經濟型數控車床加工異形螺旋槽螺紋

淄博市技師學院（山東 255202）張朝輝

圖1所示實物圖是我院實習教學中給某工廠加工的一件外協產品，名稱為輸料螺旋軸，是某機器上運送物料的一個部件，材料為鑄造鋁合金。從整體上看為錐螺紋，且是一個左旋螺紋，并且螺旋槽的形狀比較復雜，螺旋部分長度為550mm，加工時剛性較差，需要低轉速小吃刀量進行，螺旋槽結構由三段圓弧和一條直線段構成，屬于異形螺紋類，普通機床上是無法加工的。而且數控車床上沒有可以直接引用的螺紋加工代碼，因此難點在于程序的編寫和刀具的選用。

1.加工程序分析

數控加工的編程思路在于對零件輪廓的準確描述，因此對于此螺紋編程重點在于怎么對螺旋槽的形狀進行準確地描述，因為沒有可以直接引用的螺紋加工代碼，所以使用G32代碼進行宏程序編程，（以R4mm圓弧為例說明）來加工該零件。如圖2所示。

圖1

圖2

由圖2可知R4mm圓弧上的點的坐標是變化的，怎么計算呢？假設我們給定一個螺紋的起點A，那么就可以得到R4mm圓心的坐標B（可以認為是固定的）。依次類推可以得到R5mm、R25mm的圓心坐標C、D。畫圖計算R4mm對應的起始角，使用圓方程可以計算圓弧上任意一點的坐標。比如A點#3=COS[#1] ＊4（#1起始角，#3代表X值），將圓坐標系轉換為工件坐標系。例如#3=COS[#1]＊8+94.688（R4mm圓心處的直徑）；A點Z值#2=SIN[#1]＊4，轉換后#2=SIN[#1] ＊4-593.575（R4mm圓心處Z方向坐標）。以上為R4mm圓弧在起點處的坐標計算，再計算出對應的終點坐標，用G32指令連接起點和終點。則完成R4mm的宏程序編寫，程序如下：

R4圓弧的部分程序（精加工程序）：

加工R4mm圓弧時考慮到工件的精度并不高，以及我們學院的實際情況，我們使用了手工刃磨的高速鋼的刀具加工該零件，同時還考慮刀具與工件干涉情況，因此采用如圖3所示三把車刀進行粗精加工（也可以購買標準刀具）。

圖3

以上程序單獨加工了R4mm圓弧，其他圓弧與直線段則仿照此程序編寫。因為螺旋槽較深，不宜直接進行精加工，因此先粗車去除大部分余量，再精加工。粗加工R25mm圓弧的輪廓進時要注意余量的控制（見圖4），刀具使用半徑為R4mm的圓頭車刀，采用修改刀具損耗值的方法進行加工，部分程序如下：

R25mm精加工程序：

圖4

2.加工效果分析

使用這種宏程序編程的方法很好地解決了經濟型數控車無法加工異形大螺距螺旋槽螺紋零件的問題，加工時間20h左右，在加工過程中，一人可開多臺數控機床，節約了人力和物力，加工效果較好。