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請問什么是“剛性攻絲”?其原理是什么?

來源: 發布時間:2025-09-19

一、剛性攻絲的原理:主軸與進給的 “同步”傳統攻絲依賴 “浮動夾頭” 補償主軸與進給的不同步(如主軸轉 1 圈,進給軸移動量略大于或小于螺距時,夾頭通過彈性形變吸收誤差),但精度較低(螺紋中徑誤差可達 ±0.03mm)。

剛性攻絲的本質是通過CNC 系統的 “主軸位置閉環控制”,實現 “主軸旋轉角度” 與 “Z 軸進給量” 的嚴格匹配:

當加工螺距為P的螺紋時(如 M10×1.5,螺距P=1.5mm),系統確保:

主軸每旋轉 1 圈(360°),Z 軸精確進給 1.5mm,兩者的運動誤差控制在 0.001mm 以內(現代 CNC 系統同步精度可達 ±0.0005mm)。實現方式:

主軸內置 “位置編碼器”(如 1024 線編碼器),實時反饋旋轉角度;CNC 系統根據編碼器信號,動態調整 Z 軸進給速度,確保 “旋轉 - 進給” 的比例嚴格等于螺距(P= 進給量 / 旋轉圈數)。二、剛性攻絲的關鍵技術條件主軸必須具備 “位置控制模式”

傳統主軸能控制轉速(速度模式),無法精確控制旋轉角度;剛性攻絲需主軸支持 “位置模式”(如 Fanuc 的串行主軸、Siemens 的矢量主軸),可通過 CNC 指令精確控制旋轉角度(如指定主軸旋轉 180° 即停止)。CNC 系統需內置 “剛性攻絲同步算法”

系統實時比較 “主軸實際旋轉角度” 與 “理論應旋轉角度”(根據 Z 軸進給量計算),通過 “前饋控制” 調整 Z 軸進給速度,補償同步誤差(如主軸因負載波動轉速瞬時降低時,Z 軸立即減速,保持比例不變)。刀具與主軸的連接必須 “剛性”

取消浮動夾頭,刀具(絲錐)通過剛性刀柄(如 BT40 攻絲刀柄)直接與主軸連接,確保 Z 軸進給力 100% 傳遞到絲錐,無間隙或彈性形變(否則會破壞同步關系)。三、剛性攻絲的優勢與適用場景相比傳統浮動攻絲,剛性攻絲的優勢體現在 “精度、效率、適應性” 三方面:

螺紋精度高

螺紋中徑、牙型角誤差可控制在 ±0.01mm 以內(傳統浮動攻絲為 ±0.03mm),適合精密配合螺紋(如模具定位孔的 M8×1 螺紋,需與螺栓無間隙配合)。加工效率提升無需浮動夾頭的 “預緊 - 補償” 過程,攻絲速度可提高 30%-50%(如鋼件攻絲速度從 100r/min 提升至 150r/min);退刀時主軸反轉與 Z 軸同步退回,避免傳統攻絲的 “先停主軸再退刀” 步驟,單件工時縮短 10%-20%。適配范圍廣可加工硬材料(如 45 鋼、不銹鋼):剛性連接能傳遞更大扭矩,避免絲錐打滑(浮動夾頭在硬材料中易出現 “空轉”);可加工深孔螺紋(如螺紋深度>5 倍直徑):同步精度確保全程螺紋一致性,避免底部螺紋亂牙。四、剛性攻絲的編程與參數設置典型編程格式(Fanuc 系統為例)

使用G84 剛性攻絲循環,指令格式:plaintextG84 X__ Y__ Z__ R__ P__ F__ ;


X、Y:螺紋孔位置坐標;Z:螺紋孔底深度;R:攻絲起始位置(從 R 到 Z 為螺紋有效長度);P:螺紋底部暫停時間(0.1-1 秒,排屑用);F:進給速度(= 主軸轉速 × 螺距,如 S1000r/min、P1.5mm,則 F=1000×1.5=1500mm/min)。關鍵參數設置主軸與 Z 軸同步增益(如 Fanuc 參數 5280):設置同步控制的響應速度,增益過高會導致振動,過低會降低同步精度;剛性攻絲回退速度(如參數 5281):設定退刀時的同步比例(通常與進刀相同,確保螺紋牙型完整);主軸位置反饋補償(如參數 5003):校準編碼器信號與實際旋轉角度的偏差(誤差需<0.01°)。總結剛性攻絲的是 **“主軸旋轉與進給軸移動的同步”**,通過 CNC 系統的精密控制和剛性連接,實現高精度、高效率的螺紋加工。其原理突破了傳統浮動攻絲的 “被動補償” 模式,轉為 “主動控制同步”,是現代數控加工中精密螺紋的主流加工方式,尤其適合汽車、模具、航空航天等對螺紋精度要求高的領域。編輯分享剛性攻絲在加工過程中可能會遇到哪些問題?剛性攻絲和柔性攻絲有什么區別?如何設置CNC系統的參數以實現剛性攻絲?


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