变导程螺纹的四轴联动数控铣削加工及编程

陈晓燕

摘 要：随着国家对制造业的重视和相关的政策扶持，我国的机加工行业得到快速的发展。螺纹连接在机械加工行业中应用广泛，本文所要讨论的对象为可变导程的螺纹，主要通过对四轴联动数控铣削加工方法进行探讨，希望能对相关的工人给予一定的参考和帮助。

关键词：机加工；变导程；螺纹；四轴联动；数控铣削

1 概论

变导程螺纹指的是螺纹的导程是逐渐变化的，目前的可变导程螺纹主要包括了两种，分别是等槽宽和等牙宽的变导程螺纹。该种形式的螺纹在目前的生产行业得到了广泛的应用，特别是在现在的流水生产线上，例如，灌装饮料过程中的机械设备的使用，该过程需要将灌装的容器按照已经设定好的时间和距离稳定的传输至固定好的工位上，因此，需要用到定距分隔定时供给的设备来完成这项工作，该设备的主要传动部分就必须靠变导程螺纹来完成。另外，在一些对精密度要求高的情况下，例如航空的传输设备以及船舶的螺旋桨，在需要变导程的情况下都必须采用变导程的螺纹来实现高效的传输或者运转。除此之外，变导程螺纹在饲料机械以及一些汽车中的减震装置还有其他方面都有着其独特的作用。

变导程螺纹的精度高，但是其加工过程却很复杂。针对变导程螺纹形成的传统加工方法主要有两种，一种是手工加工，即在铣床上通过工人进行手工铣削加工完成得到所需要的变导程螺纹，该方法得到的螺纹精度低，尺寸误差较大，而且该加工方法需要耗费大量的劳动力，容易出现废品，总的来说，该加工方法效率低。而另外一种方法就是利用卧式车床进行加工，在其进给系统中加上凸轮变速机构，从而实现对变导程螺纹的加工，该方法较之前的精度更高，但是该方法所投入的成本变高了，而且根据不同的导程进行调整是也比较麻烦，整体上来说不利于大范围的推广。

随着数控加工方法的有效利用，变导程螺纹的加工也逐渐开始使用数控加工方法，经过大量的研究，目前的四轴联动的数控铣削加工方法所加工出来的变导程螺纹精度更高，效率更低，因此本文主要针对该方法展开研究，对其加工和编程的过程进行论述。

2 四轴联动数控铣削加工

在加工螺纹的时候我们首先是要选定一定加工的母线，由母线沿着导线的方法进行螺旋运动，变导程螺纹的加工原理也是这样，在采用四轴联动数控铣削加工时，通过数控中心的自动化加工，替代普通铣床加工的手工方式，更加节约了时间、人力和物力。

对于可变导程螺纹的铣削加工成型技术，本文以立式的数控加工中心举例来进行四轴铣削加工的说明。首先，将需要加工的工件水平放置于工作臺上，接下来将铣刀的中心线调至与工件的中心轴线在同一个平面内，且必须保证刀具的中心线与工件的中心线相互垂直，通过对数控加工中心进行程序的设定，即可按程序进行加工。在加工的过程中，铣刀的旋转运动为此次切削得主运动，而进给运动则由工作台的回转台带动公交形成的旋转运动和工作台带动整个转台和工件一起形成的直线往返运动来合成。进给运动是形成可变导程螺纹的螺旋面的关键步骤，该步骤通过对数控中心的编程即可实现。

3 四轴联动数控铣削中心的编程

对数控中心的编程可以有效的实现对变导程螺纹面的加工，因此，编程的质量能够决定工件的加工质量。有关编程部分的说明，我们主要通过两个方面来进行叙述，分别是编程的原理，以及通过实际的举例来进行说明。

3.1 原理

螺旋线的形成可以看作是一条与中心线具有一定角度的直线或者是一个直角三角形绕圆柱体表面旋转而形成的，变导程的螺纹在进行编程时，需要将上述倾斜的直线变成很多条不同角度的直线，并将其连接成一天折线，刀具沿该折线进行加工，在刀具、工作台和工件的运动中即可实现对变导程螺纹的加工。

3.2 编程实例说明

现需要加工一个外径为70mm，导程变化，分别为50、60、70mm的导程，且每个导程对应的圈数都为1，依旧采用立式加工的方式进行加工，本文中所要采用的加工中心为南通机床厂生产的立式加工中心，该机床的产品型号为：VMC850，另外确定进给运动的工作台则选用台湾生产的VRNC125工作回转台。用于编程的软件则选用Master CAM X。接下来的问题就是，如何进行编程。

首先要做的就是绘制参考图，即3个长方形，按不同的导程进行绘制，长方形的长度L=π×D×n（其中D为螺纹的外径，n为螺纹的圈数），通过计算可知长度应为219.11mm。长方形的宽度按公式B=T×n（其中T为螺纹的导程，n为螺纹的圈数），按导程不同可以得出长方形的宽度分别为50、60、70。单位为mm。

接下来就是确定是主运动和进给运动，根据需要成形的螺纹横截面形状，选择合适的铣刀，并根据相应的数据进行参数的设置，并将刀具的选项框中的旋转轴选项选上，通过置换轴的方法确定刀具的路径，主运动即可设定好，剩下的进给运动主要是通过对工作台的参数设置来完成。

主运动和进给运动确定好了之后，最后一个步骤就是检查以上的参数设置都正确，然后选择相应的后置处理程序，并开始数控铣削加工。对于螺纹的加工时不可逆的，因此，必须认真的對所有参数进行设置，确保每一个参数都是正确的，这样才能保证螺纹的加工一次成功。不会造成材料的浪费。

4 结束语

随着工业的快速发展以及加工技术水平的不断提升，变导程螺纹的加工技术和加工手段也得到了提高。通过四轴联动数控铣削进行变导程螺纹的加工可以有效的提高螺纹的加工精度，同时还能节省大量的时间和劳动力，极大的提高了加工效率，随着我国科技研发水平的不断进步，相信不久的将来还会在变导程螺纹加工上有新的成果和突破。

参考文献

[1]张进春，谢光辉，尹玲，等.变导程螺纹的四轴联动数控铣削加工及编程[A].全国先进制造技术高层论坛暨制造业自动化与信息化技术研讨会[C].2010：63-64.

[2]王海林.数控车床加工可变导程螺纹的编程方法[J].金属加工（冷加工），2009，（14）：75.

（作者单位：上海汽车集团股份有限公司培训中心）