具体实施方式

为了使本领域的人员更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。

数控铣床是在一般铣床的基础上发展起来的一种自动加工设备，下面对数控铣床的结构做简要说明。数控铣床主要由床身、立柱、主轴箱、工作台、滑鞍、滚珠丝杠、伺服电机、伺服装置、数控系统等组成。床身用于支撑和连接机床各部件，主轴箱用于安装主轴，主轴下端用于安装铣刀。当主轴箱内的主轴电机驱动主轴旋转时，铣刀能够切削工件。主轴箱还可沿立柱上的导轨在Z向移动，使铣刀上升或下降。工作台用于安装工件或夹具。工作台可沿滑鞍上的导轨在X向移动，滑鞍可沿床身上的导轨在Y相移动，从而实现工件在X向和Y向的移动。无论是X向、Y向，还是Z向的移动都是靠伺服电机驱动滚珠丝杠来实现。伺服装置用于驱动伺服电机。数控系统用于输入零件加工程序和控制机床工作状态。

本发明实施例提供的数控铣削螺纹的重新定位方法，包括如下步骤：

S1、在数控铣床的工作台1上安装返修件2和试验件3；所述返修件2上待返修的返修螺纹孔4的零点坐标为(x₀，y₀，z₀)；所述试验件3上待加工的试验螺纹孔5的零点坐标为(x₀′，y₀′，z₀′)；

S2、在试验件3上铣削试验螺纹孔5；所述试验螺纹孔5的规格与返修螺纹孔4的规格相一致；

S3、将螺纹检测定位工装6分别旋入试验螺纹孔5和返修螺纹孔4中，在旋入试验螺纹孔5的螺纹检测定位工装6的定位部与旋入返修螺纹孔4的螺纹检测定位工装6的定位部在相应螺纹孔的周向处于相同方位的条件下，测量旋入试验螺纹孔5的螺纹检测定位工装6的测量部与旋入返修螺纹孔4的螺纹检测定位工装6的测量部在Z向的高度差ΔH；

所述返修件2上待返修的返修螺纹孔4在Z向的零点坐标为：z₀＝z₀′+ΔH±f×P或z₀＝z₀′-ΔH±f×P；其中，f为大于或等于0的整数，P为返修螺纹孔4的螺距。

步骤S1中，所述返修件2上具有待返修的返修螺纹孔4。所述试验件3可以是方箱或工装零件，该试验件3可以通过数控铣床加工出与返修件2的返修螺纹孔4的规格相一致的试验螺纹孔5。

参见图1，准备一件试验件3，将返修件2和试验件3安装在数控铣床的工作台1上。为简化图示，图1中仅示出了数控铣床的工作台1，而未示出数控铣床的其他结构。

当返修件2和试验件3安装定位在工作台1上后，所述返修件2上待返修的返修螺纹孔4的零点坐标为(x₀，y₀，z₀)；所述试验件3上待加工的试验螺纹孔5的零点坐标为(x₀′，y₀′，z₀′)。

其中，返修螺纹孔4在X向的零点坐标x₀和在Y向的零点坐标y₀可以通过该返修螺纹孔4的中心线在工作台1上的位置而直接确定，而返修螺纹孔4中心线的位置可以采用打表法确定，在此不再赘述。试验螺纹孔5在X向的零点坐标x₀′和在Y向的零点坐标y₀′可以通过该试验螺纹孔5的中心线在工作台1上的位置而直接确定，该试验螺纹孔5中心线的位置可以在数控系统中直接设置，也可以通过打表法确定，在此不再赘述。试验螺纹孔5在Z向的零点坐标z₀′可以采用将数控铣床的螺纹铣刀的刀尖与试验螺纹孔5的端面重合的方式确定。此时，就只有返修螺纹孔4在Z向的零点坐标z₀无法直接确定。

步骤S2中，通过数控铣床在试验件3上铣削出试验螺纹孔5。其中，该试验螺纹孔5的螺纹与返修螺纹孔4的螺纹应采用同一把螺纹铣刀、并采用相同的程序加工，以确保试验螺纹孔5的规格与返修螺纹孔4的规格相一致。

步骤S3中，所述螺纹检测定位工装6起定位和对刀的作用。所述螺纹检测定位工装6上具有用于旋入试验螺纹孔5和返修螺纹孔4内的外螺纹段，用于周向定位的定位部，用于测量Z向高度的测量部。

