摘要 本文通過對鋼絲螺套全自動繞制過程的簡介，著重論述了繞套機設備各主要組成部分的驅動原理以及工業數控機（CNC六軸電腦控制器）控制多個交流伺服電機的應用方法。。

       概述 鋼絲螺套（Wire Thread Insert）,是一種新型內螺紋緊固件，將其嵌入金屬或非金屬材料上形成高強度，耐磨損，具有互換性的標準內螺紋。在鋁，鎂合金等低強度工程材料上應用可明顯提高內螺紋的強度和耐磨性。應用在鋼件，鑄件，鑄鐵上，可以提高螺釘的耐用性，防止由于各種振動引起螺釘松動，疲勞斷裂及提高螺釘連接時的耐疲勞強度；在出現螺紋加工錯誤或對已損壞的內螺孔修復時，使用鋼絲螺套作為手段，可以不增加重量和體積獲得經濟的維修，拯救重要部件快速有效的修復到原始狀態；利用鋼絲螺套進行公--英制螺紋孔轉換，非常方便，快捷；鎖緊型鋼絲螺套，其多邊形能鎖緊圈能把螺釘鎖緊在螺紋孔中，在受振動和沖擊時，可使螺釘不致松扣，比通常鎖緊裝置工藝性能好。
      鋼絲螺套被廣泛應用于汽車，航空，航天，專用設備等行業隨著工業的發展，鋼絲螺套的用途越來越大。目前，國內鋼絲螺套制造業，要繞制一個鋼絲螺套，需繞制一個成型螺套，再經過人工去除尾柄，然后人工在專用刀具上開90°V型折斷槽。這對大型鋼絲螺套來說還容易，但對M2-M6這樣小型的鋼絲螺套，人工操作起來比較困難，這種半自動化的生產方式，遠不能適應市場的需求，所以全自動數控繞套機的生產很必要。
      J66510/ZF型數控全自動繞套機能一次完成公，英制鋼絲螺套的繞制成型（包括繞成螺套的安裝柄），開折斷槽，去尾柄的加工全過程，并能繞制帶自鎖圈的鋼絲螺套。

      一．主要技術參數為：
      1．加工鋼絲螺套范圍按螺距分：P=0.4～2.0 mm，按螺紋分：M2～M16 mm
      2．生產效率：8件/分鐘以上（與繞制的螺套規格有關）；
      3．送線速度：77～116米/分鐘；
      4．氣動磨模機，空轉時12000轉/分鐘，負載時約為9000轉/分鐘；該設備生產的鋼絲螺套應滿足國家軍用標準GJB119.1~.4-86普通型鋼絲螺套技術條件，航空工業行業標準HB6200～6202-89鎖緊型鋼絲螺套技術條件和Q/WS9 2012～2014-1997 渦扇九發動機專用鋼絲螺套技術條件；
      5．送線指令值：±0.01mm～±9999.99 mm
      6．凸輪轉角指令：±0.1°～±359.9°

      二．數控繞套機的工作原理：
      根據所繞制鋼絲螺套的規格，選用配套的前導咀，送絲輪，中間導板，導絲管和導絲嘴（它們都刻有相應規格的菱形槽子），把它們安裝在各自的位置上。菱形鋼絲從放線架上引出，通過校直機構校直后，經導線板，送線輪，導絲管，穿過導絲嘴，氣動離合送絲機構的氣缸前進使送絲輪壓緊菱形鋼絲，送絲電機旋轉送絲，與此同時凸輪軸電機旋轉，通過各自的凸輪驅動裝在滑塊上的引線輪，浮動頂尖同步動作到位，送絲到位后，送絲氣缸后退使送絲輪松開菱形鋼絲，停止送絲，升降電機下降，待芯軸前端卡入菱形絲后，卷繞電機開始旋轉，繞套時，升降電機，卷繞電機依據所繞鋼絲螺套的規格，按一定的比例關系同步旋轉，繞至1.5~2圈時停止圈繞，開槽機構上前，氣動磨膜機帶動切槽刀高速旋轉，到位后，開折斷槽。開槽成功后，開槽機構退回，隨后又開始卷繞，繞至設定的圈數后，升降，圈繞電機開始反轉，使芯軸退出螺套，接著，氣動離合送絲機構的氣缸又前進，使送絲輪壓緊菱形鋼絲，送絲電機反轉，使鋼絲螺套的尾柄部分退回到導絲嘴的出口處，切斷刀上前切斷。此時一個螺套的完整繞制過程完成。該設備具有寸動，手動，自動三檔，設備調試好后，程序可以儲存到電腦中。自動運行時，首先要做凸輪電機和升降電機的歸零，然后開始自動繞制鋼絲螺套。
      繞套機的整機如圖1所示：
      構的氣缸前進使送絲輪壓緊菱形鋼絲，送絲電機旋轉送絲，與此同時凸輪軸電機旋轉，通過各自的凸輪驅動裝在滑塊上的引線輪，浮動頂尖同步動作到位，送絲到位后，送絲氣缸后退使送絲輪松開菱形鋼絲，停止送絲，升降電機下降，待芯軸前端卡入菱形絲后，卷繞電機開始旋轉，繞套時，升降電機，卷繞電機依據所繞鋼絲螺套的規格，按一定的比例關系同步旋轉，繞至1.5~2圈時停止圈繞，開槽機構上前，氣動磨膜機帶動切槽刀高速旋轉，到位后，開折斷槽。開槽成功后，開槽機構退回，隨后又開始卷繞，繞至設定的圈數后，升降，圈繞電機開始反轉，使芯軸退出螺套，接著，氣動離合送絲機構的氣缸又前進，使送絲輪壓緊菱形鋼絲，送絲電機反轉，使鋼絲螺套的尾柄部分退回到導絲嘴的出口處，切斷刀上前切斷。此時一個螺套的完整繞制過程完成。該設備具有寸動，手動，自動三檔，設備調試好后，程序可以儲存到電腦中。自動運行時，首先要做凸輪電機和升降電機的歸零，然后開始自動繞制鋼絲螺套。
      繞套機的整機如圖1所示：

