如何加工變螺距螺桿

高 翊，張衛(wèi)東

(1.長春汽車工業(yè)高等專科學(xué)校，長春 130013;2.吉林工程技術(shù)師范學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院，長春130052)

0 引言

螺桿(或絲杠)在機(jī)械傳動中，是一種應(yīng)用廣泛，種類繁多，使用普遍的機(jī)械零件，其分類方法很多，如按牙型分有T型螺紋絲杠、矩型螺紋絲杠等，如果按螺距和深度分，有如下四種;一是等距等深螺桿，二是等距不等深螺桿，三是不等距等深螺桿，四是不等距不等深螺桿。如圖1所示:

圖1 4種不同的螺紋桿

第一種等距等深螺桿加工很方便，在普通車床上就可以加工，因此應(yīng)用很普遍，常用于各種機(jī)械傳動，而第二種到第四種螺桿，它們主要應(yīng)用在塑料機(jī)械和食品膨化機(jī)械當(dāng)中，例如塑料擠出機(jī)和膨化機(jī)等，第二種螺桿在普通車床上還可以加工出來，而第三種和第四種不等距螺桿，在普通車床上根本無法加工，因為普通車床不具備加工變螺距螺紋的功能，在沒有數(shù)控車床之前，這種螺桿根本無法加工也就無法應(yīng)用，在塑料機(jī)械和膨化機(jī)械中只能靠人工加工不等深等距螺桿來達(dá)到所需功能。

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和數(shù)控機(jī)床的廣泛應(yīng)用，使加工不等距螺桿成為可能，但我國目前普及的主要是經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床，這種機(jī)床配置的數(shù)控系統(tǒng)都較低檔，不能使用相當(dāng)于FANUC系統(tǒng)的G34指令直接加工變螺距螺紋，但經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床的數(shù)控系統(tǒng)為用戶配備方便的類似于高級語言的宏程序功能，尤其是B類宏程序，用戶可以直接使用變量進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算和函數(shù)的混合運(yùn)算，根據(jù)循環(huán)語言、分支語言和子程序調(diào)用語言等，編制各種復(fù)雜的零件加工程序，即減少了手工編程時進(jìn)行的數(shù)值計算又簡化了加工程序。

那么如何充分發(fā)揮經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床的效能，加工變螺距螺桿呢，利用宏程序加工是其重要方法之一，下面我們就如何用宏程序加工變螺距螺桿的方法敘述如下。

以圖2為例，從圖中可以看出，螺桿直徑為φ28mm、螺桿底徑為φ23mm初始螺距為5mm、終止螺距為10mm、從右到左，螺距是遞增式，在初始螺距的基礎(chǔ)上，螺桿每轉(zhuǎn)動一圈，螺距增加0.25mm(即升距)。

從以上的基本條件中我們可以計算出螺紋的圈數(shù)和長度，我們先計算螺紋的圈數(shù)，z=［10(終止螺距)-5(初始螺距)］÷0.25=20圈。

圖2 ?加工變螺距螺桿

螺紋的長度L=(20*5)+［0.25*(21*10)］+5=100+52.5+5=157.5mm。

減去升速進(jìn)刀段的距離7mm，螺桿上的螺紋直線長度大約為150.5mm。通過以上的計算，我們可以確定零件的毛坯尺寸，如圖2所示，可以下料加工。

在加工前我們依據(jù)以上技術(shù)條件進(jìn)行一下工藝分析，如何能順利的加工出上述圖紙所示的變螺距螺桿，根據(jù)數(shù)控車床的特點和加工經(jīng)驗，我們首先要要解決兩個問題:

1 如何使用二把螺紋刀加工同一螺紋不亂扣

在數(shù)控車床上加工變螺距螺桿必須用兩把螺紋車刀進(jìn)行加工，它不能和普通車床加工一樣，采用左右切削法或斜進(jìn)法(即用小刀架左右移動車刀配合徑向進(jìn)刀)用一把刀就可以加工出螺桿，在數(shù)控車床上，不能使用左右切削法或斜進(jìn)法加工螺紋，如果用一把T型刀在數(shù)控車床上加工螺桿，是三面下屑，排屑不暢，很容易打刀，因此必須先用一把粗車刀(切槽刀)進(jìn)行粗車，用切槽刀粗車，一個刀刃切屑，排屑效果好，方便把多余的金屬材料去除掉，用另一把T型精車刀，單面進(jìn)行精車就很容易達(dá)到圖紙要求，這樣在數(shù)控車床上如何保證二把螺紋車刀走同一螺旋槽(俗稱不亂扣)，是至關(guān)重要的。由于數(shù)控車床主軸裝有位置編碼器，才使主軸和進(jìn)給具有同步進(jìn)給控制功能加工螺紋，它不同于普通車床，主軸與拖板上的車刀是聯(lián)動的，小刀架又可以手工操作隨時停車，進(jìn)行左右移動，調(diào)整刀具的縱向位置，保證車螺紋時不亂扣，而數(shù)控車床是靠程序進(jìn)行加工，不能每次進(jìn)刀都調(diào)整刀具位置或中間停車對刀，因此用二把螺紋刀加工同一螺紋必須解決不亂扣這一問題。

