在数控车床上加工大导程多头蜗杆

机械 制造 田县城 等 在数控 车床上加 工大导程 多头蜗杆 在数控车床上加工大导程 多头蜗杆 田县城 徐廷康 张红军 常州市欧凯数控 机床 有限公司 江苏 常州 2 1 3 0 0 4 摘要 介绍 多头蜗杆的加工方法 对在数控车床上加工蜗杆 如 何选 用蜗杆 车刀和蜗杆加 工 宏程序编制进行 了阐述 并给出应用实例 宏程序在数控车床上车削大导程蜗杆值得推广 关键词 大导程蜗杆 数控 车床 宏程序 中图分类号 T G 5 1 9 1 文献标志码 B 文章编号 1 6 7 1 5 2 7 6 2 0 1 3 0 2 0 0 3 9 0 2 Pr o c e s s i n g W o r m o f La r g e M ul t i pl e He a d s i n CNC La t he T I AN Xi a n C h e n g XU T i n Ka n g Z HANG Ho n g J u n Ch a n g z h o u Ou k a i CN C Ma c h i n e T o o l C o L t d Ch a n g z h o u 2 1 3 0 0 4 C h i n a Ab s t r a c t T h is a r t ic l e d e s c r ib e s t h e p r o c e s s i n g me t h o d o f mu lt i p l e h e a d s wo r m i n t h e CN C la t h e t h e s e le c t i o n o f t h e wo r m t u rni n g t o ol an d ma c r o p r o g r a mmi n g o f mac h i n i n g wor m an d giv e s ou t e x amp l e s CNC t u r n in g wor m o f l a r g e l e a d a n d ap p l ic a t ion mac r o i n t he h i g h s p e ed lat h e i s wo rth y t o be p o p ua r i z e d ke y wo r ds wo r m o f lar g e le a d CNC la t h e ma c r o pr o gr am 0 引言 近年来由于数控设备的推广运用 普通车床加工 正 在逐步被数控车床替代 在数控车床上对于大模数的多 头蜗杆的加工就是个难题 因为此类零件螺旋槽加工深 度大 切削力大 所以很容易会出现扎刀 解决多头蜗杆 车削问题除了解决刀具问题 还要解决编程进刀问题 如 何实现左右分层进刀加工的问题 本文结合生产实际 给 出了多头 大模 数蜗杆 的粗 加工 和精 加工 的工 艺和参考程 序及加工 方法 多刀 自动循环粗加工螺旋槽 图 I 左右分层切削示例 1 多头蜗杆加 工方 法的选择 2 蜗杆 车刀的选用 蜗杆和梯形螺纹具有相同的特点 两者的螺旋槽比较 深 但多头蜗杆又具有导程大的特点 所以在选择切削方 法上 车削一般小模数三角螺纹的直进法是根本行不通 的 车削时刀具的三个刀刃同时参加切削就会出现 闷 车 扎刀 和打刀的情况 采用斜进法加工是梯形丝杠 的常用方法 采用此方法编程较方便 一般采用螺纹固定 循环指令 G 7 6即可 蜗杆的齿型角是 4 0 是个非标的角 度 G 7 6固定循环 中没有这个牙型角 如果 使用接近的 3 O 加工 在加工过程中 刀具不可避免地三个刃同时会碰到 工件 还有切槽法和阶梯法这些都是普车上常用的车削 方法 在数控车床上采用左右分层切削法是车削蜗杆的 较合理和高效的加工方法 这种方法见图 1 所示 刀具 在槽的分层上根据刀具刀尖的宽度进行合理布置 用多刀 进行加工 去除一个层面的材料 分多层去除螺旋槽内的 材料来实现粗车 采用这种方法对于编程要求较高 只能 采用变量编程 即宏程序编程 利用改变变量来实现分层 蜗杆车刀材料有两种 一种是高速钢车刀 另一种是 硬质合金车刀 通常采用高速钢材料的刀具 高速钢车刀 材料不耐高温 高于 5 0 0 温度刀具材料就碳化了 所 以 