CN106502209B - 螺杆一体化数控制造工艺 - Google Patents

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    • G05B19/02—Programme-control systems electric
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    • G05B19/408—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by data handling or data format, e.g. reading, buffering or conversion of data

Abstract

本发明是一种螺杆一体化数控制造工艺。本发明采取一体化工艺方法，既将复杂配合曲面和共轭曲面啮合的成对的两个零件，在数控加工过程中作为一个共同对象，进行统一工艺规划和编程。将零件的加工刀具与零件在数控加工过程中都视为被加工对象，进行统一工艺规划和编程。编程数据输入与生成是保证加工质量的重点，按计算公式运用数值计算方法计算出指状铣刀和盘形铣刀回旋面截形的坐标点位置参数，并将参数输入数控铣床，按此数据进行螺杆螺旋曲面的数控加工。

Description

螺杆一体化数控制造工艺
技术领域
数控设备在机械制造领域应用日益普遍，为机械制造业提供了强有力的装备支持。数控制造工艺研究也备受广大企业职工和技术人员重视。成为保证产品质量和数量的核心技术。本发明涉及一种螺杆一体化数控制造工艺。
背景技术
数控技术与数控机械加工设备在机械制造领域的广泛应用，为机械制造业的产品质量提高和不同生产纲领的产品生产提供了强有力的技术保障。同时，也为复杂零件与难加工材料的产品制造研究提供了技术条件。结合数控制造技术特点的工艺技术实施已成为解决复杂空间曲面的最有效途径。本发明是一种螺杆一体化数控制造工艺。
发明内容
本发明是一种螺杆一体化数控制造工艺。本发明采取一体化工艺方法，既将复杂配合曲面和共轭曲面啮合的成对的两个零件，在数控加工过程中作为一个共同对象，进行统一工艺规划和编程。将零件的加工刀具与零件在数控加工过程中都视为被加工对象，进行统一工艺规划和编程。
按照本发明，对于加工螺杆螺旋曲面而言，数控加工坐标系为：设刀具轴线与螺杆轴线的夹角为β，两轴线间的最短距离为a，工件坐标系x轴与最短距离线一致，刀具坐标系Z轴与刀具轴线重合并与工件z轴夹角为β，工件坐标系x轴与刀具坐标系X轴重合但方向相反。由此，这两个坐标系的变换关系为：其中旋转矩阵刀具在旋转中形成一个回转面，工件则在绕自己轴线旋转的同时沿轴线移动，并且在旋转一周时平移一个导程。在相对运动的任意瞬时，两个表面之间总有一个相切的接触线，这个接触线在空间的位置是固定不变的。接触线绕刀具轴线回转得到的就是刀具的回转面，接触线绕工件轴做螺旋运动就得到工件螺旋面。由于刀具回转面与工件螺旋面的接触条件方程是双参数隐函数方程，因此要用数值求解。即给定一个参数，用数值方法求解得到另一个参数，将求解得到的参数带入螺旋面方程中就得到接触线方程。
按照本发明，将接触线变换到盘形刀具坐标系中，就得到盘形刀具回旋面截形的表达式为：
指形刀具回旋面截形的表达式为：
按照本发明，按计算公式运用数值计算方法计算出指状铣刀和盘形铣刀回旋面截形的坐标点位置参数，并将参数输入数控铣床，按此数据进行螺杆螺旋曲面的数控加工。编程数据输入与生成是保证加工质量的重点。
按照本发明，加工凸螺杆的指形铣刀回旋面截形部分坐标点：
x(回旋轴坐标) y(回旋半径) z
58.6545995513222 46.6626535156136 0
59.9988875613441 49.8821870826908 0
40.0003630336021 21.0848134113019 0
43.4281060913392 29.1344358122715 0
45.3188480371431 31.704574384753 0
50.0172686314862 37.3098661061771 0
55.6175345975644 43.4388400633522 0
58.6545995554568 46.662653519976 0
按照本发明，加工凸螺杆的盘形铣刀回旋面截形部分坐标点：
x y(回旋半径) z(回旋轴坐标)
0 41.98321124863 46.0852082800359
0 60.1931323642301 19.9686490740265
0 58.1785162709119 26.5269827462614
0 54.8021191079811 31.4745724800071
0 50.2380136652577 36.9590797236192
0 47.6342875148858 39.8887447041451
0 44.8714014965971 42.9332322474775
0 41.983211248645 46.0852082800196
0 60.0000782604018 0.400924844837015
0 60.1954698553826 20.0459615792811
按照本发明，加工凹螺杆的指形铣刀回旋面截形部分坐标点：
按照本发明，加工凹螺杆的盘形铣刀回旋面截形部分坐标点：
