[发明专利]一种使用数控机床加工卷筒绳槽的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种卷筒绳槽加工制造方法，特别是一种使用数控机床加工卷筒绳槽的方法。

背景技术

港口集装箱起重机的生产过程中的一个关键工序就是大型卷筒绳槽的加工。例如，上海振华港机的港口集装箱起重机目前占全球市场份额的70％，05年完成23亿美金销售收入，但仍供不应求。目前振华港机有近20台大型普通车床几乎是一年365天24小时不停地在加工，其产量仍不能满足需求，多达30～40％的绳槽加工任务需要外协。如图1所示，卷筒绳槽其实质上是一种异型螺纹，这种螺纹的截面形状是三段圆弧相切组成，即：在一个螺距宽度的范围内，整个螺纹截面底部是一个较大的圆弧，在圆弧两端高处和卷筒表面衔接部分分别是两段较小圆弧，小圆弧一端和大圆弧相切，另一端和卷筒表面相切。这种卷筒用于卷绕大型起吊设备的钢缆，钢缆的截面是圆形，因此对应绳槽的底部形状显然应该是圆弧；同时为了防止钢缆在受力时碰到尖锐物体磨坏，绳槽顶端和卷筒表面连接部分用圆弧倒角平滑过渡。根据经验，卷筒绳槽的加工用成形刀是不可能完成的，而传统的手工车削绳槽螺纹的加工方法是用R圆弧形车刀，靠人工通过小拖板架刀，从头至尾车一次螺纹，向左或者右架一刀，再车一次螺纹，直至把圆弧螺纹的形状全部车削出来，车削过程中需要不断地用样板卡量，以校正架刀的量。车削一个完整的螺纹，需要架刀多达150次至200次，缺点是效率低、危险性高、精度差，而且废品率较高，增加了制造成本。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种使用数控机床加工卷筒绳槽的方法。

技术方案：本发明公开了一种使用数控机床加工卷筒绳槽的方法，包括以下步骤：

步骤(1)，设垂直于工件截面水平表面的方向为X向，平行于工件截面水平表面的方向为Z向；

步骤(2)，装夹工件毛坯后先用外圆车刀粗车一次工件毛坯外壁，使得工件毛坯在全长范围内工件毛坯的卷筒外径公差在0.5毫米以内；

步骤(3)，换圆形车刀。

步骤(4)，首先将机床退回原点，然后开始对刀，以圆形车刀片的前端碰到卷筒毛坯表壁处的X坐标为X方向加工原点，在卷筒表壁上测量出需要加工的Z向范围，并以靠近车床尾架那一侧的起点作为Z方向加工原点，将车刀移动到所述X方向和Z方向原点构成的起始点；

步骤(5)，将车刀按X方向切削一层直到绳槽边缘，并留下加工的余量，根据加工经验此余量通常设置在0.5～1mm左右；

步骤(6)，在Z方向上进刀，并重复步骤(4)，直到切削到绳槽底径位置，并留下加工的余量，根据加工经验此余量通常设置在0.5～1mm左右；

步骤(7)，从绳槽圆弧的一侧定点开始精加工，每加工完一刀后，返回步骤(4)所述起始点，然后根据加工方向，将当前Z坐标加上或减去(如果从正向往负向加工则减，如果从负向往正向加工则加)精加工每刀偏移量得到下一刀加工起点的Z坐标，根据加工经验此精加工偏移量一般在0.2-0.6mm左右；在得到每一刀的Z坐标后，根据车刀圆心和绳槽圆心的距离以及过车刀圆心的水平线和过绳槽圆心的竖直线距离直角三角形，计算新的Z位置的X向深度，以此坐标开始新一刀的加工；

步骤(8)，重复步骤(7)，沿绳槽底部曲线直至加工到绳槽的另一侧顶点，得到所述的卷筒绳槽。

本发明步骤(1)中，以主轴编码器零点信号为触发标志，将主轴以一个标准速度旋转一圈的时间设定为标准值。如果实际加工时主轴速度和标准速度不一致，那么可以通过实际速度与标准速度的比值和标准时间值得到实际旋转一圈所需时间，进一步可以得到实际旋转一个角度所需时间，通过控制主轴运动时间控制主轴的旋转角度。例如以S(rpm)的转速为标准转速，那么以这个标准转速旋转一圈需耗时T(s)，将时间T设定为标准时间。如果实际加工中的主轴转速为A(rpm)，那么实际旋转一圈所需时间为A*T/S，旋转30度角所需时间为(30/360)*(A*T/S)。

本发明步骤(6)中，每层新深度第一刀分两次到达目标深度。

本发明使用了所谓包络法加工卷筒绳槽，即装夹完成后，先用圆形车刀一层一层粗车出绳槽底径形状，保留一定的余量，再经过精加工步骤用圆形车刀去掉余量，包络出精确的绳槽形状。