圖1

      本機主要組成部分：
      該設備主要由主動放線架，矯直機構，氣動離合送絲機構，轉芯機構，凸輪軸機構，升降卷繞機構，浮動頂尖裝置，氣動開槽機構，引線輪裝置，滑塊杠桿機構，氣動系統，潤滑系統，電氣系統等部分組成。
      1主動放線架：放線架為主動送絲，控制原理是通過美國KLC直流控制器直接控制直流電機，支架上裝有上下限位傳感器，運行中菱形絲拉動擺桿，接觸傳感器，電控信號通過繼電器轉接入直流控制器輸入口，去控制電機的起停。放線速度與主機速度的匹配，可通過面板上的調速旋鈕調節。
      2氣動離合送絲機構：氣動離合送絲機構只送螺套的前端折彎部分，待卷繞螺套時，卷繞的動力來自卷繞電機，此進氣動離合送絲機構的氣缸后退使送絲輪松開菱形鋼絲，使菱形鋼絲處于自由狀態，停止送絲。待卷繞好鋼絲螺套后，氣動離合送絲機構的氣缸前進使送絲輪壓緊菱形鋼絲，以便當送絲電機以轉時，使鋼絲螺套尾柄后退至導絲嘴處，切斷刀上前切斷。
      3轉心機構：用0。75KW的日本三洋公司交流伺服電機通過齒輪傳動來驅動導絲嘴的旋轉 ，實現繞制左，右旋鋼絲螺套。
      4凸輪機構：用2。5KW的日本三洋公司交流電機通過齒輪傳動驅動八個輪軸傳動。輪軸上帶有三種不同的凸輪片，調整凸輪片位置，通過擺臂依次驅動八個滑塊運動，帶動裝在其上的各刀具實現不同的功能。
      5升降卷繞機構：用0。4KW的日本三洋公司交流伺服電機通過滾珠絲杠帶動卷繞裝置上，下運動，上，下運動用日本THK直線導軌來導向，保證了運動精度。卷繞裝置通過0。4KW的交流伺服電機來驅動卷繞主軸旋轉，卷繞主軸上裝有繞套軸芯，為更換軸芯方便，用銑床上的彈簧夾頭來裝夾繞套芯軸，保證了芯軸與主軸的同軸度，從而保證了繞套質量。
      6氣動開槽機構：用日本東空公司的氣動磨膜機帶動開槽刀片旋轉，開鋼絲螺套上的90°V型折斷槽。

      本設備中所使用的六軸數控電腦機（即CNC控制器），內有CPU控制板，伺服控制板，輸出入界面控制板等。各伺服驅動器采用位置控制模式，驅動脈沖信號通過CNC數控機伺服控制板的輸入接口板M2039，控制器驅動個伺服電機的運行。CNC電腦數控機自身鍵盤帶有各軸命令，通過鍵盤命令輸入，在數控機內轉換為伺服脈沖信號，通過M2039板卡輸出到各驅動器從而控制相應的各軸電機。同時數控機帶有氣缸輸出口，通過M2019板卡控制個氣缸的動作。
      本設備中所使用的六軸數控電腦機（即CNC控制器）；是針對繞簧所設計的控制器，通過鍵盤可控制程序更新或儲存鋼絲螺套加工程序，系統軟件更新及信息輸出可通過電腦機外圍接口下載或打印。
      由于本機的操作語言不同于一般通用設備，它的特點是一條語句就可以完成一個動作。繞制可任意編制電機的運行程序，機床上附帶有與電腦連接的感應探針，可隨時修正送絲長度與各軸旋轉角度的誤差，對任一軸系統出現的故障，電腦報警，整機系統停止工作，這時用戶可在監控顯示窗口觀察，檢查故障原因，針對顯示      內容對硬件或者程序作出相應的修改。
      結束語 本設備填補了國內空白，生產的鋼絲螺套已被廣泛應用于汽車，航空，航天及專用設備等行業，隨著工業的發展，鋼絲螺套緊固件使用越來越廣，該設備市場前景看好。

     設計研究所電氣設計員  范春榮
     2010年5月27日

      參考文獻：
      1.日本三洋的R型交流伺服控制器手冊及電機手冊。
      2.臺灣的六軸電腦控制器說明書。
      作者介紹：范春榮，女，電氣工程師，從事電氣控制及其自動化專業。
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