數控車床加工折線繩槽

石家莊科一重工有限公司（河北 050071）吳鵬偉

石家莊工程技術學校（河北 050061）霍秀靜

目前在我國起重行業流行的“折線繩槽”一詞，是指從國外引進的一種適合鋼絲繩多層卷繞的繩槽形式。折線繩槽卷筒最早見于國外利巴斯公司的利巴斯裝置中，其中利巴斯卷筒就是雙折線繩槽卷筒，20世紀80年代引入我國，主要在礦山卷揚機和水工起重機械上應用。近年來隨著我國大中型建筑工程的迅猛發展，起重卷揚裝置采用折線繩槽卷筒的越來越多，這種能使鋼絲繩卷繞整齊排列的折線繩槽卷筒應用越來越廣。但國內少數廠家可以實現折線繩槽卷筒的整體加工，而且都是舊式車床改造的，設備落后生產能力不高。加工的繩槽表面質量不高，繩槽折點一致性差，易出現繩槽紊亂的現象。

折線繩槽的槽形有兩種形式，一種是單折線繩槽，一種是雙折線繩槽。前者為最初的繩槽形式，后者為改進的繩槽形式，目前應用較多的是后一種形式。雙折線繩槽的斜繩槽和直繩槽交替出現，這樣在卷筒表面上就出現了兩個斜繩槽區和兩個直繩槽區。所謂斜繩槽，是指與卷筒母線斜交的繩槽，直繩槽是指與卷筒母線直交或與法蘭平行的繩槽。斜繩槽約占圓周長的20%，直繩槽約占80%。

折線繩槽可以直接在卷筒上加工成形，也可以制成帶有這種繩槽的套，并且做成分體式的。安裝時包裹在光面卷筒上，通過螺栓或焊接與卷筒連接成一體。目前，國外以這種方式使用折線繩槽的卷筒居多。

折線繩槽加工成形可以在車床上，也可以在銑床上實現。車床上加工利用靠模、掛輪裝置或數控等多種方法加工成形。也可以用數控銑床以銑代車加工成形。下面介紹一種折線繩槽卷筒的數控車床加工方案，以卷筒外徑φ380mm、繩槽螺距12.6mm、繩槽半徑R6.36mm、繩槽角度135°/45°為例，如圖1、2、3所示。

圖1 折線繩槽卷筒

圖2 折線繩槽卷筒展開示意圖

1.機床的選擇

折線繩槽卷筒的車削加工，要求機床高精度、高效率、重切削。下面以FANUC數控系統的重型數控車床CK61200為例。主軸箱由110kW的直流電動機驅動，主軸轉速可實現0.63～125r/min分擋無極調速（低速擋）。主軸組件采用以前、后支承的兩支承組件進行軸向和徑向游隙分別調整，其軸向和徑向剛度強、精度高。進給系統采用FANUC伺服電動機、高精度滾珠絲杠、雙牙棒斜齒輪齒條傳動機構，精度高，傳動準確。刀架由大刀架、橫刀架、上刀架和刀排組成，強度好，可有效緩解折線繩槽強力切削過程中的振刀問題。尾座由上、下兩體組成，剛性好、承載能力好。

圖3 繩槽詳圖

2.數控加工方案的確定

如圖2所示，折線繩槽卷筒上的一圈360°繩槽，由0～135°直槽、135～180°斜槽、180～315°直槽、315～360°斜槽組成，每一段斜槽都可看作是一段螺紋來加工。確定螺紋的參數，每一段螺紋的位移L=6.3mm，每一段螺紋的導程 F=6.3×360/（180－135）=50.4mm。

此情況使用加工螺紋的G32指令更為方便些，指令格式G32X（U）__Z（W）__F__Q__。式中：X、Z為絕對尺寸編程時螺－紋的終點坐標；U、W為增量尺寸編程時螺紋的終點坐標；F為螺紋導程（若為單線螺紋，則為螺紋的螺距）；Q為螺紋起始角，該值為不帶小數點的非模態值，即增量為0.001°；如起始角為180°，則表示為Q180000（單線螺紋可以不用指定，此時該值為零）；起始角Q的范圍為0～360000之間，如果指定了大于360000的值，則按360000（360°）計算。

卷筒加工時需要從圖樣第一圈繩槽的前一圈起刀，落刀于圖樣最后一圈繩槽的下一圈。此時卷筒兩端用來焊接卷筒擋邊的φ370mm寬15mm止口，加工時可以起到進刀槽、退刀槽的作用。折線繩槽的詳細下加工路線：首先將刀具移到圖4所示軸向位置，徑向移到指定切深。卷筒上的繩槽圈數為630/12.6＝50圈，假設此處及另一端各多加一圈折線繩槽，使用加工兩條斜槽的指令：

圖4 進刀示意圖

由于50圈繩槽上折線的折點一致，重復上述兩條指令50＋2=52次，即可完成一次完整走刀，其中中間的50次即形成50圈繩槽路線。

加工線路原理：G32加工斜槽，但是它是從135°才開始加工的，于是在它0°～135°等待加工斜槽時就加工了直槽部分。

3.數控程序的編制

主程序

子程序

4.結語

以上程序僅為加工折線繩槽的一次走刀，可以調整吃刀量重復編寫該程序。也可以利用宏程序控制切削時的吃刀量，來完成加工。此卷筒為右旋折線繩槽卷筒，這種方法同樣可以編制左旋折線繩槽卷筒。這種方法只適用于有退刀槽的擋邊為焊接的卷筒。利用數控車床加工出來的折線繩槽，由于是數控系統控制繩槽折點，一致性好，不會出現折線繩槽紊亂的現象。