这种刀具只能用于低速车削加工 生产效率非常低 但高 速钢车刀锋利 切削较平稳 可以获得较高的表面光洁度 所以 蜗杆的精加工常采用高速钢成形车刀 硬质合金车 刀可以实现高速车削螺旋槽 前提条件是车刀不能三面同 时接触工件 在数控车床上 采用宏程序编程实现了左右 分层切削 解决了这个难题 所以就使得在数控车床上采 用硬质合金车刀粗车蜗杆成为可能 硬质合金蜗杆车刀 可以高速车削螺旋槽 当工件直径 导程越大时 可获得的 线速度越高 生产效率明显提高 蜗杆的粗 精加工均可 选用蜗杆车刀 但实际生产中 蜗杆粗车采用硬质合金车 刀更多些 粗车蜗杆车刀刀尖角要磨小些 如图2所示 图中 为蜗杆的螺旋升角 蜗杆车刀的刀尖角 3 8 应 小于蜗杆的齿形角 4 0 通常高速钢刀具切削速度可 作者简介 田县城 1 9 8 4 一 男 江苏徐州人 专科 研究方向为数控机床设计和装备制造 Ma c h i n e B u i l d i n g日 Au t o m a t io n J u n 2 0 1 3 4 1 2 3 9 4 0 5 3 3 9 机械制造 田县城 等 在数控车床上加工大导程多头蜗杆 选 为 3 0 8 0 m m i n 切削深度 0 1 0 1 5 mm 5 图2 硬质合金蜗杆车刀 3 蜗杆加工宏程序的编制 宏程序是指含有变量的子程序 J 调用宏程序的 指令称为 用户宏程序指令 或宏程序调用指令 宏程序 的程序本体中含有变量 变量的值是可以通过宏指令来进 行赋值和计算的 所以程序执行形状较灵活 可以执行一 些有规律变化的动作 蜗杆螺旋槽的分层采用变量控制 每个层内的排刀也是由变量控制 从而实现了规律控制 3 1 宏程序编制实例 图 3 所示为零件蜗杆轴 蜗杆部分尺寸如图所示 图 3 蜗杆轴 蜗杆粗 车程 序 为 欧凯 9 9 8 T D系统程序 程序说 明 0 0 0 0 8 蜗杆粗车程序 G 9 8 分进给 T 0 1 0 1 换蜗杆粗车刀 S 5 0 M3 F 1 0 0 主轴转 速 5 0 r mi n G O Z 2 0 加空刀导人量走刀蜗杆 z向起点 X1 0 0 起刀点 1 8 8 蜗杆齿高 2 2 5 5 齿根槽宽 W 2 7 8 8 总齿厚 留 0 2 3 8 x 2 O 4 7 6 m i l l 加工余量 3 2 3 刀头宽度 WHI L E 1 G E 0 D O1 控制层切削数 齿高每次递减分层 4 1 2 5 8 4 齿根 圆为 5 8 4 n l m 5 1 T A N 2 0 2 2 螺旋槽轴向在每个层上的宽 度尺寸 WH I L E f 5 GE 3 D O 2 每层槽 宽减去切削宽度 C O X1 0 0 Z 一 2 0 走 刀到循环起点 6 一1 0 5 一 样 3 2 Z轴向右边移动 G O Z 6 走刀到蜗杆轴向右端起点 G 9 2 X 4 Z 9 0 F 7 5 3 9 6 J O K O L 6 单 一循环车蜗杆 导程为 7 5 4 0 3 9 6 m m 头数为 6头 7 一1 0 5 一 3 2 Z轴向左边移动 G O Z 7 走刀到蜗杆轴向左端起点 G 9 2 X 4 Z 9 0 F 7 5 3 9 6 J O KO L 6 单一循环车蜗杆 导程 为 7 5 3 9 6 mm 头数为 6头 朽 一 样 3 每层槽宽减去切削宽度 作为下一步的槽宽 E ND 2 控制单层螺旋 宽切削结束 1 卜0 1 每次切削深度 0 1 mm E ND 1 螺旋槽深度切 削结束 G O X 8 0 Z 1 0 回到换刀点 M 0 2 程序结束并返 回开头 蜗杆精车程序为 欧凯 9 9 8 T D系统程序 程序说 明 0 0 0 0 9 蜗杆精车程序 G 9 8 每分进 给 T 0 1 0 1 换蜗杆精车车刀 S 2 0 M3 F I O 0 主轴转速 2 0 r m i n G O Z 一 1 0 加空刀导入量走刀蜗杆起点 X1 O 0 起刀点 c 下转第 5 3页 h t t p Z Z H D c h i n a j o u ma 1 n e t e l l E m m l Z Z H D c h a i n a j o u r n a 1 n e t c n 机械制造与自动化 机械制造 李艺 等 带有成形工具头的超声抛光变幅杆研究 