一、前言變導程絲杠內(nèi)槽表面是一個螺旋面，如圖1a所示，加工時成形車刀切削刃上任意一點的軌跡是一條螺旋線，沿圓周方向展開為一直線，如圖2所示。圖2中橫坐標為圓周長，縱坐標為導程，由于是變導程螺旋線，相鄰圓周直線段的斜率不同，每一直線段的升角增量為△α,其數(shù)值為：△α=arctg{(△T.S)/[S2 Tm(Tm △T)]} (1)式中 Tm─任意一段導程（mm）；S─刀具切削刃上任意一點的回轉(zhuǎn)周長（mm）；△T─變導程增量（mm）。根據(jù)式(1)可以得出△α與導程增量、導程變化以及絲杠外徑變化之間的關系，當△α較大時，為了保證兩相鄰螺旋線間平滑過渡，采取圓弧或直線連接，如圖2所示。因此，整個變導程絲杠由兩組曲線組成。對于大升角變導程絲杠，還須在過渡處修正。
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圖1變導程絲杠; f u& f1 m2 C$ i7 E! z
4 m' D2 k0 D' X" x8 T+ V3 r
圖2 圓周方向展開后的螺旋線隨著對機械結構功能要求的不斷提高，對一些零件的結構也提出了很高的要求。變導程絲杠就是其中的一個代表，變導程螺紋的應用十分廣泛，如飲料罐裝機械，在飲料灌裝過程中，需要將包裝容器定時定距平穩(wěn)地輸送到包裝工位，完成這一要求的裝置稱為定距分隔定時供給裝置，這樣就可實現(xiàn)依次定距供送容器的目的，其主傳動部分就是變導程螺旋桿。除此之外變導程螺紋在航空傳輸機械、塑料擠壓機械、飼料機械、船舶上的變導程螺旋槳、高速離心泵上的變導程誘導輪、變導程螺旋槳動力裝置以及汽車前轉(zhuǎn)向懸掛上的變導程彈簧減振器等方面都有關鍵的應用。但是，如何精密加工出變導程絲杠卻一直沒能很好地解決。長期以來都是在銑床上采用手工加工的方法完成，精度低，勞動強度大，且經(jīng)常出現(xiàn)廢品。用數(shù)控車削方法加工變導程螺紋，提高了效率和加工質(zhì)量。
~1 m; z+ }" V二、變導程螺紋的數(shù)控加工方法變導程螺紋的切削指令是G34 X(U)__ Z(W)__ F___K±___ 。其中“X、Z”是指車削的終點坐標值，U、W是指切削終點相對起點的增量坐標值，F(xiàn)是指螺紋的基本導程，這些與螺紋切削指令G32的意義相同，K是指螺紋每導程的變化量，其增（減）量的范圍，在系統(tǒng)參數(shù)中設定。數(shù)控車床提供了車削變導程螺紋的功能，這也是數(shù)控車床優(yōu)越性的一個重要體現(xiàn)。但在相關教材上對此功能的講解卻較為簡單，只是從原理上講解了變導程螺紋的加工原理，可操作性差。用一定寬度的螺紋刀，加工變導程螺紋，槽寬相等容易保證，若保證牙寬相等就不好操作，本文著重探討加工中如何保證牙寬相等，槽寬均勻變化，下面以大森R2J50L系統(tǒng)為例來談一下自己對此功能的認識。變導程螺紋分為二種情況，一種是槽等寬牙變導程，一種是牙等寬槽變導程。先說第一種情況槽等寬牙變距，牙形為方形，如圖1b所示（注意第一個導程10，刀具距離端面的距離8），O點為工件坐標系零點。…………………….
