基于UG螺旋上升面加工及其加工工藝分析

摘 要：螺旋面加工一直是數(shù)控加工中的一個(gè)難以加工的點(diǎn)，在本次設(shè)計(jì)中首先對(duì)螺旋上升面的工序進(jìn)行分析，然后運(yùn)用UG軟件對(duì)螺旋上升面進(jìn)行加工模擬，驗(yàn)證了加工工藝分析的正確性。

關(guān)鍵詞：UG螺旋；加工工藝；分析

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.10.054

0 引言

螺旋面在工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用的越來越多，如螺旋輸送機(jī)、螺桿泵、螺紋等。基于現(xiàn)代工業(yè)中變螺距螺旋面的廣泛應(yīng)用，變螺距螺旋面已發(fā)展為推動(dòng)社會(huì)現(xiàn)代化建設(shè)必不可少的一項(xiàng)技術(shù)與科技。如何可靠、高效、經(jīng)濟(jì)地加工出變螺距螺旋面也成為了當(dāng)今工業(yè)社會(huì)發(fā)展的迫切需要。雖然目前很多的企業(yè)和個(gè)人在此項(xiàng)目上做過諸多的研究，但現(xiàn)實(shí)效應(yīng)并不太理想。由于變螺距螺桿的工藝性能差，現(xiàn)在應(yīng)用最廣的是普通加工，費(fèi)事費(fèi)力，經(jīng)濟(jì)性差。此設(shè)計(jì)選題為螺旋面加工技術(shù)分析與研究，旨在總結(jié)前人科研與實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)變螺距螺旋面的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和加工的技術(shù)難點(diǎn)，提出可行的加工方案，節(jié)約生產(chǎn)時(shí)間和制造成本，從而最大限度地提高經(jīng)濟(jì)效益。

1 螺旋加工研究現(xiàn)狀

變螺距螺旋面的加工在國(guó)內(nèi)外都是一個(gè)很難的話題，由于加工設(shè)備的限制，很難保證螺旋面的加工精度，而且我國(guó)的機(jī)床普遍加工精度不高，因此造成了螺旋面的加工主要依靠進(jìn)口。目前，變螺距螺旋面上只能在專用機(jī)床上加工，對(duì)于普通機(jī)床或者數(shù)控機(jī)床沒有加工變螺距螺旋面的能力，在一般的數(shù)控機(jī)床上只有變螺距螺桿機(jī)指令，但是對(duì)于均勻變截面的變螺距螺旋面、變加速度、等加速期的螺旋線的組合都無法加工出來。 對(duì)于變螺距螺旋面的加工，我國(guó)現(xiàn)在主要依靠現(xiàn)有工人的加工經(jīng)驗(yàn)，所以很難保證其加工精度，因此對(duì)于變螺距的加工是一個(gè)急需解決的難題。

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，工業(yè)設(shè)備的自動(dòng)化水平不斷提高。數(shù)控機(jī)床作為一種重要的加工設(shè)備，它的自動(dòng)化水平也在不斷提高，故障發(fā)生率得到極大改善，但是其管理方式還是不夠智能化，面對(duì)現(xiàn)代社會(huì)日新月異的技術(shù)發(fā)展和革新，在高效、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的企業(yè)理念下，愚笨的傳統(tǒng)加工方法必定面臨著被淘汰的危機(jī)?，F(xiàn)代加工方法順應(yīng)而生。其中，相對(duì)于多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)加工法和車削中心法，數(shù)控加工法憑借其制造成本低廉、加工自動(dòng)化程度高和加工精度高。因此，數(shù)控技術(shù)必然成為變螺距螺旋面加工的未來主導(dǎo)技術(shù)。

2 螺旋面的工藝分析

從該零件圖可以看出，該螺旋上升面由曲面、上下表面、外徑為60mm和內(nèi)徑為30mm的直徑組成，其表面粗糙度Ra值為6.3um。未注公差尺寸按GB1804-M，熱處理，HRC25-35，未注粗糙度部分光潔度按Ra1.8，毛胚尺寸ф62mmx60mm。

從圖1可以看出這個(gè)零件圖主要是由圓柱面和螺旋面組成，因此從加工分析來看最主要的是解決螺旋面的加工，首先加工的也是螺旋面，然后再對(duì)圓柱體進(jìn)行加工。

3 螺旋上升面加工

UG NX CAM模塊加工零件一般操作流程： 零件建模→工藝方法→創(chuàng)建程序、幾何體、刀具、方法→創(chuàng)建操作： 設(shè)置驅(qū)動(dòng)、刀軸、投影矢量、切削參數(shù)、非切削移動(dòng)等→生成刀軌。

螺旋上升面的表面加工采用數(shù)控五軸對(duì)其進(jìn)行加工，具體操作步驟如下：

（1）首先創(chuàng)建其可變軸曲面輪廓銑操作，創(chuàng)建刀具，填好刀具的參數(shù)。

（2）創(chuàng)建工序，并在其里面選擇好創(chuàng)建的刀具，驅(qū)動(dòng)方法可以選擇“曲面”方法，然后選擇驅(qū)動(dòng)幾何體、切削方向根據(jù)加工方向進(jìn)行選擇、材料反向根據(jù)加工方向進(jìn)行選擇、切削模式采用反復(fù)、步距設(shè)置為殘余高度、殘余高度選擇0.2mm。

（3）選擇刀軸方向，如圖所示。刀軸選用“側(cè)刃驅(qū)動(dòng)體”，并且設(shè)定其選擇刀軸方向。

（4）選擇投影矢量方向。投影矢量方向?yàn)椤按怪庇隍?qū)動(dòng)體”。

（5）設(shè)置切削參數(shù)。最大步長(zhǎng)為刀具直徑的20%。

（6）設(shè)置非切削參數(shù)。采用可變軸曲面輪廓銑進(jìn)行曲面精加工，驅(qū)動(dòng)方法選擇“曲面”方法，刀軸方向?yàn)椤斑h(yuǎn)離直線”，投影矢量為“垂直于驅(qū)動(dòng)體”，刀具采用D10R2 圓角刀。

安全平面設(shè)置是處理之前必須考慮的一個(gè)過程安全問題。因此，在加工坐標(biāo)系確定后，采用偏置平面設(shè)置安全平面，如圖所示。要?jiǎng)?chuàng)建葉片幾何形狀的加工是必要的，創(chuàng)建幾何體創(chuàng)建子組件的幾何和空白的幾何形狀，因?yàn)榻M件模型開始完成，指定的組件的幾何形狀是容易的，指定的空白幾何身體可以用來偏見的方式來解決空白的幾何問題。在這種情況下，設(shè)置了“0.5”毫米的偏差參數(shù)，作為加工仿真的精密加工余量。

4 結(jié)論

在本次設(shè)計(jì)中，首先是對(duì)螺旋上升面的毛坯進(jìn)行選擇并確定其毛坯的形狀和尺寸，這樣在加工工件就可以知道用什么機(jī)床加工，怎樣加工，加工順序的選擇以及加工的基準(zhǔn)等，因此，工件加工工藝規(guī)程的制定是至關(guān)重要的。

在本次設(shè)計(jì)中首先對(duì)螺旋上升面的工序進(jìn)行分析，然后運(yùn)用UG軟件對(duì)螺旋上升面進(jìn)行加工模擬，驗(yàn)證了加工工藝分析的正確性。

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作者簡(jiǎn)介：丁科（1978-），男，教師，技師，研究方向：機(jī)電類。