攻丝装置在数控转塔冲床上的应用
随着产品自动化程度的提高，客户的要求不断提升，复合功能型机床应运而生。数控转塔冲床主要进行板材的冲压、滚筋、打标等工艺，在钣金件上攻丝通常有两种方法，一是人工进行攻丝，费时费力，且质量参差不齐，甚至于有的孔可能出现遗漏；二是采用攻丝模具进行攻丝，攻丝模具价格昂贵，且占用转塔的C/D工位，性价比太低。在这种情况下，攻丝装置的开发既增加了机床自动攻丝的功能，又解决了攻丝模具价格昂贵且占用转塔工位的问题。
攻丝装置的结构
图1为攻丝装置外挂在冲床的机架上，安装方便，可后期在数控转塔冲床上进行集成应用；图2为攻丝装置，其结构紧凑，主要由旋转轴、提升轴（Z轴）、攻丝轴（主轴）、平衡气缸、压紧气缸等部件组成。
图1 攻丝装置在数控转塔冲床上的布局
图2 攻丝装置结构
⑴旋转轴由伺服电机控制传动齿轮的旋转来带动传动箱体的运动，进行攻丝装置工位的选择；旋转轴通过齿轮精密低隙传动进行定位，有效保证了攻丝轴相对工件的垂直度，提高了攻丝效率及精度。
⑵提升轴通过滚珠丝杆带动传动负载运动，传动效率高。
⑶攻丝轴主要用于攻丝主轴传动，通过伺服电机驱动大锥齿轮转动，再通过大锥齿轮驱动攻丝主轴旋转工作。
⑷由于Z轴方向的传动负载重量较重，电机在驱动负载传动过程中，负载会对电机的平稳传动有干扰，影响电机性能的充分发挥，通过增加一套平衡气缸，调节气路减压阀来达到平衡Z轴方向的负载重力，电机在Z轴方向运动阻力大为降低，对加减速响应有较大好处。
⑸压紧气缸主要用于在攻丝过程中将攻丝装置附近的板材压住，避免由于板材的变形导致攻丝动作的异常。
攻丝装置的代码
攻丝装置使用西门子840Dsl数控系统进行控制，攻丝主轴带位移测量系统，采用位置控制模式。数控系统通过G331和G332两个G代码来控制攻丝装置的动作。G331：带螺距的攻丝，按攻丝方向运行至终点；G332：返回运行，使用与G331 相同的螺距；程序代码如下：
攻丝装置的主要技术
⑴刚性攻丝。通过伺服控制技术保证主轴与Z轴进给同步。柔性攻丝的两个轴独立自由进给，通过进给轴内部弹簧对进给量进行调整，当工件材质不均，主轴负载波动时攻丝精度较差，并且由于结构限制，主轴加工速度相对较慢；刚性攻丝的主轴旋转一圈，进给轴需要进给一个丝锥螺距，要求电气控制在实现速度控制的同时，也要进行位置同步的控制，主轴的旋转及进给需要进行实时插补，主轴在进入孔底加减速时，也需要严格维持相对关系，攻丝精度及效率才能得到有效保障。
⑵丝锥头部的清理及润滑。丝锥头部的清理润滑效果关系到丝锥最终的使用寿命，润滑不好容易出现丝锥摩擦阻力变大，崩刃及丝锥断裂等情况，所以润滑的重要性不言而喻，在控制程序中自动计算每个丝锥的使用次数，当使用次数达到设定次数时，通过高压油雾混合气体清理丝锥表面的残屑并进行润滑。
⑶安全防护。安全运动保障装置是整个结构中非常重要的一个环节，它能有效保证设备长期稳定高效的工作，主要列举了三个方面：1）控制Z轴上下运动的电机采用抱闸电机，采用小导程丝杆更利于断电锁紧，防止断电后异常下滑；2）攻丝轴旋转电机设置扭矩保护，当超过丝锥常规工作扭矩的1.5倍后，系统自动停止运行，并提醒人员进行检查，防止丝锥断裂；3）增加机械硬限位和电气软限位，控制攻丝机上下安全位置。
⑷加工中心坐标偏置。攻丝装置的工作中心与数控转塔冲床的冲压中心不同，利用检测工装事先校正好攻丝中心坐标与冲压中心坐标的偏差，并输入到数控系统中，在进行冲压和攻丝工艺切换时，自动对设备的位置坐标进行切换，保证工件的正常加工。
⑸CAM软件功能集成。在CAM软件中添加攻丝装置的加工规则，由于机床加工行程的限制，板材部分区域无法一次攻丝完成，需要在板材再定位后才能加工完成，设置好再定位的区域，及增加攻丝装置加工工位、加工行程的要求等。
攻丝装置的技术参数
攻丝装置的主要技术参数见表1。
表1 多头攻丝装置的主要技术参数
样件展示
含攻丝装置的数控转塔冲床加工样件如图3所示，样件(a)通过冲压、翻边、攻丝而成；样件（b)通过冲压、攻丝及人工组装而成。
图3 含攻丝装置的数控转塔冲床加工样件
结束语
随着“中国制造2025”的来临，工业制造的自动化程度将越来越高，含攻丝装置的数控转塔冲床在钣金加工中的应用也将越来越广泛。含攻丝装置的数控转塔冲床有效地将板材的冲压、成形等基本加工工艺与攻丝工艺结合到一起，节省了人员手动攻丝的过程，并提高了板材的加工效率。