2 T0 e: U/ i/ p$ J& S# v: ]G00 X30.
# J Z; r; ^+ q6 E0 [G34 W-60. F6. K2. ' N+ x8 w& E+ ~% a; l
………………………從起刀點第一個導程實際是F=6mm 2mm=8mm，所以選擇編程的切削起點為距離端面8mm的位置，選擇刀寬為5mm螺紋車刀就可以車削成形。第二種情況為牙等寬槽變導程，如圖1c所示。這種情況要比第一種情況要復雜一些，要車成變槽寬，只能是在變導程車削的過程中使刀具寬度均勻變大才能實現(xiàn)，不過這是不能實現(xiàn)的。實際中可通過改變導程F和相應的起刀點來趕刀，逐漸完成車削。第一刀與第一種情況一樣，先車出一個槽等寬牙變導程的螺紋，第二刀切削時的定位點向端面靠近0.7mm（具體數(shù)值可根據(jù)經(jīng)驗而定），同時基本導程變?yōu)?.3mm。依次類推，第三刀再靠近0.7mm，基本導程變?yōu)?.6mm，直至車到尺寸要求為止，程序如下所示：程序如下： ( G; X" B/ w5 d- b! v" E* m( H( N
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M98 P0002L25
8 {( w* E2 \& C5 n4 v' pG00 Z7.3
' z5 z7 \" Y7 N* I5 [* MM98 P0003L25
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M98 P0004L25
7 M2 }- [! h! {7 [: fG00 Z6.
$ V; x- d3 Z# l+ J8 E6 p2 fM98 P0005L25
4 U8 u! ?' P# g, oG00 X100.( }& d% G1 D6 T- E) E1 x
Z50.
* T9 j! j1 I: ]6 x) FM30O00022 ^& _( j5 ^$ E4 ^/ E$ [
G00 U-20.
% J {2 z* V. x: p3 PG34 Z-52. F6. K2.
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G00 U-20.
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G00 Z7.3+ p* v. I* o% V: l' U6 \
M99O00046 F# X% M0 G- ]' g1 z B7 t' i
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G34 Z-52. F4.6 K2.
4 G% B, t! b: b$ L8 _0 SG00 U19.6
0 \/ ^! D, n" I8 V/ ZG00 Z6.6* z( M$ o3 S5 J6 I! o8 N1 x
M99O0005
8 C, K O3 J& ^0 _, ~9 u5 yG00 U-20.
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G00 U19.6 |9 b9 _! I7 e; T+ T9 q9 d
G00 Z6.
' f; {2 ?) i3 S1 WM99以上程序是以工件的第一個導程為10mm進行加工的，如圖1a所示，刀具距離工件端面8mm（程序中的F值應該為6mm），加工中刀具定位逐漸靠近工件端面，也就是說刀具切削槽的左側(cè)面，就可以加工成如圖1c所示的牙等寬變導程螺紋，這種加工方法是逐漸往負方向趕刀。還有一種方法逐漸往正方向，如圖1b所示，加工中刀具定位逐漸遠離工件端面，也就是說刀具切削槽的右側(cè)面，即可加工成如圖1c所示的牙等寬可變導程螺紋。G34指令遵循著和螺紋切削G32指令相同規(guī)定，在應用時還需要注意以下幾點：(1)根據(jù)不同的要求合理選擇刀具寬度；(2)據(jù)不同情況正確設定F其始值和起刀點的位置；(3)由于變導徎螺紋的螺紋升角隨著導程的增大而變大，所以刀具左側(cè)切削刃的刃磨后角等于工作后角加上最大螺紋升角ψ，即ao=(3°～ 5°) ψ。以上所述是方形牙變導程螺紋的加工，對于內(nèi)槽表面是一個螺旋面的變導程螺紋，可以通過成型刀具或加工中使X軸向尺寸按要求變化保證內(nèi)槽螺旋面。變導程絲杠要進行多次重復切削，Z電機根據(jù)主軸編碼器的信號，實現(xiàn)有規(guī)律的進給運動，以形成螺旋面，當切到最左端時，通過X向電機控制退刀，回到起始的縱向位置，控制X向電機橫向進給，達到規(guī)定的切削深度，進行第二次切削，如此循環(huán)，直至達到合格的變導程絲杠截面深度。本例是我們在為一飲料廠加工變導程螺紋時實際應用的程序，也許不太合理，但實際加工可行，現(xiàn)提供給大家，僅供參考。 |
發(fā)表于 2012-2-28 14:19:32
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