經(jīng)認(rèn)真的研究與實踐，總結(jié)出靜止定位對刀法，即二把螺紋刀，同時進(jìn)行Z坐標(biāo)的對刀，解決了這一問題，即在工件的右端面劃一條等高中心線(確定了圓周方向的固定位置)，二把刀都利用左刀尖，在主軸不轉(zhuǎn)動的前提下，在同一位置(Z尺寸一致)并以等高線在圓周的固定位置，進(jìn)行對刀，輸入Z0，這樣在螺紋刀具磨損和重磨安裝后還利用此位置對刀，確保位置的一致性，經(jīng)實踐證明，確保了粗、精車刀具的位置一致性，使加工順利完成。

圖3 待加工出這樣的變螺距螺桿

2 變螺距螺桿加工技術(shù)關(guān)鍵

大多數(shù)變螺距螺桿都是螺旋槽寬，螺紋窄，這樣便于輸送物料，并改變同一質(zhì)量的物料在機(jī)器內(nèi)的輸送容積發(fā)生變化(變小或變大)，使之產(chǎn)生壓力以達(dá)到擠出和膨化的目的，如何加工出這樣的變螺距螺桿，這也是加工的難點之一，如圖3所示:

如何把螺距是10螺旋槽中的6.83尺寸多余材料車掉，同時螺距是9.75、9.5、9.25…5、等各個螺旋槽的尺寸不同的多余材料也與螺距是10螺旋槽多余材料同時車掉，這也是能否加工出變螺距螺桿的一個關(guān)鍵問題，它不同于等螺距螺桿，只需左右移動刀具的位置就可加工出螺旋槽寬，螺紋窄的螺桿，因是變螺距，如果左右移動刀具的位置勢必把不同螺距的螺紋車掉。

經(jīng)認(rèn)真的分析與計算，我們得知，用宏程序我們可以加工出變螺距的螺旋槽，同樣用宏程序進(jìn)行重復(fù)加工，采用縮小螺紋升距辦法，即我們把升距由0.25改為0.24、0.23或0.22，這要進(jìn)行詳細(xì)計算，縮小了升距，使刀具在加工過程中往右邊移動，加工的螺旋扣數(shù)少，移動的就少，加工的螺旋扣數(shù)多，往右方向就移動的多，也完全符合變螺距螺紋的變化規(guī)律，這樣就可以去除掉每一螺旋槽多余的金屬材料，我們必須根據(jù)刀具的寬度和移動的距離相匹配，并確定走刀次數(shù)。如此才能加工出寬螺旋槽、窄螺紋的變螺距螺桿了。

通過以上的分析和實踐，我們認(rèn)為變螺距螺桿有許多種我們必須根據(jù)螺桿的具體情況詳細(xì)計算刀具的運(yùn)行軌跡和刀具位置，計算出螺紋的寬度，是否能夠達(dá)到使用要求，才可進(jìn)行加工，我們以圖2所示零件為例，進(jìn)行詳細(xì)計算，如表1所示:升距為0.25和0.226和比較表，從中我們可以看出螺紋寬度的變化規(guī)律，表1、表2分別是升距為0.25mm每種螺距的螺紋長度表和升距降為0.226每種螺距的螺紋長度表。

表1 升距為0.25mm每種螺距的螺紋長度表

表2 升距降為0.226每種螺距的螺紋長度表:

表3是每一螺距螺紋長度的相差距離;從表4中我們可看出螺紋寬度的變化情況。

表3 是每一螺距螺紋長度的相差距離

表4 螺紋寬度的變化情況

從表4中我們可以看出螺紋的牙頂寬度變化規(guī)律，即從1.79(最小)～3.01(最大)只在1.22mm中變化，T型螺紋標(biāo)準(zhǔn)牙頂寬度為t=0.366p=0.366*5=1.83mm，其螺紋寬度基本都大于1.83，增加了螺桿的耐用性，通過以上的計算和分析，用上述方法加工，完全滿足寬螺旋槽和窄螺紋的結(jié)構(gòu)要求。

3 軟件說明

下面就如何編寫宏程序，加工變螺距螺桿做如下敘述;在編寫宏程序之前先說明幾點:

4 編寫源程序

5 結(jié)語

將上述宏程序輸入到數(shù)控車床的數(shù)控系統(tǒng)中，將磨好的T0202和T0303螺紋刀安裝到刀架上，按上述方法對刀，對已加工出外形的零件進(jìn)行變螺距螺紋的加工，就順利的加工出如圖2所示的變螺距螺桿，從而解決了在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床加工變螺距、寬螺旋槽和窄螺紋螺桿這一難題。

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