異型螺桿數控加工技術探討

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摘要：異型螺桿屬于一種設計精美且形狀復雜的設備零件，受該零件特點影響，其在加工制造過程中需要具有足夠的靈活性和精準度，確保不出現超出設計規格以外的誤差。為此，研究異型螺桿的數控加工技術，從其數學模型角度出發，了解其設計數據，深入研究異型螺桿的數控加工要點，并根據技術要求進行加工系統設計，希望能夠在異型螺桿的生產中為其提供借鑒。

關鍵詞：異型螺桿;數控加工技術;CAM系統

鑒于功能的復雜性，異型螺桿具有多種類型的參數，而在加工異型螺桿過程中，需要注意對加工技術的使用，嚴格控制異型螺桿的加工技術，才能滿足其高精度的需求，從而提升異型螺桿產品質量，優化其在供送裝置中的性能。

1異型螺桿模型概述

一般對異型螺桿進行分類，會根據其槽底的參數進行劃分，分別為等螺距等深螺桿、等深變螺距螺桿、變深等螺距螺桿以及變深變螺距螺桿。而四種不同類型的參數則用其數學模型來表示。等螺距等深螺桿：（1）等深變螺距螺桿：（2）變深等螺距螺桿：（3）變深變螺距螺桿：（4）

2異型螺桿的數控加工系統設計

經過對異型螺桿數控加工技術進行研究，了解其數學模型后，本文設計了關于異型螺桿的螺旋曲面加工系統，將該系統被命名為CAM系統。2.1模塊設計。系統設計了參數讀取模塊、信息分析模塊、特征識別模塊、刀軌計算模塊以及后期處理模塊。該模塊設計能夠讓系統在讀取到需要加工的曲面參數信息以后，依據對異型螺桿零件外形的識別，模擬出實體信息，并在機床上生成刀軌程序，經過后期處理模塊的反復驗證，最終執行運行[1]。2.2異型螺桿數控加工技術要點。異型螺桿的數控加工技術要點主要從三方面來談。2.2.1機床要點。異型螺桿的加工對機床具有一定要求，通常以數控加工技術來加工異型螺桿，要求機床為四軸四聯動型號，而該種型號的機床具有X、Y、Z三個平移坐標，另外附帶一個轉動形式的坐標。在該種機床上進行異型螺桿的加工，采取三軸聯動的方式，將X軸作為豎軸，讓A軸環繞X軸來旋轉，而Z軸將會作為主軸被利用起來。2.2.2程序要點。為確保異型螺桿加工的精密性，需要在加工之前就做好數控編程工作。將異型螺桿的參數數據設計到CAM系統中，分別編輯兩套不同作用的加工程序。一套為初步加工過程中的粗加工程序，一套則為后期精密處理的細加工程序，該種程序編輯方式能夠確保異型螺桿的質量，也能提升異型螺桿加工效率。粗加工編程的設定主要是為了實現去除螺旋槽中多余物質的功能，為細加工程序減輕工作量。而該程序的設計能夠為精加工打下良好的外形基礎，促使精加工階段的加工效率以及對異型螺桿質量的掌控[2]。在粗加工工序中，為提高工作效率，通常在機床中安裝平底棒銑刀，該種刀具直徑較大，能夠在粗加工工序中起到良好的效果。粗加工的具體編程為：第一，以CAM系統中的Modeling模塊來提取所需要加工的異型螺桿的螺旋槽底螺旋線參數，仔細測量選取的兩條螺旋線最短距離，以平底棒銑刀作為加工刀具進行零件加工；第二，按照選擇的兩條螺旋線來進行點對點連接，以該種方法選擇異型螺桿的曲面造型，進而完成螺旋槽底的曲面加工；第三，利用多軸方式進行銑削加工，根據機床上數軸的設定，以X軸作為異型螺桿的軸向，以Y軸和Z軸來確定異型螺桿的徑向；第四，選用AwayFromLine方式作為刀軸面的加工方式，選定軸線為加工對象，完成異型螺桿表面的加工工作，而當確定好容差，則可以生成本次粗加工的刀位軌跡。異型螺桿的細加工工序是在粗加工完成以后，對零件進行打磨，進一步規范零件的尺寸、外形等，促使異型螺桿的精準度達到合格標準。細加工的數控編程為：第一，根據異型螺桿的不同截型選擇適合的銑到，并且注意對銑刀規格及所選擇的異型螺桿兩條槽底螺旋線數據的記錄，利用UG軟件計算出兩條處于走刀路線中的導動線[3]；第二，注意根據刀具底部半徑來設置導動線的偏移位置；第三，選擇多軸銑削加工來完成異型螺桿的細加工方式，并以螺桿的軸向確定加工坐標軸中的X軸，以螺桿的徑向確定加工坐標軸中的Y軸和Z軸；第四，細加工的導動線為曲線驅動，利用AwayFromLine方法計算中心軸線，對經過粗加工處理的異型螺桿零件進行細致的容差加工和表面打磨工作。需要注意，應選擇恰當的刀位以便于控制異型螺桿的精準程度。2.2.3加工程序要點。異型螺桿的數控加工程序編輯完成以后，會生成關于刀位的刀位文件，其格式通常為GOTO/x、y、z、αx、αy、αz文件中的x、y、z是刀位的坐標，而αx、αy、αz則分別為刀位點所對應的單位矢量。對該加工程序進行后置處理，生成N、X、Y、Z、A程序格式，并且在A軸為旋轉軸，以A軸垂直上方作為刀軸方向的情況下，確定單位矢量αx=0，那么A角度將按照式（5）進行計算：（5）程序當中的A角處于連續性變化狀態，因此，在根據公式計算出A角以后，可以看出后面計算中的A角小于之前計算中的A角，因此，在后面的計算中需要將A角度加360°。而其中X、Y、Z的計算公式則為：X=x（6）Y=ycosA+zsinA（7）Z=-ysinA+zcosA（8）在CAM系統的數控編程下，機床識別又系統傳達的工序代碼，并根據程序設計條件完成對異型螺桿的加工。經過驗證，以上述數控技術要點及程序加工出的異型螺桿符合質量標準。

3結論

異型螺桿零件的存在證實了零件加工設計水平的高超，而為了滿足零件精密度的要求，需要在其加工成產過程中嚴格按照數控加工技術要點以及零件生產程序完成加工，以此來生產出合格的異型螺桿，提升零件生產效率，優化零件性能。

參考文獻

[1]冀浩非.基于STEP的異型螺桿數控加工技術解析[J].內燃機與配件，2017，（21）：48-49.

[2]孫進.異型螺桿數學模型與數控加工技術研究[J].科技經濟導刊，2016，（22）：31-32.

[3]周青陽，車通，劉日良.基于STEP的異型螺桿數控加工技術[J].計算機集成制造系統，2015，21（5）：1222-1228.

作者:高小軍 單位:廣東省工商高級技工學校