CN101190458A - 一种卷筒变螺距折线绳槽的加工制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种卷筒变螺距折线绳槽的加工制造方法，它是在大型卧车上加工卷筒变螺距折线绳槽所需的起始点控制方法、折拐点一致性保持方法、变螺距折线绳槽的加工方法、绳槽截面点轨迹成形方法所组成的一种加工制造方法。利用这种制造方法进行加工的卷筒变螺距折线绳槽，可以满足设计要求，提高加工质量，使卷筒变螺距折线绳槽的加工制造变为现实，为大型水利枢纽工程和矿山深井开采提供了设备保障，具有广泛的应用及推广价值。

Description

一种卷筒变螺距折线绳槽的加工制造方法

技术领域：

本发明属于卷筒绳槽加工制造技术领域，特别涉及到一种卷筒变螺距折线绳槽的加工制造方法。

背景技术：

启闭机、矿井提升机通常采用卷筒旋转缠绕钢绳来提升闸门或物料。卷筒上车制绳槽，主要是为了排绳方便，减少钢绳之间的摩擦和挤压，防止卡绳，而这些对提高钢绳的使用寿命和可靠性具有重要意义。

一般卷筒绳槽为螺旋绳槽，加工主要采用在平板上刨槽后卷制的方法，或在大型卧车上采用车螺纹的方法车削。这些方法对于加工螺旋绳槽是可以的，但对于加工具有变螺距的折线绳槽是不行的。相对与螺旋绳槽，折线绳槽可以明显减少钢绳在运动中的冲击和摩擦，使钢绳的使用寿命和可靠性显著提高，因此受到广泛重视。但由于折线绳槽特别是变螺距折线绳槽的加工难度非常之大，至今还未发现一种可靠的且应用于实际加工的制造方法。

发明内容：

为使卷筒变螺距折线绳槽的加工制造成为可能，本发明提出了一种卷筒变螺距折线绳槽的加工制造方法，利用这种制造方法进行加工，满足设计要求，提高了加工质量，为大型水利枢纽工程和矿山深井开采提供了设备保障。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

所述的卷筒变螺距折线绳槽的加工制造方法，是在大型卧车上加工卷筒变螺距折线绳槽所需的起始点控制方法、折拐点一致性保持方法、变螺距折线绳槽的加工方法、绳槽截面点轨迹成形方法所组成的加工制造方法：

A、起始点控制方法：卷筒由左、右两段旋向的折线绳槽组成，为保证左、右旋绳槽折拐点一致，左、右旋两段绳槽的起始点通过机床刻线保持严格一致，并在系统中将其予置为“零点”；车削左右绳槽时，进刀点始终以起始点为基准并定时做回零检测，以保证起始点位置不变。

B、折拐点一致性保持方法：车削时每一个循环的主轴速度对折线折拐点影响很大，当主轴速度变化时，折拐点是变化的，但同一速度拐点的变化量总是相同的，也就是折拐点仍然是一致的，这就要求机床在执行每一个车削循环时必须保持相同的主轴速度，并且在程序中必须将该速度固定下来；在主轴速度范围内，先初步给定一个机床轴的切削速度，大致求出其他机床轴的切削速度，写入到程序中，在试运转过程中通过精确的速度匹配来取得最优值，将单个循环内匹配好的最优速度值应用到整个粗加工、半精加工、精加工过程的每一个车削循环中，并且在车削左右旋向的绳槽时，也保证相同速度，就可以保证全部折拐点一致性。

C、变螺距折线绳槽的加工方法：变螺距出绳段绳槽的螺距值与固定段、工作段折线绳槽螺距相差太大，难以进行速度匹配，并且由于变螺距部分处于两段折线绳槽之间，若编程一起加工，绳槽在车削过程的速度变化非常大，折拐点的一致性将受到严重影响，加工难度很大；为此可先车削固定段折线绳槽，跳过变螺距出绳段绳槽，再加工工作段折线绳槽，完成后再单独加工变螺距出绳段绳槽；在程序上选定了进、出刀的位置，使得固定段、工作段折线绳槽与变螺距部分的交接处有一定的重叠量，保证加工后的绳槽槽形一致，绳槽通畅；另外，单独车削大螺旋升角折线绳槽段可以显著提高工作效率。