x y(回旋半径) z(回旋轴坐标)
0 28.4979264235528 18.7645003815618
0 33.7523871574787 16.6249039704259
0 36.4787316116436 14.9417085385513
0 40.7396584595398 11.066976263221
0 43.487220485144 6.78211786606647
0 44.993326961485 0.457165873115907
按照本发明，凸螺杆工艺过程为：锻造毛坯，车端面打中心孔，整体调质，车外圆与台阶，铣传动键槽，以螺杆轴线定位、一端中心孔顶尖支承、另一端外圆面第四转动轴卡盘安装、数控铣加工螺旋曲面，中检验，表面淬火，磨顶尖孔磨外圆，数控磨螺旋曲面，去毛刺，终检验。
按照本发明，凹螺杆工艺过程为：锻造毛坯，车端面打中心孔，整体调质，车外圆与台阶，以螺杆轴线定位、一端中心孔顶尖支承、另一端外圆面第四转动轴卡盘安装、数控铣加工螺旋槽曲面，中检验，表面淬火，磨顶尖孔磨外圆，数控磨螺旋槽曲面，去毛刺，终检验。
按照本发明，刀具工艺过程为：刀具毛坯锻造，人工时效，车端面打中心孔，数控车刀具刀柄与回旋表面，数控工具机床开刀槽并产背，渗氮淬火，数控工具磨刀具回旋面和刀槽。
附图说明
附图结合实施实例说明本发明工艺的工件与刀具安装关系，其中：
图1是指形铣刀加工凸螺杆螺旋曲面的刀具与工件的关系图。
图2是盘形铣刀加工凸螺杆螺旋曲面的刀具与工件的关系图。
图3是指形铣刀加工凹螺杆螺旋槽曲面的刀具与工件的关系图。
图4是盘形铣刀加工凹螺杆螺旋槽曲面的刀具与工件的关系图。
具体实施方式
按照附图，本发明的一种螺杆一体化数控制造工艺，采取一体化工艺方法，既将复杂配合曲面和共轭曲面啮合的成对的两个零件，在数控加工过程中作为一个共同对象，进行统一工艺规划和编程。将零件的加工刀具与零件在数控加工过程中都视为被加工对象，进行统一工艺规划和编程。
按照本实施实例，对于加工螺杆螺旋曲面而言，数控加工坐标系为：设刀具轴线与螺杆轴线的夹角为β，两轴线间的最短距离为a，工件坐标系x轴与最短距离线一致，刀具坐标系Z轴与刀具轴线重合并与工件z轴夹角为β，工件坐标系x轴与刀具坐标系X轴重合但方向相反。由此，这两个坐标系的变换关系为：其中旋转矩阵刀具在旋转中形成一个回转面，工件则在绕自己轴线旋转的同时沿轴线移动，并且在旋转一周时平移一个导程。在相对运动的任意瞬时，两个表面之间总有一个相切的接触线，这个接触线在空间的位置是固定不变的。接触线绕刀具轴线回转得到的就是刀具的回转面，接触线绕工件轴做螺旋运动就得到工件螺旋面。由于刀具回转面与工件螺旋面的接触条件方程是双参数隐函数方程，因此要用数值求解。即给定一个参数，用数值方法求解得到另一个参数，将求解得到的参数带入螺旋面方程中就得到接触线方程。
按照本实施实例，将接触线变换到盘形刀具坐标系中，就得到盘形刀具回旋面截形的表达式为：
指形刀具回旋面截形的表达式为：
按照本实施实例，按计算公式运用数值计算方法计算出指状铣刀和盘形铣刀回旋面截形的坐标点位置参数，并将参数输入数控铣床，按此数据进行螺杆螺旋曲面的数控加工。编程数据输入与生成是保证加工质量的重点。
按照本实施实例，加工凸螺杆的指形铣刀回旋面截形部分坐标点：
按照本实施实例，加工凸螺杆的盘形铣刀回旋面截形部分坐标点：
按照本实施实例，加工凹螺杆的指形铣刀回旋面截形部分坐标点：
x(回旋轴坐标) y(回旋半径) z
58.3628905391788 19.7893264135247 0
54.4442267141428 18.3717980624668 0
51.161756522418 16.747887366402 0
48.4005047013475 14.9619165089279 0
46.0903615912787 13.0454773552379 0
44.1862871484741 11.0233878475513 0
42.6584544548761 8.91662512966705 0
41.4868703736059 6.74390583738088 0
40.6582572363053 4.52259453959525 0
40.1641903428386 2.26925430261915 0
40.0065629230719 0.454359639369361 0
按照本实施实例，加工凹螺杆的盘形铣刀回旋面截形部分坐标点：
按照本实施实例，凸螺杆工艺过程为：锻造毛坯，车端面打中心孔，整体调质，车外圆与台阶，铣传动键槽，以螺杆轴线定位，一端中心孔顶尖支承，另一端外圆面第四转动轴卡盘安装，数控铣加工螺旋曲面，中检验，表面淬火，磨顶尖孔磨外圆，数控磨螺旋曲面，去毛刺，终检验。
按照本实施实例，凹螺杆工艺过程为：锻造毛坯，车端面打中心孔，整体调质，车外圆与台阶，以螺杆轴线定位，一端中心孔顶尖支承，另一端外圆面第四转动轴卡盘安装，数控铣加工螺旋槽曲面，中检验，表面淬火，磨顶尖孔磨外圆，数控磨螺旋槽曲面，去毛刺，终检验。
按照本实施实例，刀具工艺过程为：刀具毛坯锻造，人工时效，车端面打中心孔，数控车刀具刀柄与回旋表面，数控工具机床开刀槽并产背，渗氮淬火，数控工具磨刀具回旋面和刀槽。
按照本发明的螺杆一体化数控制造工艺，可以有效保证螺杆加工质量，提高螺杆编程效率和缩短制造周期。

