一、前言變導程絲杠內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，縱坐標為導程，由于是變導程螺旋線，相鄰圓周直線段的斜率不同，每一直線段的升角增量為△α,其數值為：△α=arctg{(△T.S)/[S2 Tm(Tm △T)]} (1)式中 Tm─任意一段導程（mm）；S─刀具切削刃上任意一點的回轉周長（mm）；△T─變導程增量（mm）。根據式(1)可以得出△α與導程增量、導程變化以及絲杠外徑變化之間的關系，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，整個變導程絲杠由兩組曲線組成。對于大升角變導程絲杠，還須在過渡處修正。
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圖1變導程絲杠1 {+ B8 m3 y7 l) a
% h0 r! ?. m, C) P圖2 圓周方向展開后的螺旋線隨著對機械結構功能要求的不斷提高，對一些零件的結構也提出了很高的要求。變導程絲杠就是其中的一個代表，變導程螺紋的應用十分廣泛，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，這樣就可實現依次定距供送容器的目的，其主傳動部分就是變導程螺旋桿。除此之外變導程螺紋在航空傳輸機械、塑料擠壓機械、飼料機械、船舶上的變導程螺旋槳、高速離心泵上的變導程誘導輪、變導程螺旋槳動力裝置以及汽車前轉向懸掛上的變導程彈簧減振器等方面都有關鍵的應用。但是，如何精密加工出變導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，且經常出現廢品。用數控車削方法加工變導程螺紋，提高了效率和加工質量。
! P. @, ]2 ^# w$ U3 ^二、變導程螺紋的數控加工方法變導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是指螺紋的基本導程，這些與螺紋切削指令G32的意義相同，K是指螺紋每導程的變化量，其增（減）量的范圍，在系統參數中設定。數控車床提供了車削變導程螺紋的功能，這也是數控車床優越性的一個重要體現。但在相關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系統為例來談一下自己對此功能的認識。變導程螺紋分為二種情況，一種是槽等寬牙變導程，一種是牙等寬槽變導程。先說第一種情況槽等寬牙變距，牙形為方形，如圖1b所示（注意第一個導程10，刀具距離端面的距離8），O點為工件坐標系零點。…………………….+ G# r( w Q" @) y
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………………………從起刀點第一個導程實際是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程，如圖1c所示。這種情況要比第一種情況要復雜一些，要車成變槽寬，只能是在變導程車削的過程中使刀具寬度均勻變大才能實現，不過這是不能實現的。實際中可通過改變導程F和相應的起刀點來趕刀，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程的螺紋，第二刀切削時的定位點向端面靠近0.7mm（具體數值可根據經驗而定），同時基本導程變為5.3mm。依次類推，第三刀再靠近0.7mm，基本導程變為4.6mm，直至車到尺寸要求為止，程序如下所示：程序如下：
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M99以上程序是以工件的第一個導程為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面，就可以加工成如圖1c所示的牙等寬變導程螺紋，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面，即可加工成如圖1c所示的牙等寬可變導程螺紋。G34指令遵循著和螺紋切削G32指令相同規定，在應用時還需要注意以下幾點：(1)根據不同的要求合理選擇刀具寬度；(2)據不同情況正確設定F其始值和起刀點的位置；(3)由于變導徎螺紋的螺紋升角隨著導程的增大而變大，所以刀具左側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程螺紋的加工，對于內槽表面是一個螺旋面的變導程螺紋，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槽螺旋面。變導程絲杠要進行多次重復切削，Z電機根據主軸編碼器的信號，實現有規律的進給運動，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，達到規定的切削深度，進行第二次切削，如此循環，直至達到合格的變導程絲杠截面深度。本例是我們在為一飲料廠加工變導程螺紋時實際應用的程序，也許不太合理，但實際加工可行，現提供給大家，僅供參考。 |
發表于 2012-2-28 14:19:32
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