螺桿數學模型與數控加工技術研究論文

　　摘要：異性螺桿在供送裝置中有著非常重要的作用，并在石油、化工、像塑以及農機等行業的原料加工與供送中有著很廣泛的應用，但異性螺桿的形狀都比較復雜而且要求的精度也相對較高，這就導致了其制造靈活性的降低。本文提出了集中異性螺桿的數學模型，并對其數控編程與加工工藝進行了一些研究，希望能夠有效解決通用數控機床加工此類零件的問題。

　　關鍵詞：異型螺桿；數學模型；數控加工

　　異性螺桿在供送裝置中將規則排列或是不規則排列的物體，按照既定的工藝進行供送，并在經過增距、減距、合流、分流、升降等工藝要求后，將物品送至包裝工位。而異型螺桿因其參數的不同也被分為了多個種類，這就需要了專門的設備來進行高精度的加工，從而大大的降低了其制作能力。本文就針對此問題建立了異型螺桿的數學模型，并在此基礎上進行了其數控加工技術的研究。

　　1異型螺桿的數據模型

　　異性螺桿因為其槽底的參數不同，一般又分為等螺距等深螺桿、變深等螺距螺桿、等深變螺距螺桿與變深變螺距螺桿四類，下面便是這四類異性螺桿的槽底螺旋線公式的表示。1.1等螺距等深槽底的螺旋線公式1.2變深等螺距槽底的螺旋線公式1.3等深變螺距槽底的螺旋線公式1.4變螺距變深槽底的螺旋線公式。

　　2異性螺桿數控加工技術

　　2.1對機床的要求異型螺桿的數控加工一般要求的是四軸四聯動的數控機床，這種機床除了X、Y、Z這三個平移坐標外，還需要擁有一個轉動的坐標。而在異型螺桿的加工過程中，必須要三軸進行聯動。本文將假定是A軸來繞著X軸進行旋轉，其機床的主軸方向則為Z。2.2數控加工編程異型螺桿的數據編程以及實體造型一般都是以UGV18.0作為平臺的，而為了充分的保證零件的加工質量，以及有效提升零件的加工效率，一般會將異型螺桿的數據編程分成粗加工與細加工兩個部分。（1）粗加工的數控程序編制粗加工的主要作用便是將螺旋槽中的余量去除，從而避免在細加工的過程中工作量過大，從而影響整個零件的加工速率以及精度質量。而為了充分提高粗加工的速度，一般會選用平底棒銑刀，刀具的直徑一般也較大。下面就是粗加工的具體編程過程：在UG軟件的Modeling這一模塊中進行螺旋槽底中兩條螺旋線的提取，并且進行兩條螺旋線之間最短距離的測量。在此基礎上，選擇直徑盡可能大的刀具對零件進行粗加工，而利用以上選取的兩條線按點對點的方式來選用曲面造型功能，并借此生成螺旋槽底的曲面，接著采用多軸銑削加工的方法，將螺桿的軸向作為整個加工坐標系中的X軸，并將其Y、Z軸作為螺桿的徑向，接著選擇螺旋槽底的中間曲線作為整個走刀導動線。在刀軸方面選擇AwayFromLine的方式，將螺旋的軸線當作選擇的對象，來加工零件的表面，等其加工的容差選擇好后就可以生成螺桿的粗加工開槽的整個刀位軌跡。（2）細加工的數控程序編制細加工指的是在進行完粗加工的基礎上，對零件進行進一步的打磨加工，從而保證零件的精準度能夠符合標準。而在細加工的過程中，通常會會根據截型采用成型的銑刀。并根據銑刀的規格以及底部半徑與槽底螺旋線這兩個因素來通過UG功能來計算出走刀路線中的兩條導動線。并使其偏置位置等同于刀具的底部半徑。而且異型螺桿的細加工一般采用的是多軸的銑削加工的方式，一般都是將螺桿的軸向來作為加工坐標系的X軸，其徑向作為加工坐標系的Y軸與Z軸。其加工時通常將曲線驅動作為整個加工路徑中的導動線，在刀軸方面選擇AwayFromLine的方式，并計算出螺桿的中心軸線，然后進行零件的表面加工以及容差加工，然后就可以進行加工刀位的選擇，從而確保零件的精確度能夠符合其相關標準。2.3異型螺桿的加工程序的后置處理在輸出刀位之后系統會直接生成刀位文件，其文件格式大體如下：其中x,y，z就是刀位點的坐標，而αx，αy，αz就是該刀位點在其相對應的刀軸方向的單位矢量.而其后置處理后的加工程序的格式要求大體如下：NXYZA而后置的處理計算方式如下：因為旋轉軸是A軸，而其刀軸的方向始終是在A軸的垂直方向上面。所以刀軸的矢量αx=0。而A角的計算如下：程序里，A的變化一般都是連續的。所以按照上述公式計算完A后，如果后續的計算中A角度比前面計算的A角度要小，則后續的A角需要加上360°。即前面計算的A角度必須小于后續計算的A角度。而X，Y，Z的計算如下：2.4異型螺桿的數控加工工藝（1）加工一般分為粗加工與細加工兩個部分，而去余量粗加工一般是采用雙鍥型斷面左旋變深變距螺桿用平底刀進行加工。而進行精加工時一般用的都是成型刀，其中成型刀的形狀是根據螺桿的截型決定的。（2）螺桿在加工的過程中，如果程序的Y坐標是0，那么刀具的低刃中心就需要進行切削，其刀具中心的實際切削往往會零。在這種情況下，刀具就會很容易遭到磨損與損壞，從而導致整個螺桿加工效率的降低，以及難以保證螺桿的零件表面質量，因此，可以通過在實際的加工過程中，根據其螺桿螺旋的升角大小來選擇刀具，從而有效的避免這種狀況的發生。而這樣刀具的側刃切削時刀心就不會直接參與切削，從而大大的改善了整個刀具的切削效果，并能夠有效提升生產率。（3）對于直線截型的異型螺桿，為了在粗加工的時候多加工掉余量，就可以進行分層加工，并在保持程序不變的情況下讓刀具沿著X軸移動，這樣就能夠充分的去掉大量余量，為后面的細加工做好充分準備，并能夠有效的降低刀具的成本以及大大提升整個異型螺桿的加工效率。

　　3結束語

　　合理的異型螺桿加工，能夠有效的增加其生產效率以及精度。本文就異型螺桿的數學模型與生產工藝進行了一些探索，希望能夠更好的進行異型螺桿的生產加工工作。

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