Claims (4)

1.螺杆一体化数控制造工艺，其特征在于，将零件的加工刀具与零件在数控加工过程中都视为被加工对象，进行统一工艺规划和编程；加工螺杆螺旋曲面数控加工坐标系为：设刀具轴线与螺杆轴线的夹角为β，两轴线间的最短距离为a，工件坐标系x轴与最短距离线一致，刀具坐标系Z轴与刀具轴线重合并与工件z轴夹角为β，工件坐标系x轴与刀具坐标系X轴重合但方向相反；两个坐标系的变换关系为：其中旋转矩阵刀具在旋转中形成一个回转面，工件则在绕自己轴线旋转的同时沿轴线移动，并且在旋转一周时平移一个导程；在相对运动的任意瞬时，两个表面之间总有一个相切的接触线，这个接触线在空间的位置是固定不变的，接触线绕刀具轴线回转得到的就是刀具的回转面，接触线绕工件轴做螺旋运动就得到工件螺旋面；刀具回转面与工件螺旋面的接触条件方程是双参数隐函数方程，要用数值求解，给定一个参数，用数值方法求解得到另一个参数，将求解得到的参数带入螺旋面方程中就得到接触线方程；将接触线变换到盘形刀具坐标系中，得到盘形刀具回旋面截形的表达式为：
指形刀具回旋面截形的表达式为：
按计算公式运用数值计算方法计算出指状铣刀和盘形铣刀回旋面截形的坐标点位置参数，并将参数输入数控铣床，按此数据进行螺杆螺旋曲面的数控加工；
加工凸螺杆的指形铣刀回旋面截形部分坐标点：
x(回旋轴坐标) y(回旋半径) z 58.6545995513222 46.6626535156136 0 59.9988875613441 49.8821870826908 0 40.0003630336021 21.0848134113019 0 43.4281060913392 29.1344358122715 0 45.3188480371431 31.704574384753 0 50.0172686314862 37.3098661061771 0 55.6175345975644 43.4388400633522 0 58.6545995554568 46.662653519976 0
加工凸螺杆的盘形铣刀回旋面截形部分坐标点：
x y(回旋半径) z(回旋轴坐标) 0 41.98321124863 46.0852082800359 0 60.1931323642301 19.9686490740265 0 58.1785162709119 26.5269827462614 0 54.8021191079811 31.4745724800071 0 50.2380136652577 36.9590797236192 0 47.6342875148858 39.8887447041451 0 44.8714014965971 42.9332322474775 0 41.983211248645 46.0852082800196 0 60.0000782604018 0.400924844837015 0 60.1954698553826 20.0459615792811
加工凹螺杆的指形铣刀回旋面截形部分坐标点：
x(回旋轴坐标) y(回旋半径) z 58.3628905391788 19.7893264135247 0 54.4442267141428 18.3717980624668 0 48.4005047013475 14.9619165089279 0 46.0903615912787 13.0454773552379 0 42.6584544548761 8.91662512966705 0 40.6582572363053 4.52259453959525 0 40.0065629230719 0.454359639369361 0
加工凹螺杆的盘形铣刀回旋面截形部分坐标点：
x y(回旋半径) z(回旋轴坐标) 0 28.4979264235528 18.7645003815618 0 33.7523871574787 16.6249039704259 0 36.4787316116436 14.9417085385513 0 40.7396584595398 11.066976263221 0 43.487220485144 6.78211786606647 0 44.993326961485 0.457165873115907
。
2.如权利要求1所述的螺杆一体化数控制造工艺，其特征在于，凸螺杆工艺过程为：锻造毛坯，车端面打中心孔，整体调质，车外圆与台阶，铣传动键槽，以螺杆轴线定位、一端中心孔顶尖支承、另一端外圆面第四转动轴卡盘安装、数控铣加工螺旋曲面，中检验，表面淬火，磨顶尖孔磨外圆，数控磨螺旋曲面，去毛刺，终检验。
3.如权利要求1所述的螺杆一体化数控制造工艺，其特征在于，凹螺杆工艺过程为：锻造毛坯，车端面打中心孔，整体调质，车外圆与台阶，以螺杆轴线定位、一端中心孔顶尖支承、另一端外圆面第四转动轴卡盘安装、数控铣加工螺旋槽曲面，中检验，表面淬火，磨顶尖孔磨外圆，数控磨螺旋槽曲面，去毛刺，终检验。
4.如权利要求1所述的螺杆一体化数控制造工艺，其特征在于，刀具工艺过程为：刀具毛坯锻造，人工时效，车端面打中心孔，数控车刀具刀柄与回旋表面，数控工具机床开刀槽并产背，渗氮淬火，数控工具磨刀具回旋面和刀槽。
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