高效自动攻丝机的设计及控制研究

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1、高效自动攻丝机的设计及控制研究刘本学，申俊，董刚（郑州大学机械工程学院，河南省郑州市450001)摘要：由于堵头在建筑水暖的大范围应用，其生产必须满足高效低廉的要求。现有的堵头攻丝机在加工堵头时存在着生产效率低下、机床寿命较短的缺点。针对该现状，设计了一种高效、长使用寿命的自动攻丝机，并确定其整机结构方案及特殊换向机构，完成了控制系统的设计及流程编制。关键词：自动攻丝机；换向机构；控制系统DesignAndResearchOnControlOfEfficientAutomaticTapperLiuBen-xue,ShenJun,DongGang（School

2、ofMechanicalEngineering，ZhengzhouUniversity，Zhengzhou450001）Abstract:Aslockingplugiswildlyusedinbuildingplumbing,higheffectiveproductionandlowcostisrequired.TheshortcomingoftheuseofPlugtappingmachineisineffectiveandtheservicelifeofmachinetoolisshort.Aimingatthissituation,anewkindof

3、Automaticplugtappingmachineisdesigned.Thestructuralschemeofthewholemachineandthespecialreversingsystemareensuredandthecontrollingprocessesissetup.KeyWords:Automatictappingmachine；Reversingsystem；Controlsystem0引言建筑工程热水管道的安装所使用管道材料为玛钢材料，该材料的性能特点为：抗断性能优良、抗脱性能好、抗锈蚀能力强、抗滑性能强。并且相对于钢材材料来说

4、，玛钢材料价格低廉，因此在水暖工程上应用广泛。水暖安装在安装时，管路的密封需要用到相应的堵头，依据行业标准与实际的安装情况：R1/2型堵头应用最为广泛（其为入户水暖管道最后密封部件），市场需求量最大。生产此类堵头的设备须满足低廉快捷的要求，现有的堵头攻丝设备，在使用过程中存在如下问题[1][2][3]：1、生产效率低；现有的加工机械为单机操作，单台机器一次仅能加工一个堵头，生产效率低。2、自动化水平低；在生产过程中，现有攻丝机需人工根据肉眼判断攻丝深度，然触动开关实现电机正反转工作，整个加工过程，人员劳动强度大，生产效率低。3、电机损坏大，单件用电量高；由于

5、堵头在加工过程中，需要工人开动按钮操纵电机的正反转才能实现攻丝和退丝的功能要求。电机的正转向反转快速转换过程中，电流增大，发热量增多，导致耗电增多，电机寿命降低。基于现有堵头攻丝机的诸多缺点，本文进行了一种新型高效自动攻丝机的设计。1新型自动攻丝机结构特点为了克服现有堵头攻丝机的不足，新设计的自动攻丝机结构如图1所示。1、机架2、动力总成系统（主要包括电动机与减速机）3、换向总成系统4、刀具加工总成系统5、电器控制系统与气动执行元件6、毛坯输送总成。图1攻丝机机构图该结构的显著特点为：1采用机械、气动和自动化组合，自动化程度高，加工精度高；2、采用新型结构保

6、证在加工和卸料过程中电机不正反转交替，延长使用寿命并节约能源；3、采用传感器及执行元件降低工人劳动强度；4、一次可以生产多个堵头（本方案为四个，数量可以根据现场布置添加），生产效率高。自动攻丝机采用全自动模式进行生产，并通过相应的传感器来满足工艺精度、加工效率和工作可靠性要求，利用传感开关等来控制自动攻丝机的加工与退刀过程[4]。全自动攻丝机生产过程如图2所示：图2攻丝机加工原理图1——工件2——位置传感器3——攻丝机4——传送带5——位置传感器工件在传送带的带动下前行，走到位置传感器5时，传送带停止，攻丝机刀具下行对工件进行加工，加工至设定深度（加工完成或

7、其他）时，攻丝机刀具位置传感器2感应到相应加工距离，并通过控制器控制攻丝机换向机构进行换向。同时，在攻丝机的加工刀具离开工件之后，传送带开始运行，已加工工件被输送走，为加工工件到达加工位置等待下一循环。这样整个过程中操作人员只需要在工作台左侧将工件逐个安放于工作槽中即可。2不停机换向机构的设计自动攻丝机在加工完成后应具有相应的退刀过程，以此来保证工件的合理取出与自动加工的延续性。与现有攻丝机技术相比，本文所设计攻丝机在工件加工完成后的退刀，不需要电动机的反转，通过中间换向机构即可实现退刀，其优点在于可以避免电动机的频繁启停，提高了电机的使用寿命，并降低能耗。

8、下图为所设计的相应的不停机换向机构图（图3）：图3换