[发明专利]基于普通数控车床加工零导程螺旋线变螺距丝杠的方法

说明书

本发明属于金属切削加工领域，具体涉及一种基于普通数控车床加工零导程螺旋线变螺距丝杠的方法。包括如下步骤：数据计算、数控编程与指令设定、自动加工；在数据计算阶段，根据展开图中的螺旋线圈数和轴向增量，按照公式计算出各段螺旋线的导程。根据设计图纸提供的螺旋线坐标值，对工件的特殊螺旋线进行数学处理，使其符合数控车床对螺纹加工指令要求；在数控编程与指令设定阶段，利用FANUC系统G32指令对螺纹分段编程，并将编制的数控车床加工宏程序输入机床，完成检查校验和模拟运行过程。本发明广泛适用于各种变螺距丝杠的加工，并且具有加工刀具简单实用、加工效率连续可靠、加工设备低配置高效能、加工过程低成本高精度的优点。

技术领域

本发明属于金属切削加工领域，具体涉及一种基于普通数控车床加工零导程螺旋线变螺距丝杠的方法。

背景技术

通常，四轴加工中心是加工变螺距丝杠的主要设备，变螺距丝杠工件安装在第四轴上，利用第四轴作旋转运动，同时铣刀沿着第四轴的轴线运动，两种运动的结合，就在变螺距丝杠工件上形成螺旋线。由于第四轴的转动采用数字控制方式，因而可以实现对变螺距丝杠工件的各段螺旋线进行精确加工。但是，遇到螺距槽宽较小的工件时，加工用铣刀容易磨损，加工效率比较低下，同时四轴加工中心自身结构精密、购置价格昂贵、加工成本较高。现有技术中，数控加工变螺距丝杆的方法，或是螺纹展开线大部分为非圆曲线，或是不涉及导程为零的螺旋线，或是采用两套数控系统串联，或是需要对机床的数控系统进行改造，等等，其螺旋线导程单一、数控系统复杂、数控系统改造麻繁、软件系统兼容性差。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于普通数控车床加工零导程螺旋线变螺距丝杠的方法，它能够有效地替代四轴加工中心实现对变螺距丝杠工件的加工，可靠地提高用铣刀对不同螺距槽宽工件加工的适应性和耐磨性。

设计基于普通数控车床加工零导程螺旋线变螺距丝杠的方法，包括如下步骤：数据计算、数控编程与指令设定、自动加工。

在数据计算阶段，根据展开图中的螺旋线圈数和轴向增量，计算出各段螺旋线导程,根据设计图纸提供的螺旋线起点与终点的坐标值，对工件的特殊螺旋线进行数学处理，使其符合数控车床对螺纹加工指令要求。变螺距丝杠的螺纹参数与计算依据：外径Ø30h7，矩形螺纹，右旋，单头，槽宽2+0.1，深度1.3+0.1，螺纹长度43mm。螺纹外观呈不规则变螺距，加工难度较大；变螺距丝杠主要由10段螺旋线构成：螺旋线A有0.5圈，轴向增量为5；螺旋线B有0.5圈，轴向增量为0；螺旋线C有0.5圈，轴向增量为5；螺旋线D有一圈，轴向增量为9；螺旋线E共有6圈，相邻螺旋线之间的轴向增量为4；计算出各段螺旋线导程，根据展开图中的螺旋线圈数和轴向增量，计算出螺旋线的导程值，根据设计图纸提供的螺旋线起点与终点的坐标值，对工件的特殊螺旋线进行数学处理，使其符合数控车床对螺纹加工指令的要求。

在数控编程与指令设定阶段，利用FANUC系统G32指令，对不同螺纹段进行编程，并将编制的数控车床加工宏程序输入机床，完成检查校验和模拟运行过程。在数控编程与指令设定阶段，由于该变螺距丝杠是由10段不同的螺旋线构成，因此只能利用FANUC系统的单行程螺纹切削指令G32，对螺纹分段编程、进行指令设定；单行程螺纹切削指令G32的指令格式为：G32 X___ W___F____，其中，X、W为螺纹终点坐标， F为螺纹导程；根据已知的每段螺纹终点坐标值和计算得到的螺纹导程，填入到G32指令中，获得自动加工程序。

本发明的有益技术效果是：由于在数控编程阶段对各段螺旋线进行逐个分段编程，因而可靠地适应了变螺距丝杠螺旋线导程的变化。同时在指令设定阶段对特殊螺旋线进行的数学处理，因而满足了普通数控车床对螺纹加工指令的要求。本发明还具有以下优点：加工刀具简单实用、加工效率连续可靠、加工设备低配置高效能、加工过程低成本高精度。

附图说明

图1是变螺距丝杠的螺旋线展开图。

图中，1、螺旋线A，2、螺旋线B，3、螺旋线C，4、螺旋线D，5、螺旋线E。