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螺桿數(shù)學(xué)模型與數(shù)控加工技術(shù)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(nóng)機(jī)等行業(yè)的原料加工與供送中有著很廣泛的應(yīng)用，但異性螺桿的形狀都比較復(fù)雜而且要求的精度也相對較高，這就導(dǎo)致了其制造靈活性的降低。本文提出了集中異性螺桿的數(shù)學(xué)模型，并對其數(shù)控編程與加工工藝進(jìn)行了一些研究，希望能夠有效解決通用數(shù)控機(jī)床加工此類零件的問題。
關(guān)鍵詞：異型螺桿；數(shù)學(xué)模型；數(shù)控加工
異性螺桿在供送裝置中將規(guī)則排列或是不規(guī)則排列的物體，按照既定的工藝進(jìn)行供送，并在經(jīng)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(shù)的不同也被分為了多個(gè)種類，這就需要了專門的設(shè)備來進(jìn)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(shù)學(xué)模型，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了其數(shù)控加工技術(shù)的研究。
1異型螺桿的數(shù)據(jù)模型
異性螺桿因?yàn)槠洳鄣椎膮?shù)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(shù)控加工技術(shù)
2.1對機(jī)床的要求異型螺桿的數(shù)控加工一般要求的是四軸四聯(lián)動(dòng)的數(shù)控機(jī)床，這種機(jī)床除了X、Y、Z這三個(gè)平移坐標(biāo)外，還需要擁有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的坐標(biāo)。而在異型螺桿的加工過程中，必須要三軸進(jìn)行聯(lián)動(dòng)。本文將假定是A軸來繞著X軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，其機(jī)床的主軸方向則為Z。2.2數(shù)控加工編程異型螺桿的數(shù)據(jù)編程以及實(shí)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(zhì)量，以及有效提升零件的加工效率，一般會將異型螺桿的數(shù)據(jù)編程分成粗加工與細(xì)加工兩個(gè)部分。（1）粗加工的數(shù)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(xì)加工的過程中工作量過大，從而影響整個(gè)零件的加工速率以及精度質(zhì)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(jìn)行螺旋槽底中兩條螺旋線的提取，并且進(jìn)行兩條螺旋線之間最短距離的測量。在此基礎(chǔ)上，選擇直徑盡可能大的刀具對零件進(jìn)行粗加工，而利用以上選取的兩條線按點(diǎn)對點(diǎn)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(gè)加工坐標(biāo)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(gè)走刀導(dǎo)動(dòng)線。在刀軸方面選擇AwayFromLine的方式，將螺旋的軸線當(dāng)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(gè)刀位軌跡。（2）細(xì)加工的數(shù)控程序編制細(xì)加工指的是在進(jìn)行完粗加工的基礎(chǔ)上，對零件進(jìn)行進(jìn)一步的打磨加工，從而保證零件的精準(zhǔn)度能夠符合標(biāo)準(zhǔn)。而在細(xì)加工的過程中，通常會會根據(jù)截型采用成型的銑刀。并根據(jù)銑刀的規(guī)格以及底部半徑與槽底螺旋線這兩個(gè)因素來通過UG功能來計(jì)算出走刀路線中的兩條導(dǎo)動(dòng)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(xì)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(biāo)系的X軸，其徑向作為加工坐標(biāo)系的Y軸與Z軸。其加工時(shí)通常將曲線驅(qū)動(dòng)作為整個(gè)加工路徑中的導(dǎo)動(dòng)線，在刀軸方面選擇AwayFromLine的方式，并計(jì)算出螺桿的中心軸線，然后進(jìn)行零件的表面加工以及容差加工，然后就可以進(jìn)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(guān)標(biāo)準(zhǔn)。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(tǒng)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(diǎn)的坐標(biāo)，而αx，αy，αz就是該刀位點(diǎn)在其相對應(yīng)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(jì)算方式如下：因?yàn)樾D(zhuǎn)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(jì)算如下：程序里，A的變化一般都是連續(xù)的。所以按照上述公式計(jì)算完A后，如果后續(xù)的計(jì)算中A角度比前面計(jì)算的A角度要小，則后續(xù)的A角需要加上360°。即前面計(jì)算的A角度必須小于后續(xù)計(jì)算的A角度。而X，Y，Z的計(jì)算如下：2.4異型螺桿的數(shù)控加工工藝（1）加工一般分為粗加工與細(xì)加工兩個(gè)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(jìn)行加工。而進(jìn)行精加工時(shí)一般用的都是成型刀，其中成型刀的形狀是根據(jù)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(biāo)是0，那么刀具的低刃中心就需要進(jìn)行切削，其刀具中心的實(shí)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(dǎo)致整個(gè)螺桿加工效率的降低，以及難以保證螺桿的零件表面質(zhì)量，因此，可以通過在實(shí)際的加工過程中，根據(jù)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(fā)生。而這樣刀具的側(cè)刃切削時(shí)刀心就不會直接參與切削，從而大大的改善了整個(gè)刀具的切削效果，并能夠有效提升生產(chǎn)率。（3）對于直線截型的異型螺桿，為了在粗加工的時(shí)候多加工掉余量，就可以進(jìn)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(dòng)，這樣就能夠充分的去掉大量余量，為后面的細(xì)加工做好充分準(zhǔn)備，并能夠有效的降低刀具的成本以及大大提升整個(gè)異型螺桿的加工效率。
3結(jié)束語
合理的異型螺桿加工，能夠有效的增加其生產(chǎn)效率以及精度。本文就異型螺桿的數(shù)學(xué)模型與生產(chǎn)工藝進(jìn)行了一些探索，希望能夠更好的進(jìn)行異型螺桿的生產(chǎn)加工工作。
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