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圓柱面插補(bǔ)加工封閉雙向回程螺桿

2020-04-23 11:13:02鄭州飛機(jī)裝備有限責(zé)任公司河南鄭州450005何明輝陶衛(wèi)軍于海鵬
金屬加工(冷加工) 2020年4期
關(guān)鍵詞:指令

■鄭州飛機(jī)裝備有限責(zé)任公司 (河南鄭州 450005) 何明輝 陶衛(wèi)軍 于海鵬

封閉雙向回程螺桿是一種特殊的傳動螺桿,在左旋、右旋兩個螺旋槽首尾與和螺旋相切的圓弧相連接,構(gòu)成封閉回路,無空刀槽,兩個螺旋槽相連部位的圓滑過渡是加工的難點(diǎn)。封閉雙向回程螺桿的牙型一般為方牙螺紋,傳統(tǒng)的機(jī)械加工常采用車削、銑削配合的方法進(jìn)行加工,即先由銑削加工出兩端的圓弧溝槽,再由車削沿溝槽進(jìn)給車出左、右兩個螺旋槽,這種方法在加工兩個螺旋槽連接部位時存在較大誤差,通常需要經(jīng)過鉗工的銼修、拋光后才能滿足使用要求。若采用數(shù)控車床加工該螺桿,左、右兩個螺旋槽相連部位的圓滑過渡不易控制,連接部位較尖,滑塊易卡死。針對以上問題,我們經(jīng)過摸索試制,采用哈挺車削中心T42的圓柱面插補(bǔ)功能加工此類螺桿,滿足滑塊的平滑移動。

1. 圓柱面插補(bǔ)功能G107

圓柱面插補(bǔ)功能利用銑刀旋轉(zhuǎn)和機(jī)床主軸具備的C軸運(yùn)動,實(shí)現(xiàn)對圓柱外徑進(jìn)行輪廓銑削加工,在執(zhí)行圓柱面插補(bǔ)G107時,G19指令用于選擇Z、C工作平面,僅需使用線性的Z值、角向C值(單位:度)和進(jìn)給速率來指定位移的終點(diǎn)位置。圓柱面插補(bǔ)使用的坐標(biāo)系如圖1所示。

圖1 坐標(biāo)系示意

圓柱面插補(bǔ)編程規(guī)則:

1)當(dāng)G107有效后,不允許使用G00快速定位功能。當(dāng)使用圓弧插補(bǔ)G02、G03時,圓弧半徑使用R字進(jìn)行編程。

2)C軸啟動指令M23必須在主軸使用圓柱面插補(bǔ)之前,且主軸必須被定向到0°。

3)在G107圓柱面插補(bǔ)指令程序段中,C字是指被加工工件的半徑。圓柱面插補(bǔ)時C軸的單位是角度,X字被用來定義切削深度,進(jìn)給速度單位mm/min。

4)在圓柱面插補(bǔ)被取消以后,G19指令一直保持有效,必須用G18指令選擇X、Z工作平面。

5)加工完成后切記用M24指令取消主軸C軸模式。

2. 封閉雙向回程螺桿加工示例

封閉雙向回程螺桿如圖2所示,螺紋大徑為φ 24mm,底徑為φ16mm,牙型為4mm×4mm方牙,左、右兩個螺旋槽首尾由和螺旋槽相切的R≥50mm圓弧相連接,螺距為22mm,螺紋長度220mm,由9個整螺距和兩端各半個螺距的過渡圓弧組成。

(1)加工方法和尺寸 在車削中心上用圓柱面插補(bǔ)功能加工封閉雙向回程螺桿,根據(jù)兩個螺旋槽側(cè)面展開的形狀編制程序,螺旋線需展開轉(zhuǎn)化為C軸角度值參與計(jì)算,C軸旋轉(zhuǎn)一周360°即為一個螺距,螺紋長度即為Z軸數(shù)值。計(jì)算C值總數(shù)(雙向計(jì)算):

圖2 封閉雙向回程螺桿

C=(Z軸行程÷螺距)× 360°=7 200°

C 指令取負(fù)值時(主軸正轉(zhuǎn))用于右手螺旋。

通過進(jìn)給曲線計(jì)算,求得R≥50mm圓弧實(shí)為R=50.8mm,因刀具為D4mm合金立銑刀,刀具直徑等于槽寬,計(jì)算無需考慮半徑補(bǔ)償,所以Z軸長度Z=220mm-D=216mm,過渡圓弧 R=50.8mm-R刀=48.8mm(d、R刀分別為刀具直徑和半徑)。

切削深度為牙型高度h =4mm,因φ4mm合金立銑刀剛性不足,不能一次銑削完成,故需編制宏程序進(jìn)行分層加工。

(2)編程加工程序 加工程序如下:

O0001;

N1;

M98P1; (調(diào)用安全換刀子程序)

T0202; (D4mm合金立銑刀)

G97 S2000 M53 P3;

M23; (啟用主軸C軸模式)

G0X25.Z0.;

G19 C0.; (選擇工作平面,定向主軸到0°)

G1 G107 C12.; (啟用圓柱面插補(bǔ)和零件半徑)

#11=22.4; (X向賦值,切削底徑初值)

N10 G1 X#11 F30.; (X向進(jìn)給,單位mm/min)

G2 Z-1.954 C-66. R48.8F120; (加工過渡圓弧R)

G1 C-3535 Z-213.677; (加工右旋螺旋槽)

G3 C-3600 Z-216. R48.8; (加工過渡圓弧R)

C-3535 Z-213.677 R48.8;

G1 Z-1.954 C-7133; (加工左旋螺旋槽)

G2 C-7200 Z0 R48.8; (加工過渡圓弧R)

G1 X25.; (移離工件)

G19 C0.; (選擇工作平面,定向主軸到0°)

#11=#11-1.6; (X向進(jìn)給計(jì)算,每層遞減1.6mm)

IF[#11GE16]GOTO10; (X向終點(diǎn)判別)

G107 C0.; (取消圓柱面插補(bǔ))G18; (工作平面選擇)

M24 ; (取消主軸C軸模式)

M98P1;

M30;

3. 結(jié)語

圓柱面插補(bǔ)指令加工封閉雙向回程螺桿,不受螺紋升角影響,把封閉螺旋槽展開成直線進(jìn)行加工,左旋、右旋兩個螺旋槽首尾相切、圓滑過渡,使工件的形狀精度、位置精度得到提高,滑塊在兩個螺旋槽中的運(yùn)動順暢,適用于凸輪、螺桿、油槽及其他異形槽的數(shù)控加工。同時,該方法和程序也可以在帶A軸的加工中心上進(jìn)行加工。

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