在四轴加工中心上用宏程序加工变螺距螺旋槽技术

1 引言

　　在实际机械设备及其零部件中，变螺距螺旋槽类零件十分常见，尤其在传送机构中，变螺距螺旋槽起着改变传送速度的作用。变螺距螺旋槽的加工品质的好坏严重影响着其在机械结构中所起的作用，因此对其加工精度、加工质量有较高的要求。应用CAD/CAM编程软件进行变螺距螺旋线建模加丁的做法一般比较复杂，而且加工效率较低，其中很重要的原因足每当螺旋槽零件的参数变化时，需要加工的变螺距螺旋槽都必须重新构建三维图形后再进行CAM软件构建图形并设置加工参数进行加工此时CAM软件所生成的程序是以逐点计算的方式产生，其加工路线与宏程序编程相比大大增加，从而使机床运行的时间相应增加。我们尝试应用数控宏程序进行变螺距螺旋槽加工取得了理想的效果，宏程序的编程依据是螺旋槽函数关系式，每当螺旋槽零件的参数变化时，只要对应改变宏程序的关系式就能使旧程序变成新程序．快捷地进行加工。实践证明宏程序不仅可以进行普通函数曲面的轮廓加工，还可以完成复杂形状的三元函数曲面编程加工，如椭圆球体曲面加工的程序和变螺距螺旋槽曲面等。

2 工艺分析

　　在四轴加工中心上加工普通螺旋槽时，用A轴和X轴的联动进行铣削，A轴旋转360°，铣刀沿X轴进给一个螺距，程序较为简单。但对于变螺距螺旋槽，其加工程序就较为复杂。所谓变螺距螺旋线就是相邻螺距不等的螺旋线，如图1所示，相邻螺距不等等的螺旋槽．起始螺距L₀=10mm，终止螺距L₅=50mm，螺距变量△L=10mm。

　　如图2所示，相同螺距沿圆周展开为一直线段，每个螺距展开直线段斜率都不同。对于此类变螺距螺旋线在四轴加工中心上编程加工较简单。即A轴每进给360° ，铣刀沿爿轴进给相应的螺距就可以了。

　　虽然也达到了变距的目的．但是各螺距斜率不同，在相邻螺距连接处斜率急剧变化。这种相邻两螺距问斜率的突变会造成被传送物料在途经两螺距连接处挤压力及速度急变，进而造成传送机构振动。采取在两螺距连接处作圆弧或折线过渡，虽然可以削弱传送速度在连接处的急变，但相邻两螺距间的斜率仍然不是渐变。

　　通过分析上述变螺距螺旋槽町以看出，同一螺距内各点的斜率相同，只有在两螺距交点处出现斜率突变。如图3，为渐变变距螺旋线沿圆周展开图，横坐标为螺旋线沿圆周展开后长度，纵坐标为变螺距螺旋线轴向长度，纵坐标实际是一条抛物线；这种螺旋线在同一螺距内各点斜率不同呈渐变规律。此种变距螺槽在机械设备及其零部件中常用于物料传送；其螺杆做匀速旋转，物料在螺旋槽各点所受挤压力及速度是渐变的，没有突变，在传送过程也较为平稳。

　　此类变螺距螺旋线的加工相比普通螺旋槽加工较为复杂，如果使用CAM电脑软件编程生成程序，再通过RS232串行口将程序传送至机床加工的方式，则在使用CAM电脑软件编程来生成程序前，需要通过CAD软件进行变螺距螺旋槽的三维建模，把槽内的每一个曲面都转化计算成无数的点，加工的轨迹将会走过所有的点，程序量庞大。所以在CAD/CAM电脑软件进行变螺距螺旋槽内各曲面建模造型，其建模一般比较复杂，要求操作者对软件的熟练程度较高，特别是对于不同直径、不同螺距或不同的螺距变量，还必须重新建模，效率低且容易出错；同时这种加工方法在进行大批量数控加1：时每加工一个零件的变螺距螺旋就要传送一次，生产效率更低。