特殊圓弧螺紋的數(shù)控車削宏程序研究

盧萬強(qiáng)，羅忠良

(四川工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川德陽 618000)

1 特殊圓弧螺紋的車削技術(shù)難點(diǎn)

某飲料罐裝機(jī)械產(chǎn)品如圖1所示，其中有一個(gè)特殊圓弧螺紋，螺紋牙型結(jié)構(gòu)見圖1的局部放大圖Ⅰ。

圖1 特殊圓弧螺紋零件圖

由于該圓弧螺紋比較特殊，其牙頂和牙底都是光滑連接、均勻變化的圓弧曲線，若采用一般的成型刀具加工或者采用菱形刀具“左右趕刀”，分層加工等常規(guī)方法，不僅編程計(jì)算復(fù)雜，勞動強(qiáng)度大，加工效率低，而且刀具易磨損，加工過程不穩(wěn)定，表面質(zhì)量差，尺寸不易控制，容易產(chǎn)生廢品。除此之外，加工余量和螺紋圓弧尺寸的變化都會給編程、加工帶來很大困難。

2 特殊圓弧螺紋車削方案

對于上述問題，較為有效的方法是想辦法減小切削抗力，簡化復(fù)雜的數(shù)學(xué)計(jì)算。具體的做法是在螺紋加工的軸向上利用車削多線螺紋的原理，采用近似逼進(jìn)的方法車削圓弧螺紋，先依次計(jì)算出一個(gè)螺紋導(dǎo)程上牙頂輪廓、牙底輪廓圓弧上各點(diǎn)的坐標(biāo)，再分別依次以這些坐標(biāo)為基準(zhǔn)，用螺紋車削指令加工出經(jīng)過上述各點(diǎn)螺旋線，所有這些螺旋線的包絡(luò)軌跡就形成了最終的圓弧螺紋;在徑向上采用分層加工較少切除量。通過兩個(gè)方向上的分割處理，逐漸切除多余材料，完成圓弧螺紋加工。

實(shí)現(xiàn)上述加工過程的關(guān)鍵是每一次刀具起始坐標(biāo)位置的計(jì)算和螺紋牙型的變化規(guī)律?？梢岳脭?shù)控系統(tǒng)宏程序編程強(qiáng)大的運(yùn)算功能和循環(huán)控制功能，讓數(shù)控系統(tǒng)自己運(yùn)算獲得每一次走刀的具體坐標(biāo)，并通過變量編程實(shí)現(xiàn)加工。

特殊圓弧螺紋的具體數(shù)控車削宏程序設(shè)計(jì)流程如圖2所示。

圖2 特殊圓弧螺紋加工宏程序設(shè)計(jì)流程

特殊圓弧螺紋牙型分析計(jì)算如圖3所示。

圖3 特殊圓弧螺紋牙型分析計(jì)算

該圓弧螺紋的圓弧半徑是R，點(diǎn)1是圓弧螺紋牙頂輪廓的起點(diǎn)，點(diǎn)2是圓弧螺紋牙頂輪廓的終點(diǎn)又是圓弧螺紋牙底輪廓的起點(diǎn)，點(diǎn)3是圓弧螺紋牙底輪廓的終點(diǎn)，即圓弧螺紋的牙頂輪廓的加工范圍是60°～120°，牙底圓弧輪廓的加工范圍是-60°～-120°，牙底和牙頂圓弧螺旋線在軸向錯(cuò)開了半個(gè)螺距。

3 特殊圓弧螺紋車削加工刀具和余量分配

根據(jù)上述分析，該零件的特殊圓弧螺紋的加工可以用尖刀 (普通的35°菱形刀片也行)，尖刀的主偏角和副偏角一定要計(jì)算合理，既保證刀具強(qiáng)度又要避免干涉和過切。也可以用R刀，但刀具的半徑必須小于螺紋的圓弧半徑。

該零件的圓弧螺紋加工的余量很不均勻，牙底部分余量較大，而牙頂部分余量較少，甚至沒有，因此工藝上要重點(diǎn)考慮，可以單獨(dú)完成粗加工、半精加工，也可以在前一道工序 (車光軸時(shí))統(tǒng)一考慮精加工余量。也可以在程序編制時(shí)通過牙底部分的子程序調(diào)用實(shí)現(xiàn)粗加工和半精加工 (參見后面提供的程序)。

4 特殊圓弧螺紋車削的宏程序編制

考慮到程序的通用性和靈活性，對該圓弧螺紋的數(shù)控程序的設(shè)計(jì)，盡量通過變量和宏程序?qū)崿F(xiàn)，在加工材質(zhì)不同、尺寸不同而螺紋齒形相同的零件時(shí)，只要通過調(diào)整變量而不必改變程序，就能加工出所需螺紋。既節(jié)省編程時(shí)間，又避免在每次編程時(shí)可能會出現(xiàn)的失誤，提高了工作效率。

表1是特殊圓弧螺紋數(shù)控車削通用宏程序中的變量及含義說明。特殊圓弧螺紋的數(shù)控車削通用宏程序 (以

表1 變量及含義

FANUC 0iT系統(tǒng)為例)如下:

5 結(jié)束語

通過在軸向和徑向分別多層次切削的方法，減小加工過程中的切削抗力，在計(jì)算刀具軌跡的過程中，利用宏程序的運(yùn)算和控制功能簡化了復(fù)雜計(jì)算，保證了加工質(zhì)量。

經(jīng)實(shí)踐證明:加工效果良好，解決了形狀復(fù)雜的特殊螺紋用傳統(tǒng)螺紋加工方法無法加工的難題，同時(shí)也為其他類似問題提供了參考。

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