工效高、加工出的螺杆精度高、同一性好等优点，而且可以轻松地加工变径、变距（包括分段变距和连续变距）等各种特殊要求的螺杆。
该系统具有中文界面，有全屏幕程序编辑功能，编程序很方便。程序存储量很大，可以可靠地保存10000个加工程序。机床的驱动采用数字式交流伺服电机，功率有足够的富余量，因此机床的稳定性和可靠性很好，有效地解决了螺杆加工的问题。
SKY数控螺杆铣床是在普通车床上改造成功的，它的基本结构如图1。
1.主轴（A）数字式交流伺服电机 2.X轴数字式交流伺服电机
3.Z轴数字式交流伺服电机 4.工件 5.铣削主轴 6.顶尖
该机床是在普通车床的拖板上加装铣头，并装配数字式交流伺服电机，分别控制主轴旋转及拖板的X、Z向运动，实现三轴联动。通过三轴联动的控制，加工出各种形状的螺杆。
将车床刀架拆掉，装上铣头。铣头和主轴由数字式交流伺服电机直接通过同步带轮、同步带传动。X、Z向由数字式交流伺服电机直接通过联轴节与滚珠丝杠直连，从而控制X、Z向移动。这样，整个机械改动不大，机械结构更为简单、运行更为灵活，并减少了传动误差。
用SKY数控系统改造螺杆铣床，用装在电机上的编码器作为检测元件，驱动装置为数字式交流伺服电机，从而构成一个输入为θj，输出为θ0的随动系统。由于编码器的分辨率较高，反馈采用数字脉冲，伺服部分采用双脉冲输入控制，保证了它的抗干扰能力。
SKY系列数控系统既有全闭环的也有半闭环的，根据用户要求而定。
SKY数控系统是基于通用PC平台的数控系统。对于专用的螺杆加工程序，可以用C语言编制一通用参数化自动编程模块。为了方便使用，SKY数控螺杆铣床内置了参数编程模块，其原理如图2所示。根据螺杆的各段参数，可以建立参数方程
根据螺杆的精度要求取相应的增量dt，便可求得相应的空间点位置X、Z、A并按数控代码输出即可。
通过螺杆铣的数控改造，取得了明显的效果，精度、一致性都有较大的提高，产生了较大的社会效益和经济效益。目前全国的普通螺杆铣床很多，故数控化改造前景十分广阔。
