在立式四轴加工中心用宏程序变螺距螺旋槽技术应用(4.16)

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1、在立式四轴加工中心上用宏程序加工变螺距螺旋槽技术应用[摘要]：本文阐述在立式四轴加工中心上用宏程序加工变螺距螺旋槽的编程方法和加工工艺，分析介绍宏程序编程加工方法的方便、灵活、快捷等特点及工艺优越性。[关键词]：螺旋槽变螺距宏程序变量关系在实际机械设备及其零部件中，变螺距螺旋槽类零件十分常见，尤其在传送机构中，变螺距螺旋槽起着改变传送速度的作用。变螺距螺旋槽的加工品质的好坏严重影响着其在机械结构中所起的作用，因此对其加工精度，加工质量有较高的要求。应用CAD/CAM电脑编程软件进行变螺距螺旋线建模加工的做法一般比较复杂，而且加工效率较低，其中很重要

2、的原因是每当螺旋槽零件的参数变化时，需要加工的变螺距螺旋槽都必须重新构建三维图形后再进行CAM软件构建图形并设置加工参数进行加工，此时CAM软件所生成的程序是以逐点计算的方式产生，其加工路线与宏程序编程相比大大增加，从而使机床运行的时间相应增加。我们通过研究和时间，尝试应用数控宏程序进行变螺距螺旋槽加工，取得了理想的效果，宏程序的编程依据是螺旋槽函数关系式，每当螺旋槽零件的参数变化时，只要对应改变宏程序的关系式就能使旧程序变成新程序，快捷地进行加工。实践证明宏程序不仅可以进行普通函数曲面的轮廓加工，还可以完成更复杂形状的三元函数曲面编程加工，如椭圆

3、球体曲面加工的程序和变螺距螺旋槽曲面等。工艺分析7在四轴加工中心上加工普通螺旋槽时，用A轴和X轴的联动进行铣削，A轴旋转360°，铣刀沿X轴进给一个螺距，程序较为简单。但对于变螺距螺旋槽，其加工程序就较为复杂。所谓变螺距螺旋线就是相邻螺距不等的螺旋线，如图1所示，相邻螺距不等的螺旋槽，起始螺距L0=10mm，终止螺距L5=50mm，螺距变量ΔL=10mm。图1如图2所示，相同螺距沿圆周展开为一直线段，每个螺距展开直线段斜率都不同。对于此类变螺距螺旋线在四轴加工中心上编程加工较简单。即A轴每进给360度，铣刀沿X轴进给相应的螺距就可以。图27虽然也达

4、到了变距的目的，但是各螺距斜率不同，在相邻螺距连接处产斜率的急剧变化。这种相邻两螺距间斜率的突变会造成传送被传送物料在途径两螺距连接处挤压力及速度急变，进而造成传送机构震动。采取在两螺距连接处作圆弧或折线过度，虽然可以削弱传送速度在连接处的急变，但相邻两螺距间的斜率仍然不是渐变。通过分析上述变螺距螺旋槽可以看出，同一螺距内各点的斜率相同，只有在两螺距交点处出现斜率突变。如图3即为渐变变距螺旋线沿圆周展开图，横坐标为螺旋线沿圆周展开后长度，纵坐标为变螺距螺旋线轴向长度，纵坐标实际是一条抛物线；这种螺旋线在同一螺距内各点斜率不同呈渐变规律。此种变距螺槽

5、在机械设备及其零部件中常用于物料传送；其螺杆做匀速旋转，物料在螺旋槽各点所受挤压力及速度是渐变的，没有突变，在传送过程也较为平稳。图3此类变螺距螺旋线的加工相比普通螺旋槽较为复杂。如果使用CAM电脑软件编程生成程序，再通过RS232串行口将程序传送至机床加工的方式，则在使用CAM电脑软件编程来生成程序前，需要通过CAD软件进行变螺距螺旋槽的三维建模；是把槽内的每一个曲面都转化计算成无数的点，加工的轨迹将会走过所有的点，程序量庞大。所以在CAD/CAM电脑软件进行变螺距螺旋槽内各曲面建模造型，其建模一般比较复杂，要求操作者对软件的熟练程度较高，特别是

6、对于不同直径或不同螺距或不7同的螺距变量，还要必须要重新建模。这样就降低了效率且容易造成错误；同时这种加工方法在进行大批量数控加工时每加工一个零件的变螺距螺旋就要传送一次，造成了降低生产效率的现象。二、变距螺旋槽螺距曲线规律分析使用FANUC-0i系统宏程序双重变量函数编程。我们能用短短几句函数关系式就完全表达出复杂曲面上全部点，机床导轨加工轨迹以函数关系进行同步计算，不需要占用机床内存；使在数控编程中，宏程序编程灵活、高效、快捷。宏程序不仅可以实现如子程序那样简单，还可以完成子程序无法实现的特殊功能，例如，型腔加工程序、固定加工循环程序、椭圆球面

7、加工程序、锥形曲面加工程序等。使用宏程序编程加工变螺距螺旋槽的首先要确定决定加工路径的变量并进行赋值，找到它们之间关联变化的数学关系即变量关系式，然后正确表达几个变量间的数学运算公式，就可以使机床按照关系式运行刀具路径，从而加工出曲面形状。应用宏程序加工普通螺旋槽时，其参数方程是：X=L*T/360A=T。其中T为工件转过角度，即A轴进给角度。L为螺距。而所谓变螺距螺旋线就是相邻螺距不等的螺旋线，相邻螺距不等的螺旋槽，起始螺距L0=5mm，其变化的规律类似于等差数列，螺距变量ΔL=5mm。其规律如下：Ln=Ln-1+ΔL7因此我们推导出在立式四轴加

8、工中心上用宏程序加工变螺距螺旋槽曲线方程为：X=5*(T/360)2+5*T/360A=T其中：T为工件转过角度，即A轴进