螺旋線在平面及孔加工中的應用

■中國航天科技集團運載火箭研究院 （山西長治 046012） 張志奇 柴曉榮

螺旋線在平面及孔加工中的應用

■中國航天科技集團運載火箭研究院 （山西長治 046012） 張志奇 柴曉榮

摘要：現(xiàn)代生產中對工件的表面質量要求越來越高，將螺旋線應用于生產中，尤其在精加工中將螺旋線靈活應用，既能提高表面質量，又能提升加工效率，還能完成連續(xù)加工，避免接刀痕的產生。采用螺旋線加工，可以保證刀具更加平滑、穩(wěn)定過渡，刀具進入后能夠保證加工過程的連續(xù)性，使刀具在一次銑削過程中時時處于進給運動狀態(tài)，保持切削過程平穩(wěn)，可以提高加工精度和表面質量，延長刀具壽命。

1. 螺旋線在平面加工中的應用

（1）平面內螺旋槽加工。手工編制此類零件宏程序必須掌握宏程序的使用方法，通過圖形所表達出的規(guī)律性，用方程描述和概括圖形，用小直線段逼近圖形。線段分得越小，相對圖形的誤差也越小。但應用起來靈活，當槽、螺距及螺旋槽深度發(fā)生變化時，只需改變相對應的一個變量即可。如果使用CAM自動編程的話，需要重新畫圖，生成新程序，還得進行校驗。

由圖1可知，中心圓起始R=20mm，回轉360°后R=40mm。若把360°分割成360份，那么由起點R依次是R=20+20×0/360，R = 2 0 + 2 0×1 / 3 6 0，···，R=20+20×360/360，由此可得出規(guī)律，R=20+20×n/360，對應的坐標點位置方程為X=Rcos（n），Y=Rsin（n）。

圖1　螺旋槽的加工

加工程序如下 （西門子系統(tǒng)）：

R1=20（最內圈半徑）注：內徑值

R2=20（螺距）

R3=0（螺旋線動角值，此賦值為零）

R5=80（螺旋線終止距離）注：外徑值

R6=10（Z向下刀深度）

R7=R5+R2（X向安全下刀點）

G0X=R7Y0（下刀點）

G0Z=-R6

CC:

R3=0

BB:

R8=R7-R2×R3/360 （計算螺旋線上動點的R值）

R9=R8×COS（R3） （計算螺旋線上動點的X值）

R10=R8×SIN（R3） （計算螺旋線上動點的Y值）

G1X=R9Y=R10 F1000（走小直線段）

R3=R3+1（每次遞增1°）

IF R3<=360GOTOBBB （若滿足條件，返回BB段）

R7=R7-R2（每次遞減一個螺距）

IF R7>=R1 GOTOBCC（若滿足條件，返回CC段）

M17（返回主程序）

（2）用螺旋線加工平面。用上面的程序，如果刀具的直徑大于螺距就可以加工平面，加工后的平面表面質量好，切削時，刀具受力均勻，實現(xiàn)漸進，能夠減小刀具滿刀進刀時產生的負載，提高了刀具的壽命，避免了沖擊，“零件—機床—刀具”系統(tǒng)形成的振顫也會影響零件的加工精度，加工后外顯現(xiàn)象表現(xiàn)為工件表面形成“顫刀紋”，極大地影響了工件表面粗糙度。經切削發(fā)現(xiàn)，通過選擇合理的加工方式和合適的切削參數(shù)，可以避開自激振動的臨界速度，進而減弱振動對工件的影響，減小或消除振動的產生，還可以省去磨車工序，表面粗糙度值能達到Ra=0.8mm，達到光整加工。

從圖2、圖3中可以看出，普通的加工方法每加工一圈需要有一個滿刀切削進刀的過程，而螺旋加工則是均勻切削，表面質量明顯好。

圖2　普通加工方法

圖3　螺旋加工方法

圖4　孔加工

2. 螺旋線在孔加工、預鉆孔和銑螺紋加工中的應用

鉆孔和挖槽時，需要預留預鉆孔，把螺旋加工應用其中，減少刀具使用數(shù)量，提高加工效率，一個程序就可以完成孔加工、預鉆孔（螺旋下刀）和銑螺紋加工（見圖4）。

加工程序如下（西門子系統(tǒng)）：

R1=25（圓半徑）

R2=20（刀具半徑）

R3=0（深度變量值，此賦值為零）

R4=1（每次遞減值）

注：螺紋加工時此值為螺距

R5=-20（下刀深度）

G0X=R1-R2 Y0

G0Z1

BB:

G3X=R1-R2 Y0 Z=R3 I=R2-R1J0（螺旋下刀）

R3=R3-R4（每次遞減的深度）

IF R3>=R5GOTOBBB（若滿足條件，返回BB段）

M17（返回主程序）

3. 結語

在手工編程中把螺旋線應用其中，在加工平面時很有優(yōu)勢，在生產中可以保證產品的質量，只要修改變量就可以完成產品的修改，一個普通的操作工就可以完成；在技能競賽優(yōu)勢更加明顯，不僅表面質量好，平面度保證容易，更能提高對賽件的關注程度，從中脫穎而出。

參考文獻：

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[5] 陸海舟.數(shù)控銑削加工宏程序及應用[M].北京：機械工業(yè)出版社，2010.

收稿日期：（20141015）