螺旋杆机械研究现

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1、螺旋杆机械研究现状本课题为了提髙变导程变深度螺杆的加工效率、改善工件表面质量，研究变导程变深度螺杆的新型加工方法，分析了车铳复合加工技术加工变导程变深度螺杆的仿真、加工工艺和编程。长期以来，我国的数控系统为传统的封闭式体系结构，CNC只能作为非智能的机床运动控制器。加工过程变量根据经验以固定参数形式事先设定，加工程序在实际加工前用手工方式或通过CAD/CAM及自动编程系统进行编制。CAD/CAM和CNC之间没有反馈控制环节，整个制造过程中CNC只是一个封闭式的开环执行机构。在复杂坏境以及多变条件下，加工过程中

2、的刀具组合、工件材料、主轴转速、进给速率、刀具轨迹、切削深度、步长、加工余量等加工参数，无法在现场环境下根据外部干扰和随机因素实时动态调整，更无法通过反馈控制环节随机修正CAD/CAM中的设定量，因而影响CNC的工作效率和产品加工质量。由此可见，传统CNC系统的这种固定程序控制模式和封闭式体系结构，限制了CNC向多变量智能化控制发展，已不适应日益复杂的制造过程。因此，对数控技术实行变革势在必行⑹、数控技术发展趋势之一就是工艺复合性和多轴化：以减少工序、辅助时间为主要目的的复合加工，正朝着多轴、多系列控制功能方

3、向发展。数控机床的工艺复合化是指工件在一台机床上一次装夹后，通过自动换刀、旋转主轴头或转台等各种措施，完成车、铳、钻、镇、攻丝、较孔和扩孔等多工序、多表面的复合加工。数控技术轴，西门子880系统控制轴数可达24轴。高机床生产效率的核心是更快的速度和更可靠的性能，一句话，就是有效缩短工件的加工周期，缩短加工周期从两条途径入手。一是提高切削速度，因而机床主轴转速普遍提高了，车床和车削中心的主轴转速都在8000r/min以上，加工中心的主轴转速一般都在15000~20000r/min,还有40000r/min和60

4、000r/min的。同样,进给速度也有大幅提高，可达20m/min,甚至60m/min。随着速度的提高，机床的结构刚性和动态特性都有相应的改进，高速主轴和刀具系统的动平衡就很重要。高速切削工艺应用普遍。特别是宇航和航空工业的零件，一般都为铝合金件，加工时要切除大量材料，制成品的重量往往只有毛坯件的15%〜20%o也就是说，有80%〜85%的铝材变成了切屑，在这里，髙速切削就是有效提高加工效率的方法。另一条途径就是减少非加工时间。因为在零件加工过程中有大量的无用时间消耗在工件搬运、上下料、安装调整、换刀和主轴的

5、升、降速上。因此，复合功能的机床是近年来发展很快的机种，车铳复合加工中心正是基于以上各个优点应运而生，并且已经在加工行业证明了其具有的优异性能。复合功能的机床是近年来发展很快的机种，其核心是在一台机床上要完成车、铳、钻.镇、攻丝、饺孔和扩孔等多种操作工序。车床技术发展的主耍趋势是多功能机床，而EJ前的多功能复合机床实际上是一台具有车铳复合功能的加工中心〔68】。该类复合机床的关键技术之一是数控技术。在数控加工中，输入NC或CNC机床，执行一个确定的加工任务的一系列指令，称为零件程序或数控程序(NCProgra

6、m)o生成用数控机床进行零件加工的数控程序的过程称为数控编程(NCProgramming),数控编程是应用数控机床进行零件加工的必要前提。它的主要任务是计算加工走刀中的刀位点，提供刀具运动的起点，终点和运动轨迹。目前数控编稈有两种基本方法:手工编程和计算机辅助自动数控编程。在石油、化工等行业中广泛使用各种螺旋杆机械，这些机械装备大多数都是各行各业中的关键和先进设备，如螺旋杆钻具是石油钻井行业中打定向井的关键设备，螺旋泵是采油和输油等行业中的一种替代其它类型泵的先进设备等。其中，变导程变深度的螺旋杆制造技术是多

7、年来一直困扰其发展的关键难题。从1994年起，沈阳工业大学数控研究中心即对复杂异形螺旋面加工进行攻关研究，在国内首先提出了无瞬心包络加工方法，并对英包络加工原理、控制过程、机床结构、数控编程方法、刀具结构等进行了系统的多方面的研究并取得了一定成果。…利用先进数控加工中心加工零件时，加工前一般要进行数控程序的(NC代码)校验，检查刀具的运动轨迹是否正确，判断加工参数选择是否合适等，并需要根据刀具对加工工件是否产生干涉等来选择合适的刀具。目前，实际加工中普通采用的是试切法，即通过对部分工件的试加工和测量来调整参数

8、和选择工具。这种试切可能要经过多次反复。工件越复杂，NC代码的谋码率就越高。对于一个具有复杂曲面的工件的加工，需要花费大量的时间和费用在机床上试切来检验刀具路径。这不但浪费了大量的人力物力，而且延缓了生产周期，增加了产品开发成本，降低了生产效率。如果利用计算机进行仿真加工，并检验数控加工程序代码，不仅直观.快速，而且能够及时反馈加工过程的参数，并及时对NC代码进行调整，不需要额外的费用，对缩短产品的