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《基于宏程序的等牙顶宽变螺距螺杆的数控四轴铣削加工》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、基于宏程序的等牙顶宽变螺距螺杆的数控四轴铣削加工[摘要]加工大螺距螺杆是一个较为复杂的技术问题，尤其是变螺距螺杆的加工则难度更大。本文介绍了一种使用西门子SINUMERIK802D系统的四轴数控加工中心，依据较全面的工艺分析及相关数学计算,编制多重循环的宏程序，采用分层加工法铣削等牙顶宽变螺距螺杆的方法。经实践证明，该方法可行有效,加工精度及效率令人满意。[关键词]四轴铣削工艺分析分层加工法等牙顶宽变螺距螺杆 宏程序 [引言]变螺距螺杆在实际生产中应用并不鲜见，如在塑料、橡胶、造纸等行业使用的挤出设备中，一些变螺距螺杆是其中的关键零
2、部件，它挤出性能优良，吃料情况好且压缩比可变，应用在送料机构上，它可以实现物料送进速度的调整及物料送进位置的改变。又如，在很多饮料罐装机械中，为了在饮料灌装过程中，需要将包装容器定时定距平稳地输送到包装工位，完成一定要求的装置称为定距分隔定时供给装置，这样就可实现依次定距供送容器的目的，其主传动部分就是变螺距螺杆(见图1)。图1定距定时供给装置的工作原理图此外,变螺距螺杆在航空机械、船舶工业等领域都有相当关键的应用。所以，对于此类螺杆的设计与加工也日益成为机械工程人员需要攻关的课题之一。如图2所示为一用于挤压设备中的挤压螺杆，因此类螺杆
3、螺距大,笔者尝试用车削的方法进行加工,发现加工难度大且不容易保证精度及表面粗糙度，采用立式10第页共11页四轴加工中心铣削则效率可提高很多且表面粗糙度较好；而笔者同时发现对于铣削等牙顶宽的螺杆时，使用软件编程反而致使工作量变大（如后置处理方面及多番数学建模）或精度难以保证，相比之下，用宏程编写此类程序则相对简短直观，加工柔性较强。据笔者查阅资料，目前尚无此类加工论文发表，并且有些发表的资料对于等牙顶宽螺杆问题的解决还不够准确，基于此，笔者对这类问题进行略微深入的探讨。[正文]1、变螺距螺杆简介本文所谓变螺距螺杆是指螺杆上各螺距依次增大一
4、个固定的螺距增量,即各螺距长度呈等差数列分布。此类变螺距螺杆大致分为等槽宽变螺距螺杆(图1)和等牙顶宽变螺距螺杆(见图2)两种，本文将对加工后者的加工工艺方案及编程方法进行详细介绍。图2等牙顶宽变螺距螺杆3D图2、等牙顶宽变螺距螺杆结构分析图3等牙顶宽变螺距螺杆主视图2.1已知此变螺距螺杆为右旋螺杆，材料为45钢，其初始螺距为1810第页共11页(单位为毫米，本文未注单位均为毫米),螺距增量为2，螺旋线圈数为6,牙顶宽为3(介于可能涉及相关商业机密，已对其实际尺寸进行部分修改)，其螺距的排列符合等差数列规律:（）①其中，为螺旋线圈数为第
5、圈螺旋线的螺距为初始螺距为螺距增量将已知条件代入得最大螺距为:螺旋线上任意点至起始点在螺杆轴线方向上的距离为,其符合等差数列前n项和公式,则：（）②将已知条件代入得螺旋部分轴向总长为:2.2由计算机图形学及解析几何学可知，此螺杆螺旋部分实际是由一梯形截面绕螺旋线做固接导动形成的,由②式结合圆的参数方程得出其螺旋线参数方程为:（）此公式可用于编辑公式法绘制曲线，对研究此螺旋类问题大有裨益。图4在CAXA中该螺杆的螺旋线方程的图形4、加工工艺方案4.1基本加工方法采用四轴立式加工中心(西门子SINUMERIK802D系统)进行铣削，通过X轴
6、与A轴的联动控制来实现铣削螺旋槽（即A轴旋转一周，铣刀X向走刀一个螺距），通过X轴与Z轴的联动来实现用分层斜进法进行铣削。10第页共11页以粗加工为例,铣削此类螺杆与车削大螺距的梯形螺纹有相近之处，由于径向加工余量较大，应采用径向(即Z向)分层法进行铣削；又因为其最大螺距已达28，为了减小加工时的切削力，保证刀具安全，应在轴向（即X向）分为多刀加工。具体为先预先把加工余量分为若干层(图5中的梯形为螺杆中一个牙槽的总余量),由外至内分层加工（层数可由铣刀背吃刀量确定）,各层加工沿梯形牙槽左侧向下斜进；而每层又分为若干刀进行加工（各刀数由铣
7、床刀侧吃刀量确定-后述）,使得每刀铣削时的用量基本相同,降低了加工难度。如图5。图5分层斜进铣削法图解4.2实现等牙顶宽变螺距螺杆的关键工艺处理（1）结合运用微分方法及等差数列公式②的方法，可编辑出铣削变螺距螺旋线的宏程序主体。（2）车削时，由于在螺纹切削的开始及结束部分X轴及Z轴有加减速过程，因此应在实际的螺纹起点与结束点留出螺纹引入长度与引出长度的距离，否则容易造成过切。这时设引入段为一个螺距，引出段设为半个螺距，由于是变螺距螺杆，所以螺纹引入段长度（或称引入段螺距）应取：③其中为首螺距K为螺距增量而加工时总螺旋圈数为④（3）分层铣
8、削加工螺纹牙余量时，往往需分数刀进行拓宽。加工等槽宽螺杆时只要经计算平移起刀点,就可实现“拓宽”槽宽的目的,但加工等牙宽变螺距螺杆时则不那么容易实现，因为不可能使铣刀在加工过程中刀具直径“自动变大”，所以只