D、绳槽截面点轨迹成形方法：先用45度车刀层切粗车毛坯，再用圆弧车刀粗靠出圆弧形状，并留有2mm的余量，半精加工及精加工车削绳槽时采用同一把机夹圆弧车刀，按照起始点精确对刀，槽深用深度尺测量，进给量采用径向小刀架微调；根据槽形尺寸和粗糙度要求，采用截面点轨迹法确定走刀步数，准确控制残留量，即两刀之间的残留量小于一定的值，使槽的表面粗糙度完全得到保证，以检验样板最终检验槽形；加工大角度变螺距折线绳槽时，还必须根据绳槽旋向选择合适的刀具，如果折线的方向为右旋方向，粗加工时使用45度右车刀，如果折线的方向为左旋，粗加工时使用45度左车刀，而半精加工与精加工采用机夹圆弧刀片车刀，没有方向之分。

由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下优越性：

1、在同一件卷筒上分别设计了两段旋向相反的对称折线绳槽，一半左旋，一半右旋，左旋绳槽或右旋绳槽分别由固定段绳槽、出绳段绳槽，工作段绳槽组成，均为折线绳槽；其中变螺距的出绳段折线绳槽螺距与固定段、工作段折线绳槽螺距不一样，并且位于其他两段折线绳槽中间，固定段、工作段折线绳槽螺旋升角同为1.35°，螺距为27.5mm，出绳段折线绳槽螺旋升角为14.13°，螺距为275mm；绳槽折线部分在圆周上分布于两处对称的52度区域内，其他区域为平行绳槽。

2、左旋绳槽和右旋绳槽各30圈，所有绳槽底径公差在0.15mm以内；左、右旋两侧所有折线绳槽与平行绳槽的折拐点严格保持一致，确保了出绳长度一致，防止闸门在运动中倾斜、卡死。

3、采用这种制造方法进行加工，满足了设计要求，提高了加工质量，使卷筒变螺距折线绳槽的加工制造成为可能，为大型水利枢纽工程和矿山深井开采提供了设备保障，具有广泛的应用及推广价值。

附图说明：

图1是卷筒折线绳槽的展开示意图。

具体实施例：

如图1所示，本发明的卷筒变螺距折线绳槽的加工制造方法，是在大型卧车上加工卷筒变螺距折线绳槽所需的起始点控制方法、折拐点一致性保持方法、变螺距折线绳槽的加工方法、绳槽截面点轨迹成形方法所组成的加工制造方法，A、起始点控制方法：

图纸设计对起始点有明确的要求，并且控制起始点位置对后续保证折拐点的一致性具有重要意义。根据制造工艺，工件外圆粗车完成后，利用大型工装安装在机床上，严格找正定位。根据图纸首先选定起始点，由于整个卷筒由两段左、右旋向的折线绳槽组成，为保证左、右旋绳槽折拐点一致，左、右旋两段绳槽的起始点必须严格保持一致，通过机床刻线来保证，并在系统中将其予置为“零点”。车削左右绳槽时，进刀点始终以零点为基准。另外采用固定循环程序车削绳槽的过程中，由于机床存在累积误差，操作过程中应定时做回零检测，保证起始点位置不变。

B、折拐点一致性保持方法：

针对绳槽折拐点一致的严格要求，在保证起始点的一致情况上，发现车削时每一个循环的主轴速度对折线折拐点影响很大。当主轴速度变化时，折拐点是变化的。通过反复测量，同一速度拐点的变化量总是相同的，也就是折拐点仍然是一致的，这就要求机床在执行每一个车削循环时必须保持相同的主轴速度，并且在程序中必须将该速度固定下来。如何取得这一速度，须从研究单个循环的车削速度开始。程序中给定的速度按照系统定义是机床各轴复合后执行的速度。因此在车削折线绳槽时，由于多轴联动，系统是按照矢量运算法则对机床各轴进行速度分配的，而在车削平行绳槽时，由于没有其他轴的运动，程序中给定的速度被全部分配给主轴，这就造成了主轴速度时快时慢的变化，由于机床一工件系统巨大的转动惯性，这一变化将直接影响折拐点定位的准确性和一致性。必须在单个循环内对车削平行绳槽和折线绳槽时的速度进行匹配，取得主轴速度的最优值，以减少这一速度变化。解决这个问题，需要通过“逆向求解”的方法，在主轴速度范围内，先初步给定一个机床轴的切削速度，大致求出其他机床轴的切削速度，写入到程序中，在试运转过程中通过精确的速度匹配来取得最优值，将单个循环内匹配好的最优速度值应用到整个粗加工、半精加工、精加工过程的每一个车削循环中，并且在车削左右旋向的绳槽时，也保证相同速度，就可以保证全部折拐点一致性。

