變導(dǎo)程螺紋在一些行業(yè)中應(yīng)用極廣,但在生產(chǎn)加工中存在較大的技術(shù)難度,傳統(tǒng)的加工方法通常有兩類:一是在銑床上采用手工加工的方法完成,精度低、勞動強度大、效率低,且經(jīng)常出現(xiàn)廢品;二是在臥式車床進給系統(tǒng)中增設(shè)一套輔助裝置(凸輪變速機構(gòu))實現(xiàn)變速加工,雖然能保證精度,但所需技術(shù)難度較大,設(shè)計成本較高,調(diào)變距增量較麻煩,且不利于推廣應(yīng)用。而現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)有強大的宏程序功能,用戶宏功能的變量運算可提高數(shù)控車床的加工能力。
經(jīng)筆者多年的經(jīng)驗和實踐探索,已確定了一種可變導(dǎo)程螺紋加工的編程方法,很方便地解決變導(dǎo)程螺紋的技術(shù)難點。本文以華中數(shù)控世紀(jì)星HNc一21T的數(shù)控車床為例對編程進行探討,為生產(chǎn)中解決變導(dǎo)程螺紋加工提供參考依據(jù)。
變導(dǎo)程螺紋是相鄰螺距不等的螺紋,其內(nèi)槽表面是一個螺旋面(如圖1所示),加工時車刀運動軌跡是一條螺旋線,沿圓周方向展開為一直線,相鄰圓周直線段的斜率都不同(如圖2所示),每一直線段的升角增量為△α,其數(shù)值為:
△α=arctan{(△P×s/[s²+Pm(Pm +△P)]}
式中Pm——任意一段的導(dǎo)程,mm
△P——變導(dǎo)程增量,mm
s -刀具切削刃上任意一點的回轉(zhuǎn)周長,mm
根據(jù)上式可得出△d與導(dǎo)程增量、導(dǎo)程變化以及螺紋外徑變化之間的關(guān)系。當(dāng)△“較大時,為了保證兩相鄰螺旋線問平滑過渡,采用圓弧連接(如圖2放大部分所示),因此在過渡處需解決修正問題。
常用的變導(dǎo)程螺紋距變化規(guī)律如圖3所示,從圖中看出,螺紋的螺距是按等差級數(shù)規(guī)律漸變排列的,而我們使用的華中數(shù)控世紀(jì)星HNc—21T的數(shù)控車床編程系統(tǒng)沒有提供變導(dǎo)程螺紋切削指令,在其他相關(guān)教材上對變導(dǎo)程螺紋加工的講解也很簡單,只是從原理上講解了變導(dǎo)程螺紋的加工原理,可操作性差。筆者在加工實踐中體會到,使用用戶宏功能的變量運算,可很方便地實現(xiàn)不同增量的變導(dǎo)程螺紋的加工,提高了加工效率,保證了加工質(zhì)量,可操作性強。
以上宏程序使用了循環(huán)嵌套編程,在應(yīng)用時還需要注意以下幾點:
(1)根據(jù)不同的要求合理選擇刀具寬度。
(2)由于本程序是直進法加工,若加工大導(dǎo)程螺紋時可通過修改程序,增設(shè)條件循環(huán)語句實現(xiàn)左右偏刀法或斜進法功能。
(3)由于變導(dǎo)程螺紋的螺紋升角隨著導(dǎo)程的增大而變大,所以刀具左側(cè)切削刃的刃磨后角等于工作后角加上最大螺紋升角,即:α=(3°~5°)+ψ。
以上宏程序通過實例加工驗證。
對加工過程進行分析,結(jié)果表明:該編程方法能用于不同類型(普通螺紋、梯形螺紋、蝸桿或矩形螺紋等)、不同增量的可變導(dǎo)程螺紋零件的加工,并能有效地縮短加工時間,實現(xiàn)提高加工效率的目的。