螺紋自動變距磨削工藝研究及程序設計

周文勝

摘 要：本文主要研究的課題是螺紋自動變距磨削工藝研究及程序設計。首先總結(jié)了螺紋磨削的加工現(xiàn)狀，然后分析了螺紋磨削的原理內(nèi)容。基于數(shù)控螺桿轉(zhuǎn)子磨床原型的基礎上，構(gòu)建起螺桿轉(zhuǎn)子磨削與砂輪修型相關(guān)的工藝尺寸函數(shù)式，涉及到砂輪直徑變化量等相關(guān)的尺寸指標。借助于相關(guān)的公式，能夠準確地演算出螺桿轉(zhuǎn)子磨削用砂輪的外形，另外，能夠界定出砂輪修型與螺桿轉(zhuǎn)子具體磨削時所涉及到的機床運動參量，設計出相關(guān)的程序及其代碼，目的在于強化機床的加工效率，確保螺桿轉(zhuǎn)子的加工質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：螺紋；自動變距；磨削工藝；程序設計

中圖分類號：TG616 文獻標識碼：A

隨著科學技術(shù)的日新月異，雙螺桿壓縮機的技術(shù)也越來越為精密。通過連續(xù)性的基礎理論探究、產(chǎn)品研發(fā)實驗、持續(xù)性改進轉(zhuǎn)子型線以及專用轉(zhuǎn)子加工設備等方面的成功研發(fā)，其優(yōu)越性愈加突顯出來，被廣泛地運用在化工、冶金、礦山、機械、動力、建筑與制冷等諸多領域范圍中。本文中所說的螺紋主要指的是滾珠絲杠副的絲杠與螺母的螺紋。滾珠絲杠傳動副部件被廣泛地運用于數(shù)控機床領域內(nèi)，屬于精密式的傳動組件類型。如何精密地對滾珠絲杠螺紋滾道加以磨削加工，是整個滾珠絲桿研制過程中的重要步驟。至于怎樣強化磨削滾道螺紋的螺距精度則為此工序的一個軸心流程。在不改變硬件設備的基礎上，通過對工藝技術(shù)的改變與加工，設計出科學合理而又有效的程序，目的在于強化絲杠的精度，提升螺紋自動變距磨削工藝的推廣與使用價值。

1 螺紋磨削的加工現(xiàn)狀

由于滾珠絲杠副屬精密部件，大部分都必須進行必要的磨削加工環(huán)節(jié)處理。國內(nèi)在加工螺紋時所采用的是單配的模式，也就是各種類型的滾珠絲杠副內(nèi)部的絲桿以及螺母的互換性并不高。在對滾珠絲杠進行副裝配的流程中，即使讓滾珠升了級，然而由于絲杠或是螺母在修配的流程中也許會產(chǎn)生配件報廢的情況，因此提高了生產(chǎn)所必需的成本。

對滾珠絲杠的滾道螺紋質(zhì)量的核心指標有3個硬性指標，即螺距、法向截形以及螺紋滾道中徑等。其中，法向滾道截形和成形磨削砂輪的軸向截形存在著內(nèi)在的關(guān)聯(lián)性，中徑的決定性因素是加工的精度。

若螺紋的加工設備有著極高的精度，滾道螺距在加工時的改變幅度并不大。國產(chǎn)設備所加工的絲桿副精度并不高。由于國外的同類設備價格太高，因而須尋找一類比較折中的且比較經(jīng)濟化的途徑，也就是使用國產(chǎn)檔次比較高級的設備，在對硬件設備并不改變的基礎上，經(jīng)由對工藝的加工之后，生產(chǎn)并制造出高精度的絲桿副產(chǎn)品。

2 螺紋磨削的原理分析

螺桿轉(zhuǎn)子一般被當做一類比較典型化的等升距螺紋回轉(zhuǎn)件，和螺桿、蝸桿與絲杠等組件的磨削加工比較地類似。在加工螺紋件的過程中，須確保回轉(zhuǎn)刀具的軸線與螺紋回轉(zhuǎn)組件的軸線內(nèi)部存在著一定的空間方位關(guān)聯(lián)性。具體可參考圖1與圖2。

從圖1的分析可知，砂輪的軸線和工件的軸線空間方位存在著相互交織的情況。在本文中，我們將偏移間距的參量設置成a，空間交錯角的參量設置為Σ。偏移距a與交錯角Σ成為螺紋磨削環(huán)境內(nèi)中兩個關(guān)鍵性的參量，這兩個數(shù)值的改變會直接地對砂輪的外在形式與磨削螺桿轉(zhuǎn)子的形態(tài)產(chǎn)生一定的影響。

