異型螺紋牙型輪廓精度的保證

楊世聰　劉偉　宋翔宇

摘要：近年來，隨著工業(yè)的迅速發(fā)展，一些異型螺紋的需求量不斷的上升，并對(duì)其質(zhì)量要求較高，特別是牙型輪廓精度的要求。文章通過分析異型螺紋在加工中牙型輪廓的補(bǔ)正原理，并編寫數(shù)控宏程序，有效地保證了其牙型輪廓精度和尺寸精度。

關(guān)鍵詞：牙型輪廓；異型螺紋；螺距；刀位點(diǎn)；擬合法；數(shù)控宏程序 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TG519 文章編號(hào)：1009-2374（2016）28-0071-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.28.036

由于異形螺紋牙型輪廓要素組成較復(fù)雜，不適合選擇成型刀具。而在采取偏刀加工時(shí)往往受到刀尖圓角的影響，加工時(shí)刀具與牙型輪廓的接觸點(diǎn)不斷發(fā)生變化，加工出的牙型輪廓與設(shè)計(jì)輪廓誤差較大，不能滿足產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和使用要求。本文詳細(xì)分析了這種誤差的因數(shù)及利用數(shù)控宏程序補(bǔ)正誤差的原理，有效地保證了此類零件的加工要求。

1 案例分析

假設(shè)零件螺距為P=8mm，大徑為∮300-0.12，小徑為∮24。加工后的牙型需與樣板透光檢測，間隙不能超過0.08mm，在加工此零件時(shí)，需使用數(shù)控車床的螺紋車削功能。

1.1 加工方案的確定

1.1.1 使用與牙型形狀相同的成型刀加工，螺距通過機(jī)床的螺紋加工功能保證，牙型通過刀具保證。這種加工方法編程簡單，但在切削時(shí)刀具與工件的接觸面積大，切削力大，刀具易磨損，且制造困難，加工尺寸不易保證。

1.1.2 選擇刀尖角35°的右偏刀，刀尖圓弧半徑為0.4mm。零件的螺距通過機(jī)床螺紋加工功能保證，通過擬合法加工出螺紋牙型。

2 牙型的輪廓形狀的補(bǔ)正

2.1 刀具補(bǔ)正幾何分析及建立數(shù)學(xué)模型

2.1.1 PART1（R2.18）補(bǔ)正分析及數(shù)學(xué)建模。假設(shè)O點(diǎn)為輪廓圓弧R2.18的圓心，點(diǎn)C為刀尖圓角半徑的圓心，可以分析出刀位點(diǎn)J到刀具與零件輪廓接觸點(diǎn)Q的距離為：△Z=EQ+CD，△X=DJ-CE（△Z表示Z向距離，△X表示X向的距離）。通過幾何證明可以得出：∵∠ECQ=∠AOQ，∴EQ/CQ=AQ/OQ，∴EQ=AQ*CQ/OQ，由于OQ為零件輪廓圓弧R1.5的半徑值，AQ是接觸點(diǎn)到圓心在Z向的距離，是可知條件，CD為刀尖圓角半徑值，所以就能計(jì)算出△Z。推導(dǎo)出CE=SQRT[CQ*CQ-EQ*EQ]，也就能計(jì)算出△X。

2.1.2 PART2（LINE）補(bǔ)正分析及數(shù)學(xué)建模。假設(shè)O點(diǎn)為刀尖圓角半徑的圓心，可以分析出刀位點(diǎn)J到刀具與零件輪廓接觸點(diǎn)Q的距離為：△Z=JA+CQ，△X=DJ-OC（△Z表示Z向距離，△X表示X向的距離）。通過幾何證明可以得出：CQ=SIN[∠QOC]×OQ（OQ為刀尖半徑），而∠QOC與∠EBQ相等，EBQ為零件直線輪廓相對(duì)Z軸的斜角，為定值：50°，所以就能計(jì)算出△Z。同理推導(dǎo)出OC=COS[∠QOC]×OQ，也就能計(jì)算出△X。

2.2 根據(jù)以上分析編寫數(shù)控加工程序

3 結(jié)語

通過加工后樣板檢測，補(bǔ)正后的牙型輪廓能很好地與樣板符合，透光均勻，間隙小于設(shè)計(jì)要求0.08mm，這樣就滿足了此異形螺紋的牙型輪廓的要求，在其他類似的異形螺紋加工中也可以參照本文中的加工原理進(jìn)行程序的編寫，如果刀尖圓弧和進(jìn)給間距的合理選擇，可以加工出表面質(zhì)量和尺寸形狀都符合設(shè)計(jì)要求的零件，省去數(shù)控磨削的工序，且刀具為通用刀具，不需要重新設(shè)計(jì)制造專用刀具，從而降低了生產(chǎn)成本，提高了加工效率。

參考文獻(xiàn)

[1] 李云龍，曹巖.MASTERCAM9.1數(shù)控加工實(shí)例精解[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

[2] 王衛(wèi)兵.MASTERCAM數(shù)控加工實(shí)例教程[M].北京：清華大學(xué)出版社，2006.

作者簡介：楊世聰（1985-），男，四川雅安人，四川工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院加工中心技師，助理工程師，研究方向：數(shù)控技術(shù)應(yīng)用；劉偉（1982-），男，四川工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院鏜工技師，助理工程師；宋翔宇（1978-），男，四川工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院加工中心技師，實(shí)驗(yàn)師。

（責(zé)任編輯：蔣建華）