基于UG螺旋上升面加工及其加工工藝分析

摘 要：螺旋面加工一直是數控加工中的一個難以加工的點，在本次設計中首先對螺旋上升面的工序進行分析，然后運用UG軟件對螺旋上升面進行加工模擬，驗證了加工工藝分析的正確性。

關鍵詞：UG螺旋；加工工藝；分析

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.10.054

0 引言

螺旋面在工業領域中應用的越來越多，如螺旋輸送機、螺桿泵、螺紋等。基于現代工業中變螺距螺旋面的廣泛應用，變螺距螺旋面已發展為推動社會現代化建設必不可少的一項技術與科技。如何可靠、高效、經濟地加工出變螺距螺旋面也成為了當今工業社會發展的迫切需要。雖然目前很多的企業和個人在此項目上做過諸多的研究，但現實效應并不太理想。由于變螺距螺桿的工藝性能差，現在應用最廣的是普通加工，費事費力，經濟性差。此設計選題為螺旋面加工技術分析與研究，旨在總結前人科研與實驗的基礎上，系統的認識變螺距螺旋面的結構特點和加工的技術難點，提出可行的加工方案，節約生產時間和制造成本，從而最大限度地提高經濟效益。

1 螺旋加工研究現狀

變螺距螺旋面的加工在國內外都是一個很難的話題，由于加工設備的限制，很難保證螺旋面的加工精度，而且我國的機床普遍加工精度不高，因此造成了螺旋面的加工主要依靠進口。目前，變螺距螺旋面上只能在專用機床上加工，對于普通機床或者數控機床沒有加工變螺距螺旋面的能力，在一般的數控機床上只有變螺距螺桿機指令，但是對于均勻變截面的變螺距螺旋面、變加速度、等加速期的螺旋線的組合都無法加工出來。 對于變螺距螺旋面的加工，我國現在主要依靠現有工人的加工經驗，所以很難保證其加工精度，因此對于變螺距的加工是一個急需解決的難題。

隨著科學技術的不斷進步，工業設備的自動化水平不斷提高。數控機床作為一種重要的加工設備，它的自動化水平也在不斷提高，故障發生率得到極大改善，但是其管理方式還是不夠智能化，面對現代社會日新月異的技術發展和革新，在高效、經濟、環保的企業理念下，愚笨的傳統加工方法必定面臨著被淘汰的危機。現代加工方法順應而生。其中，相對于多坐標聯動加工法和車削中心法，數控加工法憑借其制造成本低廉、加工自動化程度高和加工精度高。因此，數控技術必然成為變螺距螺旋面加工的未來主導技術。

2 螺旋面的工藝分析

從該零件圖可以看出，該螺旋上升面由曲面、上下表面、外徑為60mm和內徑為30mm的直徑組成，其表面粗糙度Ra值為6.3um。未注公差尺寸按GB1804-M，熱處理，HRC25-35，未注粗糙度部分光潔度按Ra1.8，毛胚尺寸ф62mmx60mm。

從圖1可以看出這個零件圖主要是由圓柱面和螺旋面組成，因此從加工分析來看最主要的是解決螺旋面的加工，首先加工的也是螺旋面，然后再對圓柱體進行加工。

3 螺旋上升面加工

UG NX CAM模塊加工零件一般操作流程： 零件建模→工藝方法→創建程序、幾何體、刀具、方法→創建操作： 設置驅動、刀軸、投影矢量、切削參數、非切削移動等→生成刀軌。

螺旋上升面的表面加工采用數控五軸對其進行加工，具體操作步驟如下：

（1）首先創建其可變軸曲面輪廓銑操作，創建刀具，填好刀具的參數。

（2）創建工序，并在其里面選擇好創建的刀具，驅動方法可以選擇“曲面”方法，然后選擇驅動幾何體、切削方向根據加工方向進行選擇、材料反向根據加工方向進行選擇、切削模式采用反復、步距設置為殘余高度、殘余高度選擇0.2mm。

（3）選擇刀軸方向，如圖所示。刀軸選用“側刃驅動體”，并且設定其選擇刀軸方向。

（4）選擇投影矢量方向。投影矢量方向為“垂直于驅動體”。

（5）設置切削參數。最大步長為刀具直徑的20%。

（6）設置非切削參數。采用可變軸曲面輪廓銑進行曲面精加工，驅動方法選擇“曲面”方法，刀軸方向為“遠離直線”，投影矢量為“垂直于驅動體”，刀具采用D10R2 圓角刀。

安全平面設置是處理之前必須考慮的一個過程安全問題。因此，在加工坐標系確定后，采用偏置平面設置安全平面，如圖所示。要創建葉片幾何形狀的加工是必要的，創建幾何體創建子組件的幾何和空白的幾何形狀，因為組件模型開始完成，指定的組件的幾何形狀是容易的，指定的空白幾何身體可以用來偏見的方式來解決空白的幾何問題。在這種情況下，設置了“0.5”毫米的偏差參數，作為加工仿真的精密加工余量。

4 結論

在本次設計中，首先是對螺旋上升面的毛坯進行選擇并確定其毛坯的形狀和尺寸，這樣在加工工件就可以知道用什么機床加工，怎樣加工，加工順序的選擇以及加工的基準等，因此，工件加工工藝規程的制定是至關重要的。

在本次設計中首先對螺旋上升面的工序進行分析，然后運用UG軟件對螺旋上升面進行加工模擬，驗證了加工工藝分析的正確性。

參考文獻：

[1]陳宏鈞.實用機械加工工藝手冊（第三版）[M].北京：機械工業出版社，2009.

[2]王先逵.機械制造工藝[M].北京：機械工業出版社，2001.

[3]高航.基于UG的CAD/CAM技術[M].北京：清華大學出版社，2005.

[4]曹巖.UG NX4數控加工實例精解[M].北京：機械工業出版社，2007.

[5]螺桿鉆具研究及應用[M].石油工業出版社，2001（03）.

作者簡介：丁科（1978-），男，教師，技師，研究方向：機電類。