一,、前言變導(dǎo)程絲杠內(nèi)槽表面是一個螺旋面,,如圖1a所示,加工時成形車刀切削刃上任意一點的軌跡是一條螺旋線,,沿圓周方向展開為一直線,,如圖2所示。圖2中橫坐標為圓周長,,縱坐標為導(dǎo)程,由于是變導(dǎo)程螺旋線,,相鄰圓周直線段的斜率不同,,每一直線段的升角增量為△α,其數(shù)值為:△α=arctg{(△T.S)/[S2 Tm(Tm △T)]} (1)式中 Tm─任意一段導(dǎo)程(mm);S─刀具切削刃上任意一點的回轉(zhuǎn)周長(mm),;△T─變導(dǎo)程增量(mm),。根據(jù)式(1)可以得出△α與導(dǎo)程增量、導(dǎo)程變化以及絲杠外徑變化之間的關(guān)系,,當△α較大時,,為了保證兩相鄰螺旋線間平滑過渡,采取圓弧或直線連接,,如圖2所示,。因此,整個變導(dǎo)程絲杠由兩組曲線組成,。對于大升角變導(dǎo)程絲杠,,還須在過渡處修正。5 K6 B5 u$ `# X3 I
) h" f* ^3 e0 h. |; V5 f6 ]圖1變導(dǎo)程絲杠
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2 L, F) u) Y! {# u2 C# {圖2 圓周方向展開后的螺旋線隨著對機械結(jié)構(gòu)功能要求的不斷提高,,對一些零件的結(jié)構(gòu)也提出了很高的要求,。變導(dǎo)程絲杠就是其中的一個代表,變導(dǎo)程螺紋的應(yīng)用十分廣泛,,如飲料罐裝機械,,在飲料灌裝過程中,需要將包裝容器定時定距平穩(wěn)地輸送到包裝工位,,完成這一要求的裝置稱為定距分隔定時供給裝置,,這樣就可實現(xiàn)依次定距供送容器的目的,其主傳動部分就是變導(dǎo)程螺旋桿,。除此之外變導(dǎo)程螺紋在航空傳輸機械,、塑料擠壓機械、飼料機械,、船舶上的變導(dǎo)程螺旋槳,、高速離心泵上的變導(dǎo)程誘導(dǎo)輪,、變導(dǎo)程螺旋槳動力裝置以及汽車前轉(zhuǎn)向懸掛上的變導(dǎo)程彈簧減振器等方面都有關(guān)鍵的應(yīng)用。但是,,如何精密加工出變導(dǎo)程絲杠卻一直沒能很好地解決,。長期以來都是在銑床上采用手工加工的方法完成,精度低,,勞動強度大,,且經(jīng)常出現(xiàn)廢品。用數(shù)控車削方法加工變導(dǎo)程螺紋,,提高了效率和加工質(zhì)量,。
9 z% j/ `3 Q9 f, Z$ `; U8 ^二、變導(dǎo)程螺紋的數(shù)控加工方法變導(dǎo)程螺紋的切削指令是G34 X(U)__ Z(W)__ F___K±___ ,。其中“X,、Z”是指車削的終點坐標值,U,、W是指切削終點相對起點的增量坐標值,,F(xiàn)是指螺紋的基本導(dǎo)程,這些與螺紋切削指令G32的意義相同,,K是指螺紋每導(dǎo)程的變化量,,其增(減)量的范圍,在系統(tǒng)參數(shù)中設(shè)定,。數(shù)控車床提供了車削變導(dǎo)程螺紋的功能,,這也是數(shù)控車床優(yōu)越性的一個重要體現(xiàn)。但在相關(guān)教材上對此功能的講解卻較為簡單,,只是從原理上講解了變導(dǎo)程螺紋的加工原理,,可操作性差。用一定寬度的螺紋刀,,加工變導(dǎo)程螺紋,,槽寬相等容易保證,若保證牙寬相等就不好操作,,本文著重探討加工中如何保證牙寬相等,,槽寬均勻變化,下面以大森R2J50L系統(tǒng)為例來談一下自己對此功能的認識,。變導(dǎo)程螺紋分為二種情況,,一種是槽等寬牙變導(dǎo)程,一種是牙等寬槽變導(dǎo)程,。先說第一種情況槽等寬牙變距,,牙形為方形,如圖1b所示(注意第一個導(dǎo)程10,,刀具距離端面的距離8),,O點為工件坐標系零點,。…………………….# Y% u4 Q2 Z# |+ ^: l& w" L
G00 X30.1 p0 i/ v; j9 s7 P% S+ J
G34 W-60. F6. K2.
