在立式四轴加工中心用宏程序变螺距螺旋槽技术应用(4.16)(7页).doc

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1、-在立式四轴加工中心用宏程序变螺距螺旋槽技术应用(4.16)-第 7 页在立式四轴加工中心上用宏程序加工变螺距螺旋槽技术应用摘要：本文阐述在立式四轴加工中心上用宏程序加工变螺距螺旋槽的编程方法和加工工艺，分析介绍宏程序编程加工方法的方便、灵活、快捷等特点及工艺优越性。关键词：螺旋槽 变螺距 宏程序 变量关系在实际机械设备及其零部件中，变螺距螺旋槽类零件十分常见，尤其在传送机构中，变螺距螺旋槽起着改变传送速度的作用。变螺距螺旋槽的加工品质的好坏严重影响着其在机械结构中所起的作用，因此对其加工精度，加工质量有较高的要求。应用CAD/CAM电脑编程软件进行变螺距螺旋线建模加工的做法一般比较复杂，而且

2、加工效率较低，其中很重要的原因是每当螺旋槽零件的参数变化时，需要加工的变螺距螺旋槽都必须重新构建三维图形后再进行CAM软件构建图形并设置加工参数进行加工，此时CAM软件所生成的程序是以逐点计算的方式产生，其加工路线与宏程序编程相比大大增加，从而使机床运行的时间相应增加。我们通过研究和时间，尝试应用数控宏程序进行变螺距螺旋槽加工，取得了理想的效果，宏程序的编程依据是螺旋槽函数关系式，每当螺旋槽零件的参数变化时，只要对应改变宏程序的关系式就能使旧程序变成新程序，快捷地进行加工。实践证明宏程序不仅可以进行普通函数曲面的轮廓加工，还可以完成更复杂形状的三元函数曲面编程加工，如椭圆球体曲面加工的程序和变

3、螺距螺旋槽曲面等。工艺分析在四轴加工中心上加工普通螺旋槽时，用A轴和X轴的联动进行铣削，A轴旋转360，铣刀沿X轴进给一个螺距，程序较为简单。但对于变螺距螺旋槽，其加工程序就较为复杂。所谓变螺距螺旋线就是相邻螺距不等的螺旋线，如图1所示，相邻螺距不等的螺旋槽，起始螺距L0=10mm，终止螺距L5=50mm，螺距变量L=10mm。图1如图2所示，相同螺距沿圆周展开为一直线段，每个螺距展开直线段斜率都不同。对于此类变螺距螺旋线在四轴加工中心上编程加工较简单。即A轴每进给360度，铣刀沿X轴进给相应的螺距就可以。图2虽然也达到了变距的目的，但是各螺距斜率不同，在相邻螺距连接处产斜率的急剧变化。这种相

4、邻两螺距间斜率的突变会造成传送被传送物料在途径两螺距连接处挤压力及速度急变，进而造成传送机构震动。采取在两螺距连接处作圆弧或折线过度，虽然可以削弱传送速度在连接处的急变，但相邻两螺距间的斜率仍然不是渐变。通过分析上述变螺距螺旋槽可以看出，同一螺距内各点的斜率相同，只有在两螺距交点处出现斜率突变。如图3即为渐变变距螺旋线沿圆周展开图，横坐标为螺旋线沿圆周展开后长度，纵坐标为变螺距螺旋线轴向长度，纵坐标实际是一条抛物线；这种螺旋线在同一螺距内各点斜率不同呈渐变规律。此种变距螺槽在机械设备及其零部件中常用于物料传送；其螺杆做匀速旋转，物料在螺旋槽各点所受挤压力及速度是渐变的，没有突变，在传送过程也较

5、为平稳。图3此类变螺距螺旋线的加工相比普通螺旋槽较为复杂。如果使用CAM电脑软件编程生成程序，再通过RS232串行口将程序传送至机床加工的方式，则在使用CAM电脑软件编程来生成程序前，需要通过CAD软件进行变螺距螺旋槽的三维建模；是把槽内的每一个曲面都转化计算成无数的点，加工的轨迹将会走过所有的点，程序量庞大。所以在CAD/CAM电脑软件进行变螺距螺旋槽内各曲面建模造型，其建模一般比较复杂，要求操作者对软件的熟练程度较高，特别是对于不同直径或不同螺距或不同的螺距变量，还要必须要重新建模。这样就降低了效率且容易造成错误；同时这种加工方法在进行大批量数控加工时每加工一个零件的变螺距螺旋就要传送一次

6、，造成了降低生产效率的现象。二、变距螺旋槽螺距曲线规律分析使用FANUC-0i系统宏程序双重变量函数编程。我们能用短短几句函数关系式就完全表达出复杂曲面上全部点，机床导轨加工轨迹以函数关系进行同步计算，不需要占用机床内存；使在数控编程中，宏程序编程灵活、高效、快捷。宏程序不仅可以实现如子程序那样简单，还可以完成子程序无法实现的特殊功能，例如，型腔加工程序、固定加工循环程序、椭圆球面加工程序、锥形曲面加工程序等。使用宏程序编程加工变螺距螺旋槽的首先要确定决定加工路径的变量并进行赋值，找到它们之间关联变化的数学关系即变量关系式，然后正确表达几个变量间的数学运算公式，就可以使机床按照关系式运行刀具路

7、径，从而加工出曲面形状。应用宏程序加工普通螺旋槽时，其参数方程是：X=L*T/360A=T。其中T为工件转过角度，即A轴进给角度。L为螺距。而所谓变螺距螺旋线就是相邻螺距不等的螺旋线，相邻螺距不等的螺旋槽，起始螺距L0=5mm，其变化的规律类似于等差数列，螺距变量L=5mm。其规律如下：Ln=Ln-1+L因此我们推导出在立式四轴加工中心上用宏程序加工变螺距螺旋槽曲线方程为：X=5*(T/360)2+5*T/360A=T其中：T为工件转过角度，即A轴进给角度。工件直径为100mm，工件长度度为200mm。三、加工程序的编制根据以上的参数公式就可以进行宏程序编程，对于不同直径或不同螺距或不同的螺距

8、变量，不需要要重新建模，只需修改几个参数就可以计算出新的程序。图4 变螺距螺旋槽类零件O0001；G54 G90 G80 G40 G49 G64 G00X0 Y0 A0;Z80;M08#1=18;N10 G00 Z80X0 Y0 A0G01 Z#1 F600#2=0;N20 #3=5*(#2/360) *(#2/360)+5*#2/360A#3 X#3#2=#2+1IF (#2LE2160) GOTO 20G00Z80IF (#1GE3) GOTO 10M09M05M30；CAM软件自动编程和宏程序编程方法都有各自不同的优点和特长，现有的CAM软件有时不适合一些特殊加工对象如变螺距螺旋槽的曲面形状加工，实际生产中，针对同一产品的多个相同加工特征的情况，编制简洁合理的小容量数控宏程序，即可满足零件曲面加工和精度要求，宏程序还可以实现系统参数的控制，坐标系的读写、刀具偏置的读写、时间信息的读写、倍率开关的控制等。因此,充分地利用好数控机床自身的特性和资源，编制机动灵活的数控宏程序，可以在进行变距螺旋槽加工时达到事半功倍的效果。参考文献：1、雷保珍数控加工工艺与编程M。北京希望电子出版社。2006年7月。2、沈建峰、朱勤惠数控机床编程与操作M。 中国劳动社会保障出版社。2005年。3、韩伟。铝合金音箱椭圆环形曲面的宏程序编程加工。铝加工2011年第二期。