C、变螺距折线绳槽的加工方法：

针对变螺距出绳段绳槽，由于其螺距值与固定段、工作段折线绳槽螺距相差太大，难以进行速度匹配，并且由于变螺距部分处于两段折线绳槽之间，若编程一起加工，绳槽在车削过程的速度变化非常大，折拐点的一致性将受到严重影响，加工难度很大。针对这一难点，编制了循环程序分别加工。在加工过程中，先车削固定段折线绳槽，跳过变螺距出绳段绳槽，直接加工后面工作段折线绳槽，完成后再单独加工变螺距出绳段绳槽。在程序上认真选定了进、出刀的位置，使得固定段、工作段折线绳槽与变螺距部分的交接处有一定的重叠量，保证加工后的绳槽槽形一致，绳槽通畅。另外，单独车削大螺旋升角折线绳槽段还可以显著提高工作效率。

D、绳槽截面点轨迹成形方法：

为了保证严格的绳槽底径公差和表面粗糙度，先用45度车刀层切粗车毛坯，再用圆弧车刀粗靠出圆弧形状，并留有2mm的余量，半精加工及精加工车削绳槽时采用同一把机夹圆弧车刀，按照起始点精确对刀，槽深用深度尺测量，进给量采用径向小刀架微调。根据槽形尺寸和粗糙度要求，采用截面点轨迹法确定走刀步数，准确控制残留量，即两刀之间的残留高小于一定的值，使槽的表面粗糙度完全得到保证，以检验样板最终检验槽形。

在加工变螺距出绳段绳槽时，还必须根据绳槽旋向选择合适的刀具，如果折线的方向为右旋方向，粗加工时使用45度右车刀，如果折线的方向为左旋，粗加工时使用45度左车刀，而半精加工与精加工采用机夹圆弧刀片车刀，没有方向之分。

解决了以上几项关键技术，针对整个粗、精加工过程编制了相应的循环程序，程序内容和使用方式各不相同。程序中包含了起始点、终点的自动进刀、退刀的控制内容，还包含了车削固定段折线绳槽、变螺距出绳段绳槽、工作段折线绳槽及过渡圆弧绳槽等内容，经过首件试制，完全满足图纸设计要求。

现给出一个具体实施例，其加工制造方法为：

1)、确定基准点，刻基准线，对刀找正，先加工中心线一侧的折线绳槽；

2)、30度尖刀刻绳槽两边线，包括全部形状线，按图纸检查；

3)、采用45度车刀粗车绳槽，使用轴向、径向两个方向上的小刀架确定吃刀量；在变螺距出绳段绳槽的两端增加退刀和进刀，先不加工变螺距出绳段绳槽；

4)、圆弧车刀粗车出圆弧形状，保证加工余量，车削时保证恒定速度；

5)、采用机夹圆弧车刀，半精加工、精加工绳槽；装刀后对刀找正基准点，轴向小刀架锁紧，根据深度尺测量情况，采用径向小刀架微调进刀深度，以计算数据点加工，同一槽深，加工一遍槽形需走37刀；以绳槽检查样板检查槽形，直至加工到符合图纸要求；

6)、粗加工、半精加工、精加工变螺距出绳段绳槽；在加工变螺距出绳段绳槽时，如果折线的方向为右旋方向，粗加工时使用45度右车刀，如果折线的方向为左旋，粗加工时使用45度左车刀；半精加工与精加工机夹圆弧车刀没有方向之分；保证进刀、退刀与原退刀、进刀有重叠区；

7)、用同样的加工方法加工中心线另一侧的折线绳槽。

Claims (2)

1.一种卷筒变螺距折线绳槽的加工制造方法，其特征在于：在大型卧车上加工卷筒变螺距折线绳槽所需的起始点控制方法、折拐点一致性保持方法、变螺距折线绳槽的加工方法、绳槽截面点轨迹成形方法所组成的加工制造方法：

