變導程螺紋的四軸聯動數控銑削加工及編程

陳曉燕

摘 要：隨著國家對制造業的重視和相關的政策扶持，我國的機加工行業得到快速的發展。螺紋連接在機械加工行業中應用廣泛，本文所要討論的對象為可變導程的螺紋，主要通過對四軸聯動數控銑削加工方法進行探討，希望能對相關的工人給予一定的參考和幫助。

關鍵詞：機加工；變導程；螺紋；四軸聯動；數控銑削

1 概論

變導程螺紋指的是螺紋的導程是逐漸變化的，目前的可變導程螺紋主要包括了兩種，分別是等槽寬和等牙寬的變導程螺紋。該種形式的螺紋在目前的生產行業得到了廣泛的應用，特別是在現在的流水生產線上，例如，灌裝飲料過程中的機械設備的使用，該過程需要將灌裝的容器按照已經設定好的時間和距離穩定的傳輸至固定好的工位上，因此，需要用到定距分隔定時供給的設備來完成這項工作，該設備的主要傳動部分就必須靠變導程螺紋來完成。另外，在一些對精密度要求高的情況下，例如航空的傳輸設備以及船舶的螺旋槳，在需要變導程的情況下都必須采用變導程的螺紋來實現高效的傳輸或者運轉。除此之外，變導程螺紋在飼料機械以及一些汽車中的減震裝置還有其他方面都有著其獨特的作用。

變導程螺紋的精度高，但是其加工過程卻很復雜。針對變導程螺紋形成的傳統加工方法主要有兩種，一種是手工加工，即在銑床上通過工人進行手工銑削加工完成得到所需要的變導程螺紋，該方法得到的螺紋精度低，尺寸誤差較大，而且該加工方法需要耗費大量的勞動力，容易出現廢品，總的來說，該加工方法效率低。而另外一種方法就是利用臥式車床進行加工，在其進給系統中加上凸輪變速機構，從而實現對變導程螺紋的加工，該方法較之前的精度更高，但是該方法所投入的成本變高了，而且根據不同的導程進行調整是也比較麻煩，整體上來說不利于大范圍的推廣。

隨著數控加工方法的有效利用，變導程螺紋的加工也逐漸開始使用數控加工方法，經過大量的研究，目前的四軸聯動的數控銑削加工方法所加工出來的變導程螺紋精度更高，效率更低，因此本文主要針對該方法展開研究，對其加工和編程的過程進行論述。

2 四軸聯動數控銑削加工

在加工螺紋的時候我們首先是要選定一定加工的母線，由母線沿著導線的方法進行螺旋運動，變導程螺紋的加工原理也是這樣，在采用四軸聯動數控銑削加工時，通過數控中心的自動化加工，替代普通銑床加工的手工方式，更加節約了時間、人力和物力。

對于可變導程螺紋的銑削加工成型技術，本文以立式的數控加工中心舉例來進行四軸銑削加工的說明。首先，將需要加工的工件水平放置于工作臺上，接下來將銑刀的中心線調至與工件的中心軸線在同一個平面內，且必須保證刀具的中心線與工件的中心線相互垂直，通過對數控加工中心進行程序的設定，即可按程序進行加工。在加工的過程中，銑刀的旋轉運動為此次切削得主運動，而進給運動則由工作臺的回轉臺帶動公交形成的旋轉運動和工作臺帶動整個轉臺和工件一起形成的直線往返運動來合成。進給運動是形成可變導程螺紋的螺旋面的關鍵步驟，該步驟通過對數控中心的編程即可實現。

3 四軸聯動數控銑削中心的編程

對數控中心的編程可以有效的實現對變導程螺紋面的加工，因此，編程的質量能夠決定工件的加工質量。有關編程部分的說明，我們主要通過兩個方面來進行敘述，分別是編程的原理，以及通過實際的舉例來進行說明。

3.1 原理

螺旋線的形成可以看作是一條與中心線具有一定角度的直線或者是一個直角三角形繞圓柱體表面旋轉而形成的，變導程的螺紋在進行編程時，需要將上述傾斜的直線變成很多條不同角度的直線，并將其連接成一天折線，刀具沿該折線進行加工，在刀具、工作臺和工件的運動中即可實現對變導程螺紋的加工。

3.2 編程實例說明

現需要加工一個外徑為70mm，導程變化，分別為50、60、70mm的導程，且每個導程對應的圈數都為1，依舊采用立式加工的方式進行加工，本文中所要采用的加工中心為南通機床廠生產的立式加工中心，該機床的產品型號為：VMC850，另外確定進給運動的工作臺則選用臺灣生產的VRNC125工作回轉臺。用于編程的軟件則選用Master CAM X。接下來的問題就是，如何進行編程。

首先要做的就是繪制參考圖，即3個長方形，按不同的導程進行繪制，長方形的長度L=π×D×n（其中D為螺紋的外徑，n為螺紋的圈數），通過計算可知長度應為219.11mm。長方形的寬度按公式B=T×n（其中T為螺紋的導程，n為螺紋的圈數），按導程不同可以得出長方形的寬度分別為50、60、70。單位為mm。

接下來就是確定是主運動和進給運動，根據需要成形的螺紋橫截面形狀，選擇合適的銑刀，并根據相應的數據進行參數的設置，并將刀具的選項框中的旋轉軸選項選上，通過置換軸的方法確定刀具的路徑，主運動即可設定好，剩下的進給運動主要是通過對工作臺的參數設置來完成。

主運動和進給運動確定好了之后，最后一個步驟就是檢查以上的參數設置都正確，然后選擇相應的后置處理程序，并開始數控銑削加工。對于螺紋的加工時不可逆的，因此，必須認真的對所有參數進行設置，確保每一個參數都是正確的，這樣才能保證螺紋的加工一次成功。不會造成材料的浪費。

4 結束語

隨著工業的快速發展以及加工技術水平的不斷提升，變導程螺紋的加工技術和加工手段也得到了提高。通過四軸聯動數控銑削進行變導程螺紋的加工可以有效的提高螺紋的加工精度，同時還能節省大量的時間和勞動力，極大的提高了加工效率，隨著我國科技研發水平的不斷進步，相信不久的將來還會在變導程螺紋加工上有新的成果和突破。

參考文獻

[1]張進春，謝光輝，尹玲，等.變導程螺紋的四軸聯動數控銑削加工及編程[A].全國先進制造技術高層論壇暨制造業自動化與信息化技術研討會[C].2010：63-64.

[2]王海林.數控車床加工可變導程螺紋的編程方法[J].金屬加工（冷加工），2009，（14）：75.

（作者單位：上海汽車集團股份有限公司培訓中心）