操作时，将该螺纹检测定位工装6分别旋入试验螺纹孔5和返修螺纹孔4中，控制旋入试验螺纹孔5的螺纹检测定位工装6的定位部与旋入返修螺纹孔4的螺纹检测定位工装6的定位部在相应螺纹孔的周向处于相同方位，在这种情况下就可保证螺纹铣刀刀尖切入的角度和位置，然后测量旋入试验螺纹孔5的螺纹检测定位工装6的测量部与旋入返修螺纹孔4的螺纹检测定位工装6的测量部在Z向的高度差ΔH；该高度差ΔH就是返修螺纹孔4与试验螺纹孔5在Z向的零点坐标的高度差。

当旋入试验螺纹孔5的螺纹检测定位工装6的测量部在Z向的高度高于旋入返修螺纹孔4的螺纹检测定位工装6的测量部在Z向的高度时，所述返修件2上待返修的返修螺纹孔4在Z向的零点坐标为：z₀＝z₀′-ΔH+f×P或z₀＝z₀′-ΔH-f×P；其中，f为大于或等于0的整数，P为返修螺纹孔4的螺距。

当旋入试验螺纹孔5的螺纹检测定位工装6的测量部在Z向的高度低于旋入返修螺纹孔4的螺纹检测定位工装6的测量部在Z向的高度时，所述返修件2上待返修的返修螺纹孔4在Z向的零点坐标为：z₀＝z₀′+ΔH+f×P或z₀＝z₀′+ΔH-f×P；其中，f为大于或等于0的整数，P为返修螺纹孔4的螺距。

本发明实施例提供的数控铣削螺纹的重新定位方法，通过打表法可确定返修螺纹孔4在X向和Y向的零点坐标，通过试验件3和螺纹检测定位工装6的配合，可间接确定返修螺纹孔4在Z向的零点坐标，进而保证了通过数控铣床对返修螺纹孔4进行返修时的对刀精度，确保了螺纹铣刀刀尖的铣削轨迹与返修件2的返修螺纹孔4的螺旋线轨迹一致，避免了通过数控铣床对返修螺纹孔4进行返修时出现螺纹乱牙的情况。本发明实施例提供的数控铣削螺纹的重新定位方法，操作简单，降低了工人的劳动强度，节约了对刀时间，提高了对刀效率，并且适合通过数控铣床对各种类型、任意螺距的螺纹孔进行返修。

本发明实施例中的螺纹检测定位工装6，所述螺纹检测定位工装6的定位部为平行于螺纹检测定位工装6的外螺纹段轴线的第一平面7；所述螺纹检测定位工装6的测量部为垂直于螺纹检测定位工装6的外螺纹段轴线的第二平面8。当然，所述定位部和测量部均可以为垂直于螺纹检测定位工装6的外螺纹段轴线的定位线，还可以为其他结构，在此不做具体的限定。

图2、图3是本发明实施例中的螺纹检测定位工装的结构示意图。

参见图2、图3，所述螺纹检测定位工装6包括用于旋入试验螺纹孔5和返修螺纹孔4内的外螺纹体14，所述外螺纹体14上具有与试验螺纹孔5和返修螺纹孔4相配合的外螺纹段；所述外螺纹体14的端面具有沿外螺纹体14的轴线延伸的连接杆15；所述连接杆15的端部固定有定位板16；所述定位板16上具有平行于外螺纹体14轴线的第一平面7、以及垂直于外螺纹体14轴线的第二平面8；所述第一平面7形成所述定位部；所述第二平面8形成所述测量部。所述连接杆15优选为圆柱形，且所述连接杆15的直径小于所述外螺纹体14的直径。所述外螺纹体14与连接杆15之间可以焊接连接或螺纹连接，也可以为一体件。

步骤S3中，高度差ΔH的测量方法有多种，下面以两种测量方法为例进行说明。

高度差ΔH的第一种测量方法：

参见图1、图2，步骤S3中，高度差ΔH的测量方法，包括如下步骤：

S3.1、将通过第二支架9与主轴箱10连接的第二百分表11的轴线调整至与Z向平行的状态；所述第二百分表11还可以替换为精度更高的千分表等测量仪器。

S3.2、将螺纹检测定位工装6旋入试验螺纹孔5中，控制螺纹检测定位工装6的第一平面7在试验螺纹孔5的周向处于与Y向平行的β方位；

S3.3、步骤S3.1、S3.2完成后，控制第二百分表11的测量头与旋入试验螺纹孔5的螺纹检测定位工装6的第二平面8接触，记录第二百分表11的读数h₁，并控制第二百分表11在Z向的安装高度不变；

