NX在變距螺桿建模及加工中的應用

張洋揚

（廣州市工貿技師學院，廣州510425）

0 引 言

變距螺桿在機械傳動中應用廣泛，其螺距一般以數學公式表述，圖1所示螺桿零件的基本參數為：1）螺桿右旋；2）螺桿總長L=330 mm=S1+S2，總圈數N=4；3）長度97.87 mm為等速段，螺距S1=60n1；4）長度232.13 mm為變速段，螺距S2=9285×n2-26.14×sin(180×n2/2.5)[1]。

根據螺桿基本參數，此螺桿的螺旋面為一圓球沿等螺距、變螺距螺旋曲線滾動而形成的三維空間曲面。下面選用NX軟件的掃掠體、可變引導曲線等特殊功能，探究其曲線、曲面的創建及編程方法。

1 螺桿公式曲線建立

在NX中根據數學公式創建規律曲線時，均需將表示曲線的公式轉換為參數方程，并建立相應的表達式。在NX表達式中，一般定義t為系統變量，數值類型為恒定，取值范圍默認為0～1之間的連續數[2]。可通過建立變距螺桿的參數方程結合軟件規律曲線功能以實現曲線點的密化。

1）等變距螺旋線表達式建立。根據等變距螺桿參數與圖1相關尺寸，螺桿變量采用角度控制，設等速段螺桿圈數為a（a=圈數×360×t），可得在直角坐標系中螺桿等速段螺距參數方程及取值范圍為：

式中，a≤1.5×360。

設變速段螺桿圈數為b=圈數×360×t，螺桿變速段螺距參數方程及取值范圍為：

式中，0≤b≤2.5×360。

在NX表達式對話框中建立等螺距、變螺距螺旋線變量及參數方程，變速段螺旋線涉及與等速段螺旋線的銜接，需對實際坐標值進行反向處理，具體如圖2所示。

2）規律曲線創建。規律曲線是指X、Y、Z坐標值按設定的規則變化的樣條曲線，其主要通過改變參數來控制曲線的變換規律[3]。

2 實體掃掠建模

使用掃掠體命令可沿路徑掃掠實體，掃掠體可以控制工具相對于路徑的方向，還可以從目標體中減去掃掠工具或將目標體與掃掠工具相交。

1）螺桿基本體創建。等變距螺桿的主體部分由φ66圓柱體與φ26、φ15.1孔組成，可使用“旋轉”命令一次完成。

應用【旋轉】命令，在X-Y平面繪制草圖（如圖4），并指定X軸為回轉軸，完成旋轉特征創建。

3 曲線驅動加工

NX軟件中可變軸引導曲線是多軸工序下可變輪廓銑中新增的一種驅動方法，其切削模式由一個或兩個引導曲線驅動，刀路可以恒定量偏移單一引導對象，也可以是多個引導對象之間的變形，刀軸支持3D曲線，也支持夾持器避讓和刀路光順，主要用于底切、雙觸點等復雜形狀的精加工工序。通過分析螺桿型面特點，適合選用兩個引導曲線驅動的加工策略，通過設定不同的刀軌等參數完成螺桿型面的粗、精加工，具體操作如下：

4）刀軸、刀軌等參數設置。

5）刀路生成與切削校驗。在【操作】選項中單擊【生成】，軟件自動計算并生成加工刀路，如圖11所示。單擊【確認】，在3D仿真模式中設置仿真加工毛坯為部件的偏置、偏置距離為1，對刀路進行切削仿真加工，如圖12所示。

4 結 語

通過等螺距、變螺距曲線作為引導的掃掠體實現了變距螺桿的三維精確建模。結合引導曲線驅動的多種加工策略使加工刀具路徑光順、切削過程無抬刀，有效提高了加工效率與質量，為同類零件的建模與編程提供了新的參考。