$ `: W2 E; x7 [9 h& [/ h………………………從起刀點第一個導(dǎo)程實際是F=6mm 2mm=8mm,所以選擇編程的切削起點為距離端面8mm的位置,,選擇刀寬為5mm螺紋車刀就可以車削成形,。第二種情況為牙等寬槽變導(dǎo)程,如圖1c所示,。這種情況要比第一種情況要復(fù)雜一些,,要車成變槽寬,只能是在變導(dǎo)程車削的過程中使刀具寬度均勻變大才能實現(xiàn),,不過這是不能實現(xiàn)的,。實際中可通過改變導(dǎo)程F和相應(yīng)的起刀點來趕刀,逐漸完成車削,。第一刀與第一種情況一樣,,先車出一個槽等寬牙變導(dǎo)程的螺紋,第二刀切削時的定位點向端面靠近0.7mm(具體數(shù)值可根據(jù)經(jīng)驗而定),,同時基本導(dǎo)程變?yōu)?.3mm。依次類推,,第三刀再靠近0.7mm,,基本導(dǎo)程變?yōu)?.6mm,直至車到尺寸要求為止,,程序如下所示:程序如下:
7 ]5 G8 ?% n! n5 U8 v N4 S, GO00013 O, ~; X3 d8 |, n
G50 X100. Z50.
$ Z# i) \2 q5 O% ]0 f5 H- lM03 S80
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# G m' \0 T/ o2 K! f. }G00 Z7.3# a; G' z" T) k2 {; R% L) {2 D0 e/ Q3 m1 y
M98 P0003L25
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M98 P0004L25$ c) W0 B+ C, I4 q% v4 F1 e8 y9 U
G00 Z6.8 C" H! A; D- D; }
M98 P0005L25
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6 l5 f: L- z5 C H! r8 ]& b' _M30O0002
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G34 Z-52. F6. K2.- k5 X( w; z- t2 l& i8 I$ h
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G00 U-20.$ T: n4 c3 v) r
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8 ?6 e2 I2 E3 J. a( S8 wG34 Z-52. F4.6 K2.
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M99以上程序是以工件的第一個導(dǎo)程為10mm進行加工的,,如圖1a所示,刀具距離工件端面8mm(程序中的F值應(yīng)該為6mm),,加工中刀具定位逐漸靠近工件端面,,也就是說刀具切削槽的左側(cè)面,就可以加工成如圖1c所示的牙等寬變導(dǎo)程螺紋,,這種加工方法是逐漸往負方向趕刀,。還有一種方法逐漸往正方向,如圖1b所示,,加工中刀具定位逐漸遠離工件端面,,也就是說刀具切削槽的右側(cè)面,即可加工成如圖1c所示的牙等寬可變導(dǎo)程螺紋,。G34指令遵循著和螺紋切削G32指令相同規(guī)定,,在應(yīng)用時還需要注意以下幾點:(1)根據(jù)不同的要求合理選擇刀具寬度;(2)據(jù)不同情況正確設(shè)定F其始值和起刀點的位置,;(3)由于變導(dǎo)徎螺紋的螺紋升角隨著導(dǎo)程的增大而變大,,所以刀具左側(cè)切削刃的刃磨后角等于工作后角加上最大螺紋升角ψ,即ao=(3°~ 5°) ψ,。以上所述是方形牙變導(dǎo)程螺紋的加工,,對于內(nèi)槽表面是一個螺旋面的變導(dǎo)程螺紋,,可以通過成型刀具或加工中使X軸向尺寸按要求變化保證內(nèi)槽螺旋面。變導(dǎo)程絲杠要進行多次重復(fù)切削,,Z電機根據(jù)主軸編碼器的信號,,實現(xiàn)有規(guī)律的進給運動,以形成螺旋面,,當切到最左端時,,通過X向電機控制退刀,回到起始的縱向位置,,控制X向電機橫向進給,,達到規(guī)定的切削深度,進行第二次切削,,如此循環(huán),,直至達到合格的變導(dǎo)程絲杠截面深度。本例是我們在為一飲料廠加工變導(dǎo)程螺紋時實際應(yīng)用的程序,,也許不太合理,,但實際加工可行,現(xiàn)提供給大家,,僅供參考,。 |