基于手工编程的变距双向螺杆四维加工方法研究

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变距双向螺杆作为机械结构中不可缺少的零部件之- ，现已广泛应用于各行各业.变距双向螺杆最基本的功能是变速传输，每个传输对象具有不同的传输速度，这就保证了其在传输过程中相互独立，不会发生物体之间的碰撞与摩擦。

变距螺杆最大的特点是其螺距变化的变量为非恒定值，即螺距的变化没有特定的规律 J.利用三维制图软件 SolidWorks可以对变距双向螺杆进行建模 ，但编辑三维模型比较麻烦 ，参数曲线往往出现失真，造成实体图形出现误差，并且图形转换到 MasterCAM后，自动生成的程序十分复杂，占用内存大 ，-般的数控机床储存不了，可靠性、通用性也不强 .目前 ，还有-种方法是基于普通机床的刀具变速移动切削法 ，其特点是在普通机床基础之上增加了-个凸轮装置，其中，凸轮是控制螺距变化的关键，此方法对工人的技术水平要求极高，-旦凸轮的设计参数不合理，那么变距双向螺杆的螺距就会产生变化，导致加工出来的变距螺杆传动效果和精度都不高，不利于产品的推广使用 J。

近年来 ，随着数控技术的发展 ，特别是多轴高精度数控加工中心的广泛使用，此类零件的加工变得容易.本文介绍在四轴加工中心上 ，采用手工编程的方法实现变距双向螺杆的制造。

1 图形建模给定变距双向螺杆参数 ：螺旋轮廓线进程升角 16。，回程升角 223。，进程导程 S ：50mm，回程导程 S275mm，变螺距 部分有效 长度 L 300mm，螺 杆外径 D 90ram，螺距部分槽底直径 d12mm，螺旋槽深度 Z5mm。

2 ；n-r方法2.1 铣削刀具的选择合理选择铣削刀具是加工的关键内容.铣削刀具种类数量繁多，根据材料牌号分类多达数十种，刀具的刃数也各不相同.考虑到螺杆材料为 ABS，其槽底直径 d为12mm，因此选用 (I)12mm高速钢键槽铣刀.另外，为保证加工质量，也可选择稍小-点的刀具，然后再进行多次精加工。

图 1 螺旋变距双向螺杆二维简图2.2 夹具的选择零件加工中的定位与夹紧是加工的前提与基础 ，选择得当可以大大提高加工的精度和效率，反之，定位错误将会导致加工失败.变距双向螺杆其螺距和导程不是固定的，且截面较为复杂，在加工中，本文选择了四轴回转工作台和三爪自定心卡盘对零件进行定位夹紧.由于螺杆较长，刚性不足等原因，加工过程中容易发生振动，使零件产生自转，为保证加工质量，在螺杆尾端采用活顶尖支撑顶紧，使得加工过程实现四轴联动，即回转工作台匀速带动螺杆转动，刀具自转，并沿螺杆轴向做直线往复运动.工件装夹简图如图2。

图2 工件装夹简图2.3 数控加工程序的编制将图 2展 开，得到变距双向螺杆二维展开 图，如图 3所示。

收稿日期：2013-03-11基金项 目：长沙大学青年科研基金(批准号：CDJJ-12010107)资助项 目。

作者简介：蔺代永(1982-)，男，湖南浏阳人 ，长沙大学机电工程系助理实验师，硕士.研究方向：现代制造24 长 沙 大 !学 学 报图3 螺旋变距双向螺杆二维展开从图3可以清晰的看出，，变距螺杆导程 s与螺旋变化角0之间的关系.已知螺杆的有效长度L为 300mm，螺旋双向变化角度为20 ，同时，从展开线可以看出进程角度为 l2盯，同程角度为8竹，以 FANUC-0i-mc系统为例，编辑数控加程序。

程序代码：O0001：N0010 G40 G49 G80 G90 G54N0020 M03$800N0030 C00 G90 X0.0 Y0.0 M08N0040 G43 Ill Z1O0.0N0050 Z3.0N0060 GO1 Z-5.0 F30N0070 G0l X50.0 A2 F120N0080 G01 X100.0 A41TN0090 G01 X150.0 A6叮TN0100 G01 X200.0 A8竹N011O G0l X250.0 A101vN0120 ( 1 X3oo.0 Al2竹NO130 GO1)(225.0 Al4订N0l40( 1 X150.0 Al6盯N0150 Gol X75.0 Al8N0160 GO l X0.0 A201vN0170 GO 0 Z100.0N0l80 M05NO190 G9l；28 ZO.0 M09N0200 G9l G28 Y0.0N0210 M30(凶某些数控机床小 I别 竹切-H，b15，编 l1f换为 耵360、21v720以此类推)程序说n：此螺杆籼加工已 1 J未J 宄成，JlJ：过 1，岑什旋转 r2O盯共 20圈后同到起始点，/l l牟1绕 轴旋转， J 沿轴方向作直线运动，z为刀具铣人深度，符深度 够 ，n丁分多次切削.需要注意的是每次切削 X轴和 /轴 的 始点要保持-致。

3 结语图4 加 r 实物图实践hF叫利用于 编程的 法1以制造f J较复杂的变距双向螺杆，并克服了对各种制造软件的依赖；加 J 只需要熟练掌握使用四坐标数控铣床和车削中心等多种数控机床的操作方法，埘刀具 、夹具有比较深入的r解，便 町以高效率地加工出变螺距双向螺杆.片J此方法制造的变 螺l仟粘度高 、表面过渡平滑 ，方法简便实用。