卷筒绳槽数控车削加工程序设计

■ 江苏省江阴中等专业学校 （214433） 彭 正 黄冬英

卷筒是起重设备中的重要组成部分，而卷筒绳槽是卷筒上的关键。卷筒绳槽在普通车床上加工质量差、效率低，对操作者来说劳动强度大、技能要求高；在数控车床上根据编制的数控加工程序自动完成绳槽加工，所加工的零件质量高、操作者劳动强度低。卷筒绳槽属于圆弧螺纹车削加工，但相对于一般螺纹加工，由于其螺距大、牙型复杂且车削刀数多，编程相对复杂。下面介绍一种卷筒绳槽的数控车床加工程序编制方案，为了突出绳槽的数控加工程序编程原理和方法，对卷筒的其余外形作简化处理。

1. 分析零件图

图1 卷筒绳槽绳

如图1所示为卷筒绳槽的工件简图，材料为Q345B，本文主要分析图中绳槽的加工。该绳槽的实质为在外圆轮廓上加工圆弧螺纹，螺距P=22mm，螺纹深7.5mm，螺纹外径为300mm，该圆弧螺纹的牙型由三段相切的圆弧组成。

该绳槽按先粗加工后精加工的原则完成。粗、精车均使用R2mm的圆头车刀，粗车完成后更换精车刀片进行精加工。编程原点选取在零件右端面的中心。

2. 编制粗车程序

一般情况下，选取圆弧车刀的刀尖圆弧中心为加工螺纹的刀位点，即圆弧车刀刀尖中心是编程的基准点，它与实际参与车削的圆弧刀刃（同时亦是车刀加工出的轮廓）在圆周上相差一个刀尖半径值。

本螺纹牙型由三段相切圆弧组成，但左右两侧顶部的圆弧较小，在粗加工中为了简化编程，忽略两倒角圆弧段，由整段R10.5mm圆弧牙型来分析粗车编程轨迹。考虑到粗车后需留0.5mm的单边精车余量，且X向进刀起始位置需向轮廓外延伸一个刀尖圆弧半径值（2mm），得到一个半径为8mm、深度为7mm的半圆弧区域，作为刀位点在螺纹起始处的运动轨迹范围，如图2所示。粗车分若干层（本设计分10层，每层0.7mm），某层分刀数的多少与Z向切削量（取2mm）及该层的槽宽有关，相关计算方法如图3所示。

根据以上分析，编制出绳槽的粗车程序，扫描如图4所示二维码进行阅读。

3. 编制精车程序

精车时采用R2mm的精加工圆弧车刀，车刀刀位点（刀尖圆弧中心）在螺纹起始处的运动轨迹为牙型轮廓向外偏移2mm后的轮廓轨迹，仍有三段相切圆弧组成。

对于中间大圆弧精车刀路轨迹，采用宏程序编写。而两端的小圆弧，由于弧长短，采用相关CAD软件直接找出各轨迹点的坐标值更方便，相关坐标点及编程计算思路如图5所示。

图2 粗车编程示意图

图3 粗车第一层编程示意图

根据以上分析，编制出绳槽的精车程序扫描图4所示二维码浏览详情。

图4 程序二维码

4. 程序的改进

在试制过程中，使用以上程序虽能比较顺利地完成了绳槽的加工，但在最后精车至牙槽底部时，出现了轻微的振动现象。分析原因，问题出在粗车时的最后一层上。

根据粗车编程思路及所编程序，车刀在最后一层的圆弧凹槽底部仅车一刀（此处#12=0，车刀无法向两侧进给粗车），这导致留下了更多的余量，如图6所示。

为了解决以上问题，将原先最后一层分成两层来车削，考虑到车削后所留余量的均匀，最后一层的切削量取0.2mm，这样粗车后产生的多余量大大减少，如图7所示。根据上述思路，对粗车程序进行修改，扫描图4二维码阅读。

5. 结语

以上是一种卷筒绳槽的数控车削粗、精加工程序，其编程思路和程序内容对于其他类型的绳槽加工也有一定的参考价值。其中程序指令、宏程序格式虽以FANUC数控系统为例，对于西门子、华中数控系统，只需参照相关说明书等对程序作相应的修改即可使用。

图5 精车编程示意图

图6

[1] 卞克浪. 数控车铣中的螺纹宏程序应用 [J]. 金属加工（冷加工），2012（11）：62-63.