核電導電桿錐管螺紋數控加工

■哈爾濱電機廠有限責任公司（黑龍江 150040）陳喜慶 陳梓萱 年金喜

導電桿是核電轉軸中的重要部件，其一端存在錐管螺紋，錐管螺紋的作用是增大聯接件的接觸面積，從而提高導電率，降低電腐蝕。此種螺紋的加工與普通螺紋不同，需采用專用刀具（1/6錐度錐孔銑刀和1/6錐度多牙螺紋銑刀）進行加工，并采用專用檢查篩規進行接觸面積檢查。多牙螺紋銑刀加工錐管螺紋，不僅可以大幅度提高加工效率，同時使螺紋程序簡化，即只加工一個螺距的螺紋，其他螺紋就可以一并加工完成。錐管螺紋程序的編寫便成為此項研究工作的重中之重。

1.基本情況

核電導電桿材料為銅合金鍛件，錐管螺紋錐度為1/6，深度為70mm，由于是篩規檢查，篩規基準面尺寸φ77.7mm（見圖1），長度為75mm，所以通過1/6錐度計算確定錐管螺紋底端直徑尺寸為65.2mm。

2.主要研究內容

（1）錐孔。首先預鉆φ60mm的孔，然后使用如圖2所示的刀具進行錐孔加工。由于使用的是成形銑刀，則刀具軌跡如圖3所示。刀具軌跡是從預鉆孔中心進退刀，每刀切深為0.5mm，從內圈擴加工到外圈。

圖1 檢查工具

圖2 銑錐孔刀具

圖3 銑錐孔軌跡

（2）螺紋程序。錐管螺紋的螺旋線公式如附表所示。

將附表公式存為*.exp文件，此文件為Siemens NX軟件公式導入格式。公式導入后生成螺旋線，此螺旋線就是刀具中心軌跡，所以通過加工螺旋線，可以得到所需要的螺紋程序，有以下兩種編程方法：①正常加工螺旋線，進行后置處理，此種方法得到的數控加工程序比較龐大，原因在于螺旋線是由成百上千的直線線段擬合而成。②將螺旋線簡化成4條圓弧線，以起點、終點、半徑的方式進行編程，此種方法程序簡潔，易懂易看，且便于檢查。

導入到Siemens NX軟件中的螺旋線為一條樣條曲線，編程時無法用半徑值表示，所以通過簡化功能，使螺旋線簡化成4條圓弧線后進行編程。但是需要對簡化前后曲線的誤差進行分析，看是否滿足精度要求。簡化前后誤差情況如下：

錐管螺紋的螺旋線公式

共100個檢查點，平均距離誤差約為0.007mm，平均角度誤差為0.11°，滿足其精度要求，可以使用。測量4段圓弧的起點坐標、終點坐標和圓弧半徑，便可以編寫這樣一個程序，以FANUC系統為例，程序如下：

程序中N05至N08，圓弧的起點、終點都在X軸、Y軸上。因為是一個螺距的螺旋線，所以每條程序Z值上升1/4螺距，而圓弧CR的增加幅度同樣成等差數列，螺紋軌跡如圖4所示。

圖4 銑螺紋加工軌跡

使用如圖5所示的多牙螺紋銑刀進行加工。實際加工結果表明，主軸轉速為200r/min、進給速度為18mm/s，加工效果最優。

圖5 錐管螺紋銑刀

3.結語

隨著CAM技術的發展，各類軟件也層出不窮，但是往往不能通過通用軟件的編制加工或后置處理程序直接解決錐管螺紋這種非標準工件的加工問題，所以要采取一些特殊方法。用數控機床擬合簡化螺旋線運動進行核電導電桿錐管螺紋加工試驗的成功，是對新工藝新方法的驗證，同時會給企業帶來可觀的經濟效益和社會效益。

[1]于翠華，李樹偉.汽輪發電機轉子槽楔的數控加工[J].上海大中型電機，2014（2）：6-7.