S3.4、步骤S3.3完成后，再将螺纹检测定位工装6旋入返修螺纹孔4中，控制螺纹检测定位工装6的第一平面7在返修螺纹孔4的周向处于与Y向平行的β方位；

S3.5、步骤S3.4完成后，控制第二百分表11的测量头与旋入返修螺纹孔4的螺纹检测定位工装6的第二平面8接触，并记录第二百分表11的读数h₂；高度差ΔH＝|h₁-h₂|。

高度差ΔH的第二种测量方法：

参见图5，步骤S3中，高度差ΔH的测量方法，包括如下步骤：

S3-1、将螺纹检测定位工装6旋入试验螺纹孔5中，控制螺纹检测定位工装6的第一平面7在试验螺纹孔5的周向处于与Y向平行的β方位；

S3-2、步骤S3-1完成后，测量旋入试验螺纹孔5的螺纹检测定位工装6的第二平面8与平行于工作台1表面的基准平面13在Z向的高度差ΔH₁；例如，该基准平面13可以是工作台1表面的一部分，也可以是设置在主轴箱10上、且与工作台1表面平行的平面。

S3-3、步骤S3-2完成后，再将螺纹检测定位工装6旋入返修螺纹孔4中，控制螺纹检测定位工装6的第一平面7在返修螺纹孔4的周向处于与Y向平行的β方位；

S3-4、步骤S3-3完成后，测量旋入返修螺纹孔4的螺纹检测定位工装6的第二平面8与基准平面13在Z向的高度差ΔH₂；高度差ΔH＝|ΔH₁-ΔH₂|。

上述两种测量高度差ΔH的方法中，控制螺纹检测定位工装6的第一平面7在相应螺纹孔的周向处于与Y向平行的β方位的方法有多种，下面以两种方法为例进行说明。

第一种方法：

参见图1、图5，控制螺纹检测定位工装6的第一平面7在相应螺纹孔的周向处于与Y向平行的β方位的方法，包括如下步骤：

将通过第一支架17与主轴箱10连接的第一百分表12的轴线调整至与X向平行的状态；

将螺纹检测定位工装6的第一平面7旋至相应螺纹孔周向的β方位处，控制第一百分表12的测量头与第一平面7接触，并保持第一百分表12在X向的安装位置不变；

控制工作台1沿Y向移动，记录第一百分表12的读数变化范围；当第一百分表12的读数变化范围大于允许偏差时，则表明第一平面7与Y向的平行度不满足要求，然后调整螺纹检测定位工装6的位置直至第一百分表12的读数变化范围小于或等于允许偏差，这样就使得螺纹检测定位工装6的第一平面7在相应螺纹孔的轴向处于与Y向平行的β方位。

第二种方法：设置定位工装，该定位工装可以固定在主轴箱10上，也可以沿X向滑动安装在工作台1上，该定位工装上具有竖向设置、且与Y向平行的定位面。定位时，只需将螺纹检测定位工装6的第一平面7转至相应方位，然后控制螺纹检测定位工装6的第一平面7与定位工装的定位面紧密贴合，就可控制螺纹检测定位工装6的第一平面7在相应螺纹孔的周向处于与Y向平行的β方位。

下面以法兰叉头上规格为M85×4-6H的螺纹孔的返修为例进行说明。

实施例1：

S1、参见图1，将试验件3安装在工作台1的G54坐标系平面上，以试验件3的待加工的试验螺纹孔5的中心线确定试验螺纹孔5在X向的零点坐标x₀′和在Y向的零点坐标y₀′；将螺纹铣刀的刀尖与待加工的试验螺纹孔5的端面重合，以确定试验螺纹孔5在Z向的零点坐标z₀′。

将返修件2安装在工作台1的G55坐标系平面上，以返修螺纹孔4的中心线确定返修螺纹孔4在X向的零点坐标x₀和在Y向的零点坐标y₀；此时返修螺纹孔4在Z向的零点坐标z₀暂不能确定。

S2、在试验件3上铣削出M85×4-6H的试验螺纹孔5，并用塞规检查满足尺寸要求。加工程序如下：

N1 G54

N2 G90G40G17G0

N3 G0G64 Z＝300

N4 X0Y0

N5 M42

N6 M3S600F200

N7 R4＝85/2-54/2+0.02

N8 R1＝-200 R2＝4 R3＝4

N9 G0 Z＝R1

N10 G3 Y＝IC(0) X＝IC(R4) CR＝R4/2 FB＝30

N11 AAA:

