异型螺杆数学模型与数控加工技术研究

1、异型螺杆数学模型与数控加工技术研究泰州技师学院 孙进摘要：异性螺杆在供送装置中有着非常重要的作用，并在石油、化工、像塑以及农机等行业的原料加工与供送中有着很广泛的应用，但异性螺杆的形状都比较复杂而且要求的精度也相对较高，这就导致了其制造灵活性的降低。本文就提出了集中异性螺杆的数学模型，并对其数控编程与加工工艺进行了一些研究，希望能够有效的解决通用数控机床加工此类零件的问题。关键词：异型螺杆；数学模型；数控加工异性螺杆在供送装置中将规则排列或是不规则排列的物体，按照既定的工艺进行供送，并在经过增距、减距、合流、分流、升降等工艺要求后，将物品送至包装工位。而异型螺杆因其参数的不同也被分为了多个种类

2、，这就需要了专门的设备来进行高精度的加工，从而大大的降低了其制作能力。本文就针对此问题建立了异型螺杆的数学模型，并在此基础上进行了其数控加工技术的研究。一、异型螺杆的数据模型异性螺杆因为其槽底的参数不同，一般又分为等螺距等深螺杆、变深等螺距螺杆、等深变螺距螺杆与变深变螺距螺杆四类，下面便是这四类异性螺杆的槽底螺旋线公式的表示。（一）等螺距等深槽底的螺旋线公式（二）变深等螺距槽底的螺旋线公式（三）等深变螺距槽底的螺旋线公式（四）变螺距变深槽底的螺旋线公式二、异性螺杆数控加工技术（一）对机床的要求异型螺杆的数控加工一般要求的是四轴四联动的数控机床，这种机床除了X、Y、Z这三个平移坐标外，还需要拥有

3、一个转动的坐标。而在异型螺杆的加工过程中，必须要三轴进行联动。本文将假定是A轴来绕着X轴进行旋转，其机床的主轴方向则为Z。（二）数控加工编程异型螺杆的数据编程以及实体造型一般都是以UG V18.0作为平台的，而为了充分的保证零件的加工质量，以及有效提升零件的加工效率，一般会将异型螺杆的数据编程分成粗加工与细加工两个部分。粗加工的数控程序编制粗加工的主要作用便是将螺旋槽中的余量去除，从而避免在细加工的过程中工作量过大，从而影响整个零件的加工速率以及精度质量。而为了充分提高粗加工的速度，一般会选用平底棒铣刀，刀具的直径一般也较大。下面就是粗加工的具体编程过程：在UG软件的Modeling这一模块中

4、进行螺旋槽底中两条螺旋线的提取，并且进行两条螺旋线之间最短距离的测量。在此基础上，选择直径尽可能大的刀具对零件进行粗加工，而利用以上选取的两条线按点对点的方式来选用曲面造型功能，并借此生成螺旋槽底的曲面，接着采用多轴铣削加工的方法，将螺杆的轴向作为整个加工坐标系中的X轴，并将其Y、Z轴作为螺杆的径向，接着选择螺旋槽底的中间曲线作为整个走刀导动线。在刀轴方面选择Away From Line的方式，将螺旋的轴线当作选择的对象，来加工零件的表面，等其加工的容差选择好后就可以生成螺杆的粗加工开槽的整个刀位轨迹。细加工的数控程序编制细加工指的是在进行完粗加工的基础上，对零件进行进一步的打磨加工，从而保证

5、零件的精准度能够符合标准。而在细加工的过程中，通常会会根据截型采用成型的铣刀。并根据铣刀的规格以及底部半径与槽底螺旋线这两个因素来通过UG功能来计算出走刀路线中的两条导动线。并使其偏置位置等同于刀具的底部半径。而且异型螺杆的细加工一般采用的是多轴的铣削加工的方式，一般都是将螺杆的轴向来作为加工坐标系的X轴，其径向作为加工坐标系的Y轴与Z轴。其加工时通常将曲线驱动作为整个加工路径中的导动线，在刀轴方面选择Away From Line的方式，并计算出螺杆的中心轴线，然后进行零件的表面加工以及容差加工，然后就可以进行加工刀位的选择，从而确保零件的精确度能够符合其相关标准。（三）异型螺杆的加工程序的后

6、置处理在输出刀位之后系统会直接生成刀位文件，其文件格式大体如下：GOTO/x，y，z，x，y，z. 其中x, y，z就是刀位点的坐标，而x，y，z就是该刀位点在其相对应的刀轴方向的单位矢量.而其后置处理后的加工程序的格式要求大体如下：N X Y Z A而后置的处理计算方式如下：因为旋转轴是A轴，而其刀轴的方向始终是在A轴的垂直方向上面。所以刀轴的矢量x=0。而A角的计算如下： 程序里，A的变化一般都是连续的。所以按照上述公式计算完A后，如果后续的计算中A角度比前面计算的A角度要小，则后续的A角需要加上360°。即前面计算的A角度必须小于后续计算的A角度。而X，Y，Z的计算如下：（四）

7、异型螺杆的数控加工工艺加工一般分为粗加工与细加工两个部分，而去余量粗加工一般是采用双锲型断面左旋变深变距螺杆用平底刀进行加工。而进行精加工时一般用的都是成型刀，其中成型刀的形状是根据螺杆的截型决定的。螺杆在加工的过程中，如果程序的Y坐标是0，那么刀具的低刃中心就需要进行切削，其刀具中心的实际切削往往会零。在这种情况下，刀具就会很容易遭到磨损与损坏，从而导致整个螺杆加工效率的降低，以及难以保证螺杆的零件表面质量，因此，可以通过在实际的加工过程中，根据其螺杆螺旋的升角大小来选择刀具，从而有效的避免这种状况的发生。而这样刀具的侧刃切削时刀心就不会直接参与切削，从而大大的改善了整个刀具的切削效果，并能够有效提升生产率。对于直线截型的异型螺杆，为了在粗加工的时候多加工掉余量，就可以进行分层加工，并在保持程序不变的情况下让刀具沿着X轴移动，这样就能够充分的去掉大量余量，为后面的细加工做好充分准备，并能够有效的降低刀具的成本以及大大提升整个异型螺杆的加工效率。结束语：合理的异型螺杆加工，能够有效的增加其生产效率以及精度。本