4 总结 超声自动抛光是解决现在模具内腔的抛光瓶颈问题 的有效方法 由于要加工各种不同形状的模具凹槽 当凹 槽形状变化时 就需要更换与之相对应的成形工具头 因 此带有成 形工具头 的变幅杆 的设 计就成 为设 计整个 超声 自动抛光设备的关键技术之一 成形工具头的尺寸和形 状千变万化 本文将它们统一简化为圆柱形 通过有限元 分析方法研究 了当工具头 的材料 直径和长度不 同时对整 个变幅杆纵振频率的影响 研究结果表明在工具头尺寸 相比变幅杆很小的情况下 更换不 同材料 不同长度和不 同直径的工具头对于整个变幅杆的纵振频率的影响小于 1 同时通过一个具体的应用实例表明 在超声 自动抛 光设备中更换小型的成形工具头对于整个变幅杆纵振频 率的影响可以忽略不计 因此设计研发可以更换成形工具 头的自动化超声抛光设备是可行的 参考 文献 1 宋红文 夏季 刘继光 模具型腔表面振动抛光新 技术 的研究 J 轻工机械 2 0 0 5 3 8 5 8 7 2 马立 李艺 超声抛光 的理论模型 和试验分析 J 机 械制造 与 自动化 2 0 0 9 6 3 7 3 9 3 潘晓斌 雷天才 周 林 等 成型模 具 中高精 度 凹模 的电火花 加工 J 机床与液压 2 0 0 1 3 9 2 0 3 2 3 3 4 A C u r o d e a n J G u a y D Ro d r i g u e e t a 1 U l t r a s o n i c a b r a s i v e 一 m a c h i n i n g w i t h t h e r mo p l a s t i c t o o l i n g J 1 I n t e r n a t i o n a l J o u r n a l o f Ma c h i n e T o o l s Ma n u f a c t u r e 2 0 0 8 48 1 5 5 3 1 5 61 5 林仲茂 超声变幅杆的原理和设计 M 北京 科学出版 社 1 9 8 7 6 Z h a o Mi n g L i Y j K a o H a i t a o D e s i gn a n d D y n a m i c A n a l y s i s o f h o r n f o r U l t r a s o n i c p o l i s h i n g J A p p l i e d M e c h a n i c s and Ma t e r i a l s v 1 2 1 1 2 6 P 2 6 1 9 262 3 2 0 1 2 F r o n t i e r s o f Man u f a c t u r i n g a n d D e s i g n S c i e n c e I I 7 曹凤 国 超声加工技术 M 北京 化学工业出版社 2 0 0 5 8 翁雷 郑子文 李圣怡 超声研磨工具 的有 限元优化设计 J 航空精密制造技术 2 0 0 8 4 4 3 1 0 一 l 4 收稿 日期 2 0 1 2 0 5 0 7 上接第 4 0页 l 0 2 4 4 测量蜗杆的加工余量 测量的法向齿厚 s n的值 通过 公式 S n C O S 2 0 S x换算成轴 向齿厚 s x 通过公 式 S x 一 6 1 6 1 2 减去 厚度后 的值除 以 2 便是左右侧边 的精加工余量 0 4 8 8 2 0 2 4 4 舵 O 定义加工侧面的轴向吃刀量初值 WH I L E 2L E I D O I 判别侧面吃刀量是否进给加工完成 G O X 8 0 Z 一 1 0 走刀到蜗杆车削起刀点 8 一 1 0 2 蜗杆轴向起点 车削右侧面 G O Z 8 走刀到蜗杆轴向右侧面起点 G 9 2 X 5 8 4 Z 9 0 F 7 5 3 9 6 J O K O L 6 蜗杆右侧槽面 单 一循 环车蜗杆 导 程为 7 5 3 9 6 m m 头数为 6 头 鹕 一 1 0 一 舵 蜗杆轴向起点 车削左侧面 G O Z 9 走刀到蜗杆轴向左侧面起点 G 9 2 X 5 8 4 Z 9 0 F 7 5 3 9 6 J O K O L 6 蜗杆左侧槽面 单一循 环车蜗杆 导 程 为 7 5 3 9 6 m m 头数为 6头 舵