螺旋數(shù)控制作工藝的探究與使用
圓柱曲面螺旋槽有多種功能煤墙,在包裝裝置痢甘、紡織裝置或摩托車(chē)等的部件上,以滿(mǎn)足某種特定的傳動(dòng)軌跡要求簸搞;在橡膠產(chǎn)品的模具上扁位,滿(mǎn)足橡膠產(chǎn)品表面特殊花紋的需要;在航天部件上起散熱作用趁俊。螺旋槽按導(dǎo)程是否相等分為等導(dǎo)程螺旋槽和變導(dǎo)程螺旋槽域仇。按槽寬在槽深方向是否相等分為普通螺旋槽如所示和楔型螺旋槽如所示。等導(dǎo)程螺旋槽可以采用普通機(jī)床進(jìn)行加工袁挟,但精度很難保證钝菲,而變導(dǎo)程螺旋槽只能采用專(zhuān)用設(shè)備進(jìn)行加工,但生產(chǎn)周期長(zhǎng)拘栅,嚴(yán)重影響產(chǎn)品的制造進(jìn)度术偿。隨著數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展,采用數(shù)控機(jī)床加工角涯,可滿(mǎn)足各種不同種類(lèi)螺旋槽的加工要求弓慨,但是這類(lèi)零件數(shù)控加工編程和一般的曲面加工編程是不一樣的。本文針對(duì)圓柱曲面螺旋槽對(duì)其數(shù)控加工進(jìn)行研究腻区。
1.圓柱曲面螺旋線(xiàn)圓柱螺旋槽的中心線(xiàn)和輪廓線(xiàn)是螺旋線(xiàn)淤写,可以看成動(dòng)點(diǎn)Q如所示,在柱面上繞其軸線(xiàn)做螺旋運(yùn)動(dòng)形成的軌跡份良。當(dāng)圓柱軸線(xiàn)為X軸時(shí)示宫,如果其半徑線(xiàn)相對(duì)于坐標(biāo)平面XOY的偏轉(zhuǎn)角為,則螺旋線(xiàn)方程為:
『怪摇(1)式(1)中(2)為螺旋線(xiàn)導(dǎo)程卸酿,當(dāng)為等導(dǎo)程時(shí),為常數(shù)P穿扳,則(3)當(dāng)為變導(dǎo)程時(shí)衩侥,為隨x變化的變量;k決定螺紋旋向矛物,當(dāng)k=+1時(shí)為右旋茫死,當(dāng)k=-1時(shí)為左旋跪但;β為螺旋角;為圓柱的直徑峦萎。
2.螺旋槽數(shù)控加工2.1數(shù)控機(jī)床的選擇及加工方法由于圓柱螺旋槽有回轉(zhuǎn)中心屡久,所以螺旋槽的數(shù)控加工所選用的機(jī)床一定要有一個(gè)回轉(zhuǎn)軸,本文選用四坐標(biāo)(X爱榔、Y涂身、Z、A)數(shù)控加工中心搓蚪,回轉(zhuǎn)軸為X軸,刀軸方向?yàn)閆軸丁鹉,在加工時(shí)必須至少兩軸(X軸和A軸聯(lián)動(dòng)妒潭、Y軸和Z軸聯(lián)動(dòng))聯(lián)動(dòng)。
螺旋槽通常由導(dǎo)程和頭數(shù)榆博、深度和寬度以及螺旋槽形狀和旋向確定仲及。
加工普通螺旋槽時(shí),如果槽寬較小侧焚,可以選用與槽寬相等直徑的平底銑刀锭偿,如所示銑刀直徑D 1與槽寬W相等,加工時(shí)根據(jù)螺旋槽的深度進(jìn)行分層切削就可以了摆地。如果螺旋槽槽寬太大挂剪,銑刀直徑D 2小于槽寬W,就要分幾次走刀來(lái)實(shí)現(xiàn)增量。最優(yōu)的刀位軌跡是先從槽中間走刀她打,然后向螺旋槽輪廓線(xiàn)靠近,最后的刀位軌跡是螺旋槽輪廓曲線(xiàn)偏置一個(gè)刀具半徑后的螺旋線(xiàn)童唧,如所示栽埠。加工時(shí)也要根據(jù)螺旋槽深度進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆謱印?/p>
加工楔型螺旋槽有兩鐘方法。
第一種是采用成型銑刀保證楔型面形狀镐胃。加工時(shí)可先用普通平底立銑刀粗加工镶骗,最后采用專(zhuān)用成型銑刀精加工,楔形槽形狀由成型刀具保證躲雅。這種方法加工時(shí)刀軸方向始終過(guò)圓柱的中心線(xiàn)鼎姊。
第二種方法是采用普通平底立銑刀,粗加工和楔型面精加工均采用普通立銑刀吏夯,楔型面角度通過(guò)改變刀具與零件之間的相對(duì)角度來(lái)實(shí)現(xiàn)此蜈,使零件回轉(zhuǎn)一個(gè)角度,且沿徑向移動(dòng)一定距離噪生,如所示的θ角和距離Δy.
