数控车床加工折线绳槽

石家庄科一重工有限公司（河北 050071）吴鹏伟

石家庄工程技术学校（河北 050061）霍秀静

目前在我国起重行业流行的“折线绳槽”一词，是指从国外引进的一种适合钢丝绳多层卷绕的绳槽形式。折线绳槽卷筒最早见于国外利巴斯公司的利巴斯装置中，其中利巴斯卷筒就是双折线绳槽卷筒，20世纪80年代引入我国，主要在矿山卷扬机和水工起重机械上应用。近年来随着我国大中型建筑工程的迅猛发展，起重卷扬装置采用折线绳槽卷筒的越来越多，这种能使钢丝绳卷绕整齐排列的折线绳槽卷筒应用越来越广。但国内少数厂家可以实现折线绳槽卷筒的整体加工，而且都是旧式车床改造的，设备落后生产能力不高。加工的绳槽表面质量不高，绳槽折点一致性差，易出现绳槽紊乱的现象。

折线绳槽的槽形有两种形式，一种是单折线绳槽，一种是双折线绳槽。前者为最初的绳槽形式，后者为改进的绳槽形式，目前应用较多的是后一种形式。双折线绳槽的斜绳槽和直绳槽交替出现，这样在卷筒表面上就出现了两个斜绳槽区和两个直绳槽区。所谓斜绳槽，是指与卷筒母线斜交的绳槽，直绳槽是指与卷筒母线直交或与法兰平行的绳槽。斜绳槽约占圆周长的20%，直绳槽约占80%。

折线绳槽可以直接在卷筒上加工成形，也可以制成带有这种绳槽的套，并且做成分体式的。安装时包裹在光面卷筒上，通过螺栓或焊接与卷筒连接成一体。目前，国外以这种方式使用折线绳槽的卷筒居多。

折线绳槽加工成形可以在车床上，也可以在铣床上实现。车床上加工利用靠模、挂轮装置或数控等多种方法加工成形。也可以用数控铣床以铣代车加工成形。下面介绍一种折线绳槽卷筒的数控车床加工方案，以卷筒外径φ380mm、绳槽螺距12.6mm、绳槽半径R6.36mm、绳槽角度135°/45°为例，如图1、2、3所示。

图1 折线绳槽卷筒

图2 折线绳槽卷筒展开示意图

1.机床的选择

折线绳槽卷筒的车削加工，要求机床高精度、高效率、重切削。下面以FANUC数控系统的重型数控车床CK61200为例。主轴箱由110kW的直流电动机驱动，主轴转速可实现0.63～125r/min分挡无极调速（低速挡）。主轴组件采用以前、后支承的两支承组件进行轴向和径向游隙分别调整，其轴向和径向刚度强、精度高。进给系统采用FANUC伺服电动机、高精度滚珠丝杠、双牙棒斜齿轮齿条传动机构，精度高，传动准确。刀架由大刀架、横刀架、上刀架和刀排组成，强度好，可有效缓解折线绳槽强力切削过程中的振刀问题。尾座由上、下两体组成，刚性好、承载能力好。

图3 绳槽详图

2.数控加工方案的确定

如图2所示，折线绳槽卷筒上的一圈360°绳槽，由0～135°直槽、135～180°斜槽、180～315°直槽、315～360°斜槽组成，每一段斜槽都可看作是一段螺纹来加工。确定螺纹的参数，每一段螺纹的位移L=6.3mm，每一段螺纹的导程 F=6.3×360/（180－135）=50.4mm。

此情况使用加工螺纹的G32指令更为方便些，指令格式G32X（U）__Z（W）__F__Q__。式中：X、Z为绝对尺寸编程时螺－纹的终点坐标；U、W为增量尺寸编程时螺纹的终点坐标；F为螺纹导程（若为单线螺纹，则为螺纹的螺距）；Q为螺纹起始角，该值为不带小数点的非模态值，即增量为0.001°；如起始角为180°，则表示为Q180000（单线螺纹可以不用指定，此时该值为零）；起始角Q的范围为0～360000之间，如果指定了大于360000的值，则按360000（360°）计算。

卷筒加工时需要从图样第一圈绳槽的前一圈起刀，落刀于图样最后一圈绳槽的下一圈。此时卷筒两端用来焊接卷筒挡边的φ370mm宽15mm止口，加工时可以起到进刀槽、退刀槽的作用。折线绳槽的详细下加工路线：首先将刀具移到图4所示轴向位置，径向移到指定切深。卷筒上的绳槽圈数为630/12.6＝50圈，假设此处及另一端各多加一圈折线绳槽，使用加工两条斜槽的指令：

图4 进刀示意图

由于50圈绳槽上折线的折点一致，重复上述两条指令50＋2=52次，即可完成一次完整走刀，其中中间的50次即形成50圈绳槽路线。

加工线路原理：G32加工斜槽，但是它是从135°才开始加工的，于是在它0°～135°等待加工斜槽时就加工了直槽部分。

3.数控程序的编制

主程序

子程序

4.结语

以上程序仅为加工折线绳槽的一次走刀，可以调整吃刀量重复编写该程序。也可以利用宏程序控制切削时的吃刀量，来完成加工。此卷筒为右旋折线绳槽卷筒，这种方法同样可以编制左旋折线绳槽卷筒。这种方法只适用于有退刀槽的挡边为焊接的卷筒。利用数控车床加工出来的折线绳槽，由于是数控系统控制绳槽折点，一致性好，不会出现折线绳槽紊乱的现象。