螺纹自动变距磨削工艺研究及程序设计

周文胜

摘 要：本文主要研究的课题是螺纹自动变距磨削工艺研究及程序设计。首先总结了螺纹磨削的加工现状，然后分析了螺纹磨削的原理内容。基于数控螺杆转子磨床原型的基础上，构建起螺杆转子磨削与砂轮修型相关的工艺尺寸函数式，涉及到砂轮直径变化量等相关的尺寸指标。借助于相关的公式，能够准确地演算出螺杆转子磨削用砂轮的外形，另外，能够界定出砂轮修型与螺杆转子具体磨削时所涉及到的机床运动参量，设计出相关的程序及其代码，目的在于强化机床的加工效率，确保螺杆转子的加工质量。

关键词：螺纹；自动变距；磨削工艺；程序设计

中图分类号：TG616 文献标识码：A

随着科学技术的日新月异，双螺杆压缩机的技术也越来越为精密。通过连续性的基础理论探究、产品研发实验、持续性改进转子型线以及专用转子加工设备等方面的成功研发，其优越性愈加突显出来，被广泛地运用在化工、冶金、矿山、机械、动力、建筑与制冷等诸多领域范围中。本文中所说的螺纹主要指的是滚珠丝杠副的丝杠与螺母的螺纹。滚珠丝杠传动副部件被广泛地运用于数控机床领域内，属于精密式的传动组件类型。如何精密地对滚珠丝杠螺纹滚道加以磨削加工，是整个滚珠丝杆研制过程中的重要步骤。至于怎样强化磨削滚道螺纹的螺距精度则为此工序的一个轴心流程。在不改变硬件设备的基础上，通过对工艺技术的改变与加工，设计出科学合理而又有效的程序，目的在于强化丝杠的精度，提升螺纹自动变距磨削工艺的推广与使用价值。

1 螺纹磨削的加工现状

由于滚珠丝杠副属精密部件，大部分都必须进行必要的磨削加工环节处理。国内在加工螺纹时所采用的是单配的模式，也就是各种类型的滚珠丝杠副内部的丝杆以及螺母的互换性并不高。在对滚珠丝杠进行副装配的流程中，即使让滚珠升了级，然而由于丝杠或是螺母在修配的流程中也许会产生配件报废的情况，因此提高了生产所必需的成本。

对滚珠丝杠的滚道螺纹质量的核心指标有3个硬性指标，即螺距、法向截形以及螺纹滚道中径等。其中，法向滚道截形和成形磨削砂轮的轴向截形存在着内在的关联性，中径的决定性因素是加工的精度。

若螺纹的加工设备有着极高的精度，滚道螺距在加工时的改变幅度并不大。国产设备所加工的丝杆副精度并不高。由于国外的同类设备价格太高，因而须寻找一类比较折中的且比较经济化的途径，也就是使用国产档次比较高级的设备，在对硬件设备并不改变的基础上，经由对工艺的加工之后，生产并制造出高精度的丝杆副产品。

2 螺纹磨削的原理分析

螺杆转子一般被当做一类比较典型化的等升距螺纹回转件，和螺杆、蜗杆与丝杠等组件的磨削加工比较地类似。在加工螺纹件的过程中，须确保回转刀具的轴线与螺纹回转组件的轴线内部存在着一定的空间方位关联性。具体可参考图1与图2。

从图1的分析可知，砂轮的轴线和工件的轴线空间方位存在着相互交织的情况。在本文中，我们将偏移间距的参量设置成a，空间交错角的参量设置为Σ。偏移距a与交错角Σ成为螺纹磨削环境内中两个关键性的参量，这两个数值的改变会直接地对砂轮的外在形式与磨削螺杆转子的形态产生一定的影响。

3 螺纹变距加工

有关螺纹变距加工的工艺流程如下所述：第一步，搜集数据；第二步，分析数据；第三步，构建数学模型；第四步，根据数学模型产生数据；第五步，分析证实；第六步，修改数学模型；第七步，对工艺的参量含义加以界定；第八步，编制修改加工工藝；第九步，加工工艺并校验；第十步，展开试加工；第十一步，分析证实；最后，形成有关技术文件的流程。

4 磨削工艺分析

螺杆转子所涉及到的磨削工艺及其齿槽的最小直径R52为螺杆转子最后外表的尺寸值。据此能够计算出砂轮进给量R530参量为砂轮最大的进给量参量，至于磨削自身即为一类应用切削深度并不大的加工模式。为了强化磨削的加工效率，在具体磨削的过程中，砂轮的起始点为R530一n×∈的方位，展开n次的进给处理之后，单次的进给量为∈，最后所处的方位是R530。若砂轮的快速进给处于R533时，也就是砂轮当下的最大化轮缘直径为R511与螺杆转子所对应的顶圆直径R520处，同时于点P1处发生接触后，螺杆转子的最初磨削方位函数式如下：R533=R530-n×∈，也就是n×∈=（R520-R521）/2。

5 程序设计示例

有关的程序编程可参见如下：

PRE_；磨削的分流程

IF（）GOTOF；推断精磨与否

M；关闭整修的器电机

M；开启冷却液

R32=；演算出精进给量

R34=

R42= +4

PRE1

G1G91

X=F3000

G1X=-Z=R39F=R6；进刀

Z=R9*+R57/100；首次进行磨削，变距式加工螺纹的长度使其递增，然而旋转的角度维持原状Z=R9*R55/100+R58C= R37*R55/100；第二次进行磨削Z=R9*R56/100+R59C= R37*R56/100；第三次进行磨削

X4C=R26；退刀

X=R41；返回至安全的方位

G90

Z=F6000；Z返回至起刀点处

C=R38；C返回至起刀点处

R27

DRESS；调用砂轮整修流程

M11；关闭整器的电机

G91F50

X=-IF（2）GOTOF；推断螺纹是否属于双头，若能够肯定，那么展开加工；反之则结束

G1G64G91

C=360/R010800

X=-R41+R31

G1 X42 R39 C=R26

Z=R9*R5+R57 /100

Z=R9*R55+R58 C=R37*R55

Z=R9*R56+R59 C=R37*R56

X4 C=26

X=R F3000

G90

Z= F6000

C= F7200

R=0

DRESS

M

G91F50

X=-IFGOTOFEND；推断螺纹是否属于3头，若能够肯定，那么展开加工；反之则结束

C=/R0

X=-41+R31

G1 Z=R39 F=

Z=R9*R54/100+R57 C=R37*R54/100

Z=R9*R55/100+R58 C=R37*R55/100

Z=R9*R56/100+R59 C=R37*R56/100

结论

从上述的分析可知，双螺杆空压机的螺杆转子及其数控磨削是确保螺杆转子顺利进行加工及其精度的重点。研发专用化的数控磨床、设置对应的磨削工艺是确保螺杆转子的加工精度已经强化加工效率从而减少生产成本的必需途径。本论文首先简要地总结了有关螺纹磨削的加工现状，阐述了螺纹磨削原理等基础性的理论，分析了磨削工艺的理论内容。并分析了相关的程序及其代码，从而可以准确地演算出砂轮与螺杆转子的轴线间距数据，目的在于替砂轮的准确外形的演算与界定提供必要的根据。另外，把相关的尺寸链引进到数控磨削的流程编程内，从而可以实现不借助在线测试设备的相关仪器亦能够精确地推断出螺杆转子的磨削工艺参量，也就是螺杆转子径向处的进给量。其意义在于削减操作工具体的操作难度，确保机床的加工质量，从而使其处于横稳的状态中。

参考文献

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