數(shù)控車床加工特殊蝸桿的應(yīng)用研究

韋筱斌

（廣東省機(jī)械高級技工學(xué)校，廣東 廣州 510450）

數(shù)控車床加工特殊蝸桿的應(yīng)用研究

韋筱斌

（廣東省機(jī)械高級技工學(xué)校，廣東 廣州 510450）

Application research of nc lathe machining special worm

直廓環(huán)面蝸桿是特殊蝸桿的一種，本文以直廓環(huán)面蝸桿為研究對象，分析直廓環(huán)面蝸桿成型原理，推導(dǎo)出直廓環(huán)面蝸桿輪廓曲線參數(shù)方程表達(dá)式，用宏程序編寫直廓環(huán)面蝸桿數(shù)控加工程序，數(shù)控車床加工直廓環(huán)面蝸桿要點等方面進(jìn)行一一敘述。

形成原理；參數(shù)方程；宏程序；數(shù)控加工

機(jī)械傳動在機(jī)械工程行業(yè)應(yīng)用非常廣泛，機(jī)械傳動的種類非常多，蝸輪蝸桿傳動就是機(jī)械傳動的類型之一，蝸桿是蝸輪蝸桿傳動的主動件，蝸桿的類型有三種，分別是圓柱蝸桿、直廓環(huán)面蝸桿及錐蝸桿三種類型，然而直廓環(huán)面蝸桿的加工是機(jī)械加工的難點，直廓環(huán)面蝸桿在加工過程中主要有兩大技術(shù)難題：一是環(huán)面蝸桿的粗加工；二是環(huán)面蝸桿的齒面修型精加工，針對直廓環(huán)面蝸桿的兩個難點，分析直廓環(huán)面蝸桿成型原理，推導(dǎo)出形成直廓環(huán)面蝸桿輪廓曲線的數(shù)學(xué)表達(dá)式，采用宏程序編寫數(shù)控加工程序，實現(xiàn)直廓環(huán)面蝸桿在數(shù)控車床上生產(chǎn)加工。

1 直廓環(huán)面蝸桿的形成原理

首先來分析直廓環(huán)面蝸桿齒面形成原理，蝸桿軸線平面內(nèi)的一條成形相切的直線，在圍繞成形圓心作等角速旋轉(zhuǎn)運動的同時，又與成形圓圍繞蝸桿軸線作等角速度的旋轉(zhuǎn)運動，這條直線的空間形成的軌跡曲面就是直廓環(huán)面蝸桿的螺旋齒面，如圖1所示。

圖1 直廓環(huán)面蝸桿的形成原理圖

2 直廓環(huán)面蝸桿參數(shù)方程式的建立

2.1 直廓環(huán)面蝸桿粗加工參數(shù)方程

因為形成直廓環(huán)面蝸桿齒形的分度圓、齒頂圓、齒根圓都是規(guī)則的圓弧，則齒廓線上任意點都在圓上如圖2所示，因此形成齒面輪廓的點可以通過圓的方程求出。

圖2 圓的形成

通過公式（1）（2）、圖2可以根據(jù)加工零件的特點合理的選擇蝸桿成型車刀進(jìn)行成形粗加工直廓環(huán)面蝸桿。

圖2所示，圓的參數(shù)方程：

2.2 直廓環(huán)面蝸桿齒面修型精加工參數(shù)方程

圖3所示，L1是過蝸桿分度圓圓心且與蝸桿軸心線的垂線，L2是過分度圓圓心且與蝸桿齒廓中心相交于點E的直線，L1與 L2的夾角為θ。因為直線L2是蝸桿車刀的中心軸線，可以求出齒廓線上任一點。則有：

運用公式（3）、（4）可以通過左右偏刀對粗加工的直廓環(huán)面蝸桿進(jìn)行齒面精加工以及齒面修型。

圖3 直廓環(huán)面蝸桿齒形原理圖

3 直廓環(huán)面蝸桿編程實例

以圖4所示直廓環(huán)面蝸桿零件圖為例，數(shù)控系統(tǒng)采用FANUC 0i系統(tǒng)，用宏程序編寫直廓環(huán)面蝸桿程序。注：編程原點為右端面與軸心線的交點，直廓環(huán)面蝸桿零件加工程序如下：