3 螺紋變距加工

有關(guān)螺紋變距加工的工藝流程如下所述：第一步，搜集數(shù)據(jù)；第二步，分析數(shù)據(jù)；第三步，構(gòu)建數(shù)學模型；第四步，根據(jù)數(shù)學模型產(chǎn)生數(shù)據(jù)；第五步，分析證實；第六步，修改數(shù)學模型；第七步，對工藝的參量含義加以界定；第八步，編制修改加工工藝；第九步，加工工藝并校驗；第十步，展開試加工；第十一步，分析證實；最后，形成有關(guān)技術(shù)文件的流程。

4 磨削工藝分析

螺桿轉(zhuǎn)子所涉及到的磨削工藝及其齒槽的最小直徑R52為螺桿轉(zhuǎn)子最后外表的尺寸值。據(jù)此能夠計算出砂輪進給量R530參量為砂輪最大的進給量參量，至于磨削自身即為一類應用切削深度并不大的加工模式。為了強化磨削的加工效率，在具體磨削的過程中，砂輪的起始點為R530一n×∈的方位，展開n次的進給處理之后，單次的進給量為∈，最后所處的方位是R530。若砂輪的快速進給處于R533時，也就是砂輪當下的最大化輪緣直徑為R511與螺桿轉(zhuǎn)子所對應的頂圓直徑R520處，同時于點P1處發(fā)生接觸后，螺桿轉(zhuǎn)子的最初磨削方位函數(shù)式如下：R533=R530-n×∈，也就是n×∈=（R520-R521）/2。

5 程序設計示例

有關(guān)的程序編程可參見如下：

PRE_；磨削的分流程

IF（）GOTOF；推斷精磨與否

M；關(guān)閉整修的器電機

M；開啟冷卻液

R32=；演算出精進給量

R34=

R42= +4

PRE1

G1G91

X=F3000

G1X=-Z=R39F=R6；進刀

Z=R9*+R57/100；首次進行磨削，變距式加工螺紋的長度使其遞增，然而旋轉(zhuǎn)的角度維持原狀Z=R9*R55/100+R58C= R37*R55/100；第二次進行磨削Z=R9*R56/100+R59C= R37*R56/100；第三次進行磨削

X4C=R26；退刀

X=R41；返回至安全的方位

G90

Z=F6000；Z返回至起刀點處

C=R38；C返回至起刀點處

R27

DRESS；調(diào)用砂輪整修流程

M11；關(guān)閉整器的電機

G91F50

X=-IF（2）GOTOF；推斷螺紋是否屬于雙頭，若能夠肯定，那么展開加工；反之則結(jié)束

G1G64G91

C=360/R010800

X=-R41+R31

G1 X42 R39 C=R26

Z=R9*R5+R57 /100

Z=R9*R55+R58 C=R37*R55

Z=R9*R56+R59 C=R37*R56

X4 C=26

X=R F3000

G90

Z= F6000

C= F7200

R=0

DRESS

M

G91F50

X=-IFGOTOFEND；推斷螺紋是否屬于3頭，若能夠肯定，那么展開加工；反之則結(jié)束

C=/R0

X=-41+R31

G1 Z=R39 F=

Z=R9*R54/100+R57 C=R37*R54/100

Z=R9*R55/100+R58 C=R37*R55/100

Z=R9*R56/100+R59 C=R37*R56/100

結(jié)論

從上述的分析可知，雙螺桿空壓機的螺桿轉(zhuǎn)子及其數(shù)控磨削是確保螺桿轉(zhuǎn)子順利進行加工及其精度的重點。研發(fā)專用化的數(shù)控磨床、設置對應的磨削工藝是確保螺桿轉(zhuǎn)子的加工精度已經(jīng)強化加工效率從而減少生產(chǎn)成本的必需途徑。本論文首先簡要地總結(jié)了有關(guān)螺紋磨削的加工現(xiàn)狀，闡述了螺紋磨削原理等基礎性的理論，分析了磨削工藝的理論內(nèi)容。并分析了相關(guān)的程序及其代碼，從而可以準確地演算出砂輪與螺桿轉(zhuǎn)子的軸線間距數(shù)據(jù)，目的在于替砂輪的準確外形的演算與界定提供必要的根據(jù)。另外，把相關(guān)的尺寸鏈引進到數(shù)控磨削的流程編程內(nèi)，從而可以實現(xiàn)不借助在線測試設備的相關(guān)儀器亦能夠精確地推斷出螺桿轉(zhuǎn)子的磨削工藝參量，也就是螺桿轉(zhuǎn)子徑向處的進給量。其意義在于削減操作工具體的操作難度，確保機床的加工質(zhì)量，從而使其處于橫穩(wěn)的狀態(tài)中。

參考文獻

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