异型螺杆数控加工技术探讨

摘要：异型螺杆属于一种设计精美且形状复杂的设备零件，受该零件特点影响，其在加工制造过程中需要具有足够的灵活性和精准度，确保不出现超出设计规格以外的误差。为此，研究异型螺杆的数控加工技术，从其数学模型角度出发，了解其设计数据，深入研究异型螺杆的数控加工要点，并根据技术要求进行加工系统设计，希望能够在异型螺杆的生产中为其提供借鉴。

关键词：异型螺杆;数控加工技术;CAM系统

鉴于功能的复杂性，异型螺杆具有多种类型的参数，而在加工异型螺杆过程中，需要注意对加工技术的使用，严格控制异型螺杆的加工技术，才能满足其高精度的需求，从而提升异型螺杆产品质量，优化其在供送装置中的性能。

1异型螺杆模型概述

一般对异型螺杆进行分类，会根据其槽底的参数进行划分，分别为等螺距等深螺杆、等深变螺距螺杆、变深等螺距螺杆以及变深变螺距螺杆。而四种不同类型的参数则用其数学模型来表示。等螺距等深螺杆：（1）等深变螺距螺杆：（2）变深等螺距螺杆：（3）变深变螺距螺杆：（4）

2异型螺杆的数控加工系统设计

经过对异型螺杆数控加工技术进行研究，了解其数学模型后，本文设计了关于异型螺杆的螺旋曲面加工系统，将该系统被命名为CAM系统。2.1模块设计。系统设计了参数读取模块、信息分析模块、特征识别模块、刀轨计算模块以及后期处理模块。该模块设计能够让系统在读取到需要加工的曲面参数信息以后，依据对异型螺杆零件外形的识别，模拟出实体信息，并在机床上生成刀轨程序，经过后期处理模块的反复验证，最终执行运行[1]。2.2异型螺杆数控加工技术要点。异型螺杆的数控加工技术要点主要从三方面来谈。2.2.1机床要点。异型螺杆的加工对机床具有一定要求，通常以数控加工技术来加工异型螺杆，要求机床为四轴四联动型号，而该种型号的机床具有X、Y、Z三个平移坐标，另外附带一个转动形式的坐标。在该种机床上进行异型螺杆的加工，采取三轴联动的方式，将X轴作为竖轴，让A轴环绕X轴来旋转，而Z轴将会作为主轴被利用起来。2.2.2程序要点。为确保异型螺杆加工的精密性，需要在加工之前就做好数控编程工作。将异型螺杆的参数数据设计到CAM系统中，分别编辑两套不同作用的加工程序。一套为初步加工过程中的粗加工程序，一套则为后期精密处理的细加工程序，该种程序编辑方式能够确保异型螺杆的质量，也能提升异型螺杆加工效率。粗加工编程的设定主要是为了实现去除螺旋槽中多余物质的功能，为细加工程序减轻工作量。而该程序的设计能够为精加工打下良好的外形基础，促使精加工阶段的加工效率以及对异型螺杆质量的掌控[2]。在粗加工工序中，为提高工作效率，通常在机床中安装平底棒铣刀，该种刀具直径较大，能够在粗加工工序中起到良好的效果。粗加工的具体编程为：第一，以CAM系统中的Modeling模块来提取所需要加工的异型螺杆的螺旋槽底螺旋线参数，仔细测量选取的两条螺旋线最短距离，以平底棒铣刀作为加工刀具进行零件加工；第二，按照选择的两条螺旋线来进行点对点连接，以该种方法选择异型螺杆的曲面造型，进而完成螺旋槽底的曲面加工；第三，利用多轴方式进行铣削加工，根据机床上数轴的设定，以X轴作为异型螺杆的轴向，以Y轴和Z轴来确定异型螺杆的径向；第四，选用AwayFromLine方式作为刀轴面的加工方式，选定轴线为加工对象，完成异型螺杆表面的加工工作，而当确定好容差，则可以生成本次粗加工的刀位轨迹。异型螺杆的细加工工序是在粗加工完成以后，对零件进行打磨，进一步规范零件的尺寸、外形等，促使异型螺杆的精准度达到合格标准。细加工的数控编程为：第一，根据异型螺杆的不同截型选择适合的铣到，并且注意对铣刀规格及所选择的异型螺杆两条槽底螺旋线数据的记录，利用UG软件计算出两条处于走刀路线中的导动线[3]；第二，注意根据刀具底部半径来设置导动线的偏移位置；第三，选择多轴铣削加工来完成异型螺杆的细加工方式，并以螺杆的轴向确定加工坐标轴中的X轴，以螺杆的径向确定加工坐标轴中的Y轴和Z轴；第四，细加工的导动线为曲线驱动，利用AwayFromLine方法计算中心轴线，对经过粗加工处理的异型螺杆零件进行细致的容差加工和表面打磨工作。需要注意，应选择恰当的刀位以便于控制异型螺杆的精准程度。2.2.3加工程序要点。异型螺杆的数控加工程序编辑完成以后，会生成关于刀位的刀位文件，其格式通常为GOTO/x、y、z、αx、αy、αz文件中的x、y、z是刀位的坐标，而αx、αy、αz则分别为刀位点所对应的单位矢量。对该加工程序进行后置处理，生成N、X、Y、Z、A程序格式，并且在A轴为旋转轴，以A轴垂直上方作为刀轴方向的情况下，确定单位矢量αx=0，那么A角度将按照式（5）进行计算：（5）程序当中的A角处于连续性变化状态，因此，在根据公式计算出A角以后，可以看出后面计算中的A角小于之前计算中的A角，因此，在后面的计算中需要将A角度加360°。而其中X、Y、Z的计算公式则为：X=x（6）Y=ycosA+zsinA（7）Z=-ysinA+zcosA（8）在CAM系统的数控编程下，机床识别又系统传达的工序代码，并根据程序设计条件完成对异型螺杆的加工。经过验证，以上述数控技术要点及程序加工出的异型螺杆符合质量标准。

3结论

异型螺杆零件的存在证实了零件加工设计水平的高超，而为了满足零件精密度的要求，需要在其加工成产过程中严格按照数控加工技术要点以及零件生产程序完成加工，以此来生产出合格的异型螺杆，提升零件生产效率，优化零件性能。

参考文献

[1]冀浩非.基于STEP的异型螺杆数控加工技术解析[J].内燃机与配件，2017，（21）：48-49.

[2]孙进.异型螺杆数学模型与数控加工技术研究[J].科技经济导刊，2016，（22）：31-32.

[3]周青阳，车通，刘日良.基于STEP的异型螺杆数控加工技术[J].计算机集成制造系统，2015，21（5）：1222-1228.

作者:高小军 单位:广东省工商高级技工学校