2.2數(shù)控編程1)等導(dǎo)程普通螺旋槽加工刀位軌跡是螺旋線(xiàn)裆赵,編程指令就是使加工刀具(專(zhuān)用刀具與復(fù)合刀具)單純地走一條螺旋線(xiàn)东囚,比較簡(jiǎn)單,一般兩個(gè)指令就可實(shí)現(xiàn)战授。第一個(gè)指令使刀具移位刀位軌跡的起始點(diǎn)页藻,第二個(gè)指令使刀具按螺旋線(xiàn)軌跡進(jìn)行加工。如下所示:G1 X 0 Y 0 Z 0 A 0 G1 X 1 A 1在加工過(guò)程中植兰,Y份帐、Z坐標(biāo)保持不變,X 1與A 1之間的關(guān)系就是(3)式中的φ與x關(guān)系楣导,如下式:式中k捎霍、P與(3)式相同。
當(dāng)螺旋槽較寬需要幾次走刀來(lái)完成時(shí)漏匿,這就需要把走刀起點(diǎn)進(jìn)行移動(dòng)缨吸。編程指令為:G1 X 0 ' Y 0 ' Z 0 A 0 G1 X 1 A 1其中:式中,w為槽寬衅洞,D為刀具直徑源照,如所示。β為螺旋角流肢,k與(3)式相同锁销;X 1與A 1之間的關(guān)系如下式:式中k、P與(3)式相同期位。
2)等導(dǎo)程楔型螺旋槽當(dāng)采用成型刀具最終精加工時(shí)赦牧,編程方法與等導(dǎo)程普通螺旋槽相同。
當(dāng)采用普通立銑刀最終精加工時(shí)择常,相對(duì)普通螺旋槽堰怜,刀位軌跡的起點(diǎn)坐標(biāo)Y和A發(fā)生變化,A的變化值就是楔形螺旋槽側(cè)壁傾斜角度θ滋戳,起點(diǎn)坐標(biāo)Y的變化值根據(jù)楔形螺旋槽側(cè)壁傾斜角度θ钻蔑、螺旋槽深度、螺旋槽寬度進(jìn)行計(jì)算奸鸯。
加工刀位軌跡與普通螺旋槽相同咪笑,也是螺旋線(xiàn)。
3)變導(dǎo)程螺旋槽變導(dǎo)程螺旋槽的加工刀位軌跡是變導(dǎo)程螺旋線(xiàn)娄涩,在編程時(shí)對(duì)螺旋線(xiàn)進(jìn)行線(xiàn)段插補(bǔ)窗怒,根據(jù)加工允許誤差確定走刀步長(zhǎng),從而確定數(shù)控程序刀位點(diǎn)蓄拣,指令如下所示:G1 X 0 Y 0 Z 0 A 0 G1 X 1 Y 0 Z 0 A 1……G1 X i Y 0 Z 0 A i i=1扬虚,2,3…
在一個(gè)加工刀位軌跡中,坐標(biāo)Y和Z保持不變辜昵,Z等于螺旋槽槽底半徑與抬刀高度之和荸镊,抬刀高度與分層加工有關(guān)。坐標(biāo)A和X在變化堪置,而坐標(biāo)A和X之間的關(guān)系就是(2)式中φ與x的關(guān)系躬存。
4)圓柱上有多個(gè)螺旋槽時(shí),由于形狀相同攒陋,只是每個(gè)螺旋槽的起點(diǎn)位置不一樣灶花,所以只需對(duì)一個(gè)螺旋槽進(jìn)行數(shù)控編程,其它槽在加工時(shí)通過(guò)循環(huán)指令來(lái)實(shí)現(xiàn)筒煌。
本文提出的圓柱曲面螺旋槽數(shù)控加工方法已經(jīng)在多個(gè)零件加工中應(yīng)用艰吏,證明其實(shí)用可行。所示是一種實(shí)現(xiàn)特定運(yùn)動(dòng)的螺桿拱宗,采用本文所述方法氨缅,加工后零件經(jīng)過(guò)測(cè)量機(jī)測(cè)量符合設(shè)計(jì)要求。
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