A、起始点控制方法：卷筒由左、右两段旋向的折线绳槽组成，为保证左、右旋绳槽折拐点一致，左、右旋两段绳槽的起始点通过机床刻线保持严格一致，并在系统中将其予置为“零点”；车削左右绳槽时，进刀点始终以起始点为基准并定时做回零检测，以保证起始点位置不变；

B、折拐点一致性保持方法：车削时每一个循环的主轴速度对折线折拐点影响很大，当主轴速度变化时，折拐点是变化的，但同一速度拐点的变化量总是相同的，也就是折拐点仍然是一致的，这就要求机床在执行每一个车削循环时必须保持相同的主轴速度，并且在程序中必须将该速度固定下来；在主轴速度范围内，先初步给定一个机床轴的切削速度，大致求出其他机床轴的切削速度，写入到程序中，在试运转过程中通过精确的速度匹配来取得最优值，将单个循环内匹配好的最优速度值应用到整个粗加工、半精加工、精加工过程的每一个车削循环中，并且在车削左右旋向的绳槽时，也保证相同速度，就可以保证全部折拐点一致性；

C、变螺距折线绳槽的加工方法：变螺距出绳段绳槽的螺距值与固定段、工作段折线绳槽螺距相差太大，难以进行速度匹配，并且由于变螺距部分处于两段折线绳槽之间，若编程一起加工，绳槽在车削过程的速度变化非常大，折拐点的一致性将受到严重影响，加工难度很大；为此可先车削固定段折线绳槽，跳过变螺距出绳段绳槽，再加工工作段折线绳槽，完成后再单独加工变螺距出绳段绳槽；在程序上选定了进、出刀的位置，使得固定段、工作段折线绳槽与变螺距部分的交接处有一定的重叠量，保证加工后的绳槽槽形基本一致，绳槽通畅；另外，单独车削变螺距出绳段绳槽可以显著提高工作效率；

D、绳槽截面点轨迹成形方法：先用45度车刀层切粗车毛坯，再用圆弧车刀粗靠出圆弧形状，并留有2mm的余量，半精加工及精加工车削绳槽时采用同一把机夹圆弧车刀，按照起始点精确对刀，槽深用深度尺测量，进给量采用径向小刀架微调；根据槽形尺寸和粗糙度要求，采用截面点轨迹法确定走刀步数，准确控制残留量，即两刀之间的残留量小于一定的值，使槽的表面粗糙度完全得到保证，以检验样板最终检验槽形；加工变螺距出绳段绳槽时，还必须根据绳槽旋向选择合适的刀具，如果折线的方向为右旋方向，粗加工时使用45度右车刀，如果折线的方向为左旋，粗加工时使用45度左车刀，而半精加工与精加工采用机夹圆弧刀片车刀，没有方向之分。

2.如权利要求1所述卷筒变螺距折线绳槽的加工制造方法，其特征在于：其加工制造一种具体方法为：

1)、确定基准点，刻基准线，对刀找正，先加工中心线一侧的折线绳槽；

2)、30度尖刀刻绳槽两边线，包括全部形状线，按图纸检查；

3)、采用45度车刀粗车绳槽，使用轴向、径向两个方向上的小刀架确定吃刀量；在变螺距出绳段绳槽的两端增加退刀和进刀，先不加工变螺距出绳段绳槽；

4)、圆弧车刀粗车出圆弧形状，保证加工余量，车削时保证恒定速度；

5)、采用机夹圆弧车刀，半精加工、精加工绳槽；装刀后对刀找正基准点，轴向小刀架锁紧，根据深度尺测量情况，采用径向小刀架微调进刀深度，以计算数据点加工，同一槽深，加工一遍槽形需走37刀；以绳槽检查样板检查槽形，直至加工到符合图纸要求；

6)、粗加工、半精加工、精加工变螺距出绳段绳槽；在加工变螺距出绳段绳槽时，如果折线的方向为右旋方向，粗加工时使用45度右车刀，如果折线的方向为左旋，粗加工时使用45度左车刀；半精加工与精加工机夹圆弧车刀没有方向之分；保证进刀、退刀与原退刀、进刀有重叠区；

7)、用同样的加工方法加工中心线另一侧的折线绳槽。

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