N12 R1＝R1+R2

N13 IF R1>R3

N14 R1＝R3

N15 ENDIF

N16 G3 X＝IC(0) Y＝IC(0) I＝IC(-R4) J0 Z＝R1

N17 IF R1<R3 GOTOB AAA

N18 G3 Y＝IC(0) X＝IC(-R4) CR＝R4/2

N19 G0 Z＝300

N20 M30

S3、将螺纹检测定位工装6分别旋入试验螺纹孔5和返修螺纹孔4中，在旋入试验螺纹孔5的螺纹检测定位工装6的第一平面7与旋入返修螺纹孔4的螺纹检测定位工装6的第一平面7在相应螺纹孔的周向处于相同方位的条件下，测量旋入试验螺纹孔5的螺纹检测定位工装6的第二平面8与旋入返修螺纹孔4的螺纹检测定位工装6的第二平面8在Z向的高度差ΔH；

高度差ΔH的测量方法，包括如下步骤：

S3.1、将通过第一支架17与主轴箱10连接的第一百分表12的轴线调整至与X向平行的状态；将通过第二支架9与主轴箱10连接的第二百分表11的轴线调整至与Z向平行的状态；

S3.2、将螺纹检测定位工装6旋入试验螺纹孔5中，控制螺纹检测定位工装6的第一平面7在试验螺纹孔5的周向处于与Y向平行的90°方位，参见图2；

具体的：

将螺纹检测定位工装6的第一平面7旋至试验螺纹孔5周向的90°方位处，控制第一百分表12的测量头与第一平面7接触，并保持第一百分表12在X向的安装位置不变；

控制工作台1沿Y向移动，记录第一百分表12的读数变化范围；当第一百分表12的读数变化范围大于允许偏差0.02mm时，调整螺纹检测定位工装6的位置直至第一百分表12的读数变化范围小于或等于允许偏差0.02mm。

S3.3、步骤S3.1、S3.2完成后，控制第二百分表11的测量头与旋入试验螺纹孔5的螺纹检测定位工装6的第二平面8接触，记录第二百分表11的读数h₁，例如，第二百分表11的读数为h₁＝0；然后控制第二百分表11在Z向的安装高度不变；

S3.4、步骤S3.3完成后，再将螺纹检测定位工装6旋入返修螺纹孔4中，控制螺纹检测定位工装6的第一平面7在返修螺纹孔4的周向处于与Y向平行的90°方位，参见图2；

具体的：

将螺纹检测定位工装6的第一平面7旋至返修螺纹孔4周向的90°方位处，控制第一百分表12的测量头与第一平面7接触，并保持第一百分表12在X向的安装位置不变；

控制工作台1沿Y向移动，记录第一百分表12的读数变化范围；当第一百分表12的读数变化范围大于允许偏差0.02mm时，调整螺纹检测定位工装6的位置直至第一百分表12的读数变化范围小于或等于允许偏差0.02mm。

S3.5、步骤S3.4完成后，控制第二百分表11的测量头与旋入返修螺纹孔4的螺纹检测定位工装6的第二平面8接触，并记录第二百分表11的读数h₂；高度差ΔH＝|h₁-h₂|。

根据图1，由于旋入试验螺纹孔5的螺纹检测定位工装6的测量部在Z向的高度高于旋入返修螺纹孔4的螺纹检测定位工装6的测量部在Z向的高度，那么，所述返修件2上待返修的返修螺纹孔4在Z向的零点坐标为：z₀＝z₀′-ΔH+f×P；其中，f为大于或等于0的整数，P为返修螺纹孔4的螺距。然后就可根据返修螺纹孔4的零点坐标(x₀，y₀，z₀)在数控铣床上对返修螺纹孔4进行返修，保证螺纹铣刀刀尖的铣削轨迹与返修螺纹孔4的螺纹线轨迹相一致，避免在返修的过程中出现螺纹乱牙的情况。

实施例2：

S1、参见图5，将试验件3安装在工作台1的G54坐标系平面上，以试验件3的待加工的试验螺纹孔5的中心线确定试验螺纹孔5在X向的零点坐标x₀′和在Y向的零点坐标y₀′；将螺纹铣刀的刀尖与待加工的试验螺纹孔5的端面重合，以确定试验螺纹孔5在Z向的零点坐标z₀′。

