前言:
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1螺紋的成形原理
在直徑為D的圓柱上卷上一張直角三角形abc的紙片,如圖1所示,它的斜邊ac就成為一條螺旋線。如果沿這條曲線加工,使它像卷上一條斷面呈三角形或四角形的帶子,
用普通車床車螺紋時,是把坯料裝到車床上,使其旋轉(zhuǎn),再由主絲杠規(guī)定車刀的進度,使進度相當(dāng)于螺紋的導(dǎo)程,用車刀車削出螺紋,如圖2所示,在車床上攻內(nèi)外螺紋。車床車螺紋時走的是絲桿路線,且轉(zhuǎn)速一定,在退刀時,主軸的轉(zhuǎn)動方向與進刀時相反(即反轉(zhuǎn),而且是無慣性轉(zhuǎn)動)這就保證刀具進刀時都是在同一點上,使之不會出現(xiàn)亂牙。數(shù)控車床車螺紋不亂牙主要靠主軸上安裝的編碼器實現(xiàn)。
相配的內(nèi)外螺紋,除旋向與線數(shù)一致外,螺紋的配合質(zhì)量主要取決牙型角a、螺距P和中徑(d2)三個基本要素的精度,如圖3所示。
(1) 牙型角a的保證。取決于車刀的刃磨和安裝。車刀刃磨兩側(cè)刃的夾角應(yīng)等于螺紋軸向剖面的牙型角a,且應(yīng)前角丫。=1〇°。螺紋車刀安裝時,刀尖必須與工件軸線垂直。因此,要用對刀樣板。
(2) 螺距P的保證。基本方法是在工件旋轉(zhuǎn)一周時,車刀對準(zhǔn)移動一個螺距。所需配換齒輪的齒數(shù)及進給箱手柄的位置均標(biāo)注在進給箱上的標(biāo)牌上,使用時按照調(diào)整即可。利用車床進給系統(tǒng)中的反向機構(gòu)進行右旋和左旋螺紋的調(diào)節(jié)。
車螺紋需經(jīng)多次縱向走刀才能完成。在多次切削中,必須保證車刀總是落在己切出的螺紋槽中,否則將出現(xiàn)“亂扣”,工件便為廢品。如果車床絲杠的螺距P是工件螺距p的整數(shù)倍,則每次切削后,可打開“對開螺母,,縱向搖回刀架,而不會亂扣;如果不是整數(shù)倍,則不能打開“對開螺母”搖回刀架,只能打反車(即主軸反轉(zhuǎn))使刀架縱向退回。
(3) 中徑d2 (D2)的保證。螺紋中徑是靠控制多次進刀的總切深量保證。一般根據(jù)最紋牙高由刻度盤大致地控制,再用螺紋量規(guī)進行檢驗。如果通規(guī)(端)能擰進,而止規(guī)(端)擰不進,則螺紋合格。這種方法除檢驗中徑外,還同時檢驗牙型和螺距[1]。
3數(shù)控加工中心螺紋車削
螺紋的加工方法很多,隨著數(shù)控技術(shù)的日益發(fā)展,采用數(shù)控加工中心加工螺紋己逐漸普及。以分件供送螺桿為例,研究三段組合式分件供送螺桿(等速度段、變加速段、等加速段),并建立構(gòu)建螺旋槽的接觸線,運用計算機輔助設(shè)計建立一個三維參數(shù)化實體模型,在四軸聯(lián)動的銑削加工中心上模擬出變螺距螺桿的加工過程⑵。
3.1建立三位實體模型
在ProeE/Wildfire5. 0軟件中,采用至頂向下的設(shè)計方法建立分件螺桿的三維實體模型。創(chuàng)建三維參數(shù)化實體模型,如圖4所示。
3.2制訂加工方案,確定工藝路線
變螺距螺桿具有一定的剛性,在加工中心加工時在第四軸(A軸)采用的夾緊方法為:一夾一頂,夾具類型為軸套類夾具,此軸類工件較為特殊,需要在其上面加工變螺距螺旋槽,故夾具上應(yīng)設(shè)計有導(dǎo)引裝置,考慮到工件的安裝還應(yīng)設(shè)計一個芯軸安裝工件,同時為保證芯軸的剛度,還需設(shè)計一個支架,其夾緊與對刀裝置前兩步已設(shè)計[3]。故確定其總體布局為導(dǎo)套+支架+芯軸+導(dǎo)引裝置的布局,選擇合理的設(shè)備和刀具后,根據(jù)計算和設(shè)計要求,確定出變螺距螺桿加工工藝過程卡,見表1。
在帶有螺紋的運行程序段運行期間進給倍率無效。在加工螺紋期間,不允許更改主軸倍率。首先,獲取設(shè)計模型和工件規(guī)劃,選擇加工加工中心、設(shè)置夾具和刀具,要注意的是建立參照坐標(biāo)系中Z軸要與分件螺桿的軸線垂直而不是平行,它控制主軸的進給方向.然后進行操作設(shè)置(如進給速度、進給量和加工中心主軸轉(zhuǎn)速等),根據(jù)變螺距螺桿的特點,選擇“自曲面等值線”曲面銑削作為該零件的切削方式,通過屏幕顯示,生成刀具路徑。設(shè)置NC序列,加工仿真。最后,創(chuàng)建CL數(shù)據(jù)文件,利用后處理器生成NC代碼。
在“NC序列”菜單中選擇“播放路徑”?“屏幕演示,,命令,此時彈出“播放路徑”對話框,單擊“播放,,按鈕,可以觀祭刀具的走刀路線,如圖5所示。單擊“cl數(shù)據(jù),可以查看生成的CL數(shù)據(jù),如圖6所示。加工成型的變螺距螺桿如圖7所示。
4結(jié)語
加工中心中螺紋的加工方法有多種,螺紋的種類不同,加工的方法有所區(qū)別。要綜合考慮螺距的大小、刀具的強度及機床的剛性等情況,合理選擇加工方法,并根據(jù)工藝分析,在加工中心上加工出合格的螺紋。利用數(shù)控加工可以節(jié)約工時,并能加工出復(fù)雜的螺紋型面,而且完全實現(xiàn)自動化生產(chǎn)過程。
伯特利數(shù)控是一家集銷售、應(yīng)用及服務(wù)于一體的公司。產(chǎn)品包括:CNC加工中心、鉆攻中心、龍門加工中心、雕銑機、石墨機、五軸加工中心、立式加工中心、臥式加工中心等。我們機床的生產(chǎn)工廠設(shè)在廣東省東莞市,目前其生產(chǎn)的加工中心70%出口,其中出口到歐洲占到50%。我們盡心、盡力、盡意的服務(wù)!
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