圖4 直廓環(huán)面蝸桿零件圖

3.1 粗加工程序（留余量0.3 mm）

O1234；

G90 G98 G40 G00 X100 Z100；

T0101 M08；（35°蝸桿車刀）

M03 S400；

G00 X48 Z-45.937；

#4=0.1；

WHILE [#4 LE 6.804] DO2；

#1=39.063；

#2=-39.063；

WHILE [#1 GE #2] DO1；

#5=9.891*#4/6.804；

#3=SQRT [114.476*114.476-#1*#1]；

G32 X[2*#3-#4] Z[#1-85] F[#5]；

#1=#1-#5；

END1；

G00 X50；

Z-45.937；

X48；

#4=#4+0.1；

END2 ；

G00 X100 Z100；

M09；

M30；

O2345；（右側(cè)齒廓修型）

G90 G98 G40 G00 X100 Z100；

T0101 M08；

M03 S400；

G00 X48 Z-45.937；

#4=0.1；

WHILE [#4 LE 6.804] DO2；

#1=-70.69；

侵權(quán)責(zé)任的量變應(yīng)以矯正正義的框架范圍為限，尤其不得超出“平等關(guān)系”和“損害填平”兩項質(zhì)的基礎(chǔ)性規(guī)定。局部量變是事物發(fā)展過程中的必然現(xiàn)象，也是事物在環(huán)境中持續(xù)生存的必要條件。但是，當(dāng)量變超越某個臨界點，就會引發(fā)事物屬性的改變而產(chǎn)生質(zhì)變。矯正正義的兩極性決定了侵權(quán)責(zé)任僅存在于平等主體關(guān)系之內(nèi)；矯正正義的實質(zhì)內(nèi)容是“損害填平”。損害認(rèn)定是“損害填平”的前提，但由于因果關(guān)系的普遍性特征，損害認(rèn)定同樣不全然是一個事實問題，而必然伴隨著價值判斷。在矯正正義的兩極框架內(nèi)，整個侵權(quán)法在特定社會政策和價值的導(dǎo)向下動態(tài)地調(diào)整其具體制度的內(nèi)容，以實現(xiàn)行為人與受害人雙方利益的平衡。

#2=-109.245；

WHILE [#1 GE #2] DO1；

#5=9.891*#4/6.804；

#6=(114.476+#4)*sin[#1]+#5/4*sin[#1]；

#7=(114.476+#4)*cos[#1]+#5/4*cos[#1]；

G32 X[2*#6-#4] Z[#7-85] F[#5]；

#1=#1-0.1；

END1；

G00 X50；

Z-45.937；

X48；

#4=#4+0.1；

END2 ；

G00 X100 Z100；

M09；

M30；

同理，運用公式（4）可以對粗加工的直廓環(huán)面蝸桿進(jìn)行左側(cè)齒廓線齒面精加工以及齒面修型。

4 直廓環(huán)面蝸桿加工方法及加工注意要點

直廓 環(huán)面蝸桿加工方法是在加工直廓環(huán)面蝸桿時是通過蝸桿的齒形參數(shù)方程，然后運用宏程序通過小段螺紋線逐漸擬合加工出蝸桿，因此在宏程序中的切削深度變量賦值的數(shù)值越小精加工的精度越高。運用宏程序數(shù)控車削直廓環(huán)面蝸桿時刀具根據(jù)賦值的參數(shù)變量始終以分度圓為母線，按照切削深度逐層遞增車削加工蝸桿。應(yīng)該特別注意的是直廓環(huán)面蝸桿在車削時是通過小段螺紋線逐漸擬合，所以在車削環(huán)面蝸桿時每層車削的導(dǎo)程隨著切削深度的變化而變化。

在加工直廓環(huán)面蝸桿時注意要點，粗加工可以選擇成型蝸桿車刀，在選擇成型車刀粗加工時，車刀角度必須小于齒廓角度，否則將會產(chǎn)生過切和欠切現(xiàn)象如圖5所示，同時齒廓要預(yù)留足夠的精加工余量進(jìn)行齒面修型。

圖5 過切和欠切現(xiàn)象

綜上所述，針對直廓環(huán)面蝸桿的加工特點和難點，通過建立直廓環(huán)面蝸桿的齒廓形狀數(shù)學(xué)模型參數(shù)方程，然后采用螺紋車削的原理通過宏程序?qū)崿F(xiàn)小段螺紋線逐層擬合加工出齒廓形狀。提出新的加工方法和加工工藝，成功實現(xiàn)直廓環(huán)面蝸桿在數(shù)控車床上加工，該方法和生產(chǎn)工藝不僅保證了工件的質(zhì)量，還降低了生產(chǎn)成本。生產(chǎn)實踐證明該方法在對于精度沒有特別要求時加工直廓環(huán)面蝸桿的加工方法簡單，符合實際生產(chǎn)要求。

[1] 吳迎春，白永明．一種數(shù)控車削斜橢圓的方法[J]．新技術(shù)新工藝，2011，(6)：27～29.

[2] 丁克會，席平原，周紅斌．參數(shù)方程曲線的最優(yōu)逼近算法及實現(xiàn)[J]．機(jī)械傳動，2008，32 (6) ：57～63.

[3] 北京發(fā)那科機(jī)電有限公司．FANUC Series Oi Mate-MODEL D車床系統(tǒng)用戶手冊[M].北京：北京發(fā)那科機(jī)電有限公司，2008.

(P-02)

TG519.1

1009-797X(2016)06-0096-03

A

10.13520/j.cnki.rpte.2016.06.036

韋筱斌（1980-），男，大學(xué)本科，研究方向為從事數(shù)控專業(yè)教育。

2016-02-24