将返修件2安装在工作台1的G55坐标系平面上，以返修螺纹孔4的中心线确定返修螺纹孔4在X向的零点坐标x₀和在Y向的零点坐标y₀；此时返修螺纹孔4在Z向的零点坐标z₀暂不能确定。

S2、在试验件3上铣削出M85×4-6H的试验螺纹孔5，并用塞规检查满足尺寸要求。加工程序如下：

N1 G54

N2 G90G40G17G0

N3 G0G64 Z＝300

N4 X0Y0

N5 M42

N6 M3S600F200

N7 R4＝85/2-54/2+0.02

N8 R1＝-200 R2＝4 R3＝4

N9 G0 Z＝R1

N10 G3 Y＝IC(0) X＝IC(R4) CR＝R4/2 FB＝30

N11 AAA:

N12 R1＝R1+R2

N13 IF R1>R3

N14 R1＝R3

N15 ENDIF

N16 G3 X＝IC(0) Y＝IC(0) I＝IC(-R4) J0 Z＝R1

N17 IF R1<R3 GOTOB AAA

N18 G3 Y＝IC(0) X＝IC(-R4) CR＝R4/2

N19 G0 Z＝300

N20 M30

S3、将螺纹检测定位工装6分别旋入试验螺纹孔5和返修螺纹孔4中，在旋入试验螺纹孔5的螺纹检测定位工装6的第一平面7与旋入返修螺纹孔4的螺纹检测定位工装6的第一平面7在相应螺纹孔的周向处于相同方位的条件下，测量旋入试验螺纹孔5的螺纹检测定位工装6的第二平面8与旋入返修螺纹孔4的螺纹检测定位工装6的第二平面8在Z向的高度差ΔH；

高度差ΔH的测量方法，包括如下步骤：

S3-1、将螺纹检测定位工装6旋入试验螺纹孔5中，控制螺纹检测定位工装6的第一平面7在试验螺纹孔5的周向处于与Y向平行的90°方位，参见图2；

具体的：

将通过第一支架17与主轴箱10连接的第一百分表12的轴线调整至与X向平行的状态；

将螺纹检测定位工装6的第一平面7旋至试验螺纹孔5周向的90°方位处，控制第一百分表12的测量头与第一平面7接触，并保持第一百分表12在X向的安装位置不变；

控制工作台1沿Y向移动，记录第一百分表12的读数变化范围；当第一百分表12的读数变化范围大于允许偏差0.02mm时，调整螺纹检测定位工装6的位置直至第一百分表12的读数变化范围小于或等于允许偏差0.02mm。

S3-2、步骤S3-1完成后，通过游标卡尺测量旋入试验螺纹孔5的螺纹检测定位工装6的第二平面8与平行于工作台1表面的基准平面13在Z向的高度差ΔH₁；保持基准平面13在Z向的高度不变；

S3-3、步骤S3-2完成后，再将螺纹检测定位工装6旋入返修螺纹孔4中，控制螺纹检测定位工装6的第一平面7在返修螺纹孔4的周向处于与Y向平行的90°方位，参见图2；

具体的：

将螺纹检测定位工装6的第一平面7旋至返修螺纹孔4周向的90°方位处，控制第一百分表12的测量头与第一平面7接触，并保持第一百分表12在X向的安装位置不变；

控制工作台1沿Y向移动，记录第一百分表12的读数变化范围；当第一百分表12的读数变化范围大于允许偏差0.02mm时，调整螺纹检测定位工装6的位置直至第一百分表12的读数变化范围小于或等于允许偏差0.02mm。

S3-4、步骤S3-3完成后，通过游标卡尺等工具测量旋入返修螺纹孔4的螺纹检测定位工装6的第二平面8与基准平面13在Z向的高度差ΔH₂；高度差ΔH＝|ΔH₁-ΔH₂|。

根据图5，由于旋入试验螺纹孔5的螺纹检测定位工装6的测量部在Z向的高度高于旋入返修螺纹孔4的螺纹检测定位工装6的测量部在Z向的高度，那么，所述返修件2上待返修的返修螺纹孔4在Z向的零点坐标为：z₀＝z₀′-ΔH+f×P；其中，f为大于或等于0的整数，P为返修螺纹孔4的螺距。然后就可根据返修螺纹孔4的零点坐标(x₀，y₀，z₀)在数控铣床上对返修螺纹孔4进行返修，保证螺纹铣刀刀尖的铣削轨迹与返修螺纹孔4的螺纹线轨迹相一致，避免在返修的过程中出现螺纹乱牙的情况。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。