一种用切槽刀拟合法加工蜗杆的方法与流程

本申请涉及机械传动加工，具体为一种用切槽刀拟合法加工蜗杆的方法。

背景技术：

1、在机械制造与维修过程中，时常会涉及多品种、小批量的蜗杆加工任务，常规的蜗杆加工方式主要由人工对高速钢粗开槽刀具及精成型刀具进行磨制，随后进行装夹切削，这种刀具准备方式对操作人员的技能水平要求较高，需要操作人员具备专业的磨刀技能，实际生产中多数操作者不具备相应的磨刀技能，导致刀具准备困难，增加了操作难度以及刀具的使用成本。

2、在加工大螺距、大模数蜗杆时，蜗杆的切削深度较大，常规加工方式在切削较深的蜗杆槽时，刀具与工件的单次切削阻力较大，较大的切削阻力在加工过程中易引发振刀或打刀现象，导致加工过程不稳定，工件的加工质量难以保证。

3、传统的蜗杆加工多在普通机床设备上通过手工进刀方式开展，普通机床配合手工进刀的控制方式，导致蜗杆槽侧面的形状和角度精度难以得到有效保障，多头蜗杆的准确分头也难以确保，同时，人工手动进刀车削的方式切削连续性差、速度较慢，导致整体加工效率较低。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本申请提供了一种用切槽刀拟合法加工蜗杆的方法，解决了现有常规蜗杆加工方式中依赖人工磨制成型刀具导致对操作人员技能要求高且刀具准备困难，切削大螺距大模数蜗杆时单次切削阻力大易引发振刀现象导致加工质量难以保证，以及依靠手工进刀控制导致蜗杆槽侧面加工精度低、多头蜗杆分头难以确保且整体加工效率低下的问题。

2、为实现以上目的，本申请通过以下技术方案予以实现：

3、本申请提供一种用切槽刀拟合法加工蜗杆的方法，包括以下步骤：

4、基于数控系统控制标准外圆切槽刀对蜗杆槽进行分层粗加工，标准外圆切槽刀包含切槽刀片，切槽刀片具有刀尖圆弧，蜗杆槽包含蜗杆槽中间部分和蜗杆槽侧面；

5、控制标准外圆切槽刀采用径向进刀法进入蜗杆槽中间部分，在蜗杆槽中间部分执行多次左右横向进刀切槽动作，将蜗杆槽中间部分划分为多个切削层进行分层去除；

6、基于数控系统对标准外圆切槽刀的进刀位置进行数学解算三角函数，获取标准外圆切槽刀在蜗杆槽侧面的进给坐标；

7、控制切槽刀片依据进给坐标，以设定微小切深参数沿蜗杆槽侧面进行多次分层切削进刀，利用刀尖圆弧拟合加工出蜗杆槽侧面形状和角度。

8、本申请的技术原理在于：在蜗杆槽粗加工去除阶段，通过控制标准外圆切槽刀执行多次左右横向进刀与径向进刀相结合的切槽动作，将切削余量分散至多个切削层中去除。分层去除方式降低了单次切削阻力，避免了大螺距大模数蜗杆加工时的振刀现象，进而保障了粗加工后槽型的尺寸稳定性，为后续精加工阶段预留了均匀的切削余量，奠定了蜗杆槽侧面高精度形貌拟合的基础。在蜗杆槽侧面精加工阶段，采用拟合法，将切槽刀片的刀尖圆弧作为加工基准。基于数控系统内的参数计算程序，在每次分层切削进刀前对标准外圆切槽刀的进刀位置进行数学解算三角函数，实时生成标准外圆切槽刀在蜗杆槽侧面对应切削层的进给坐标。控制切槽刀片沿实时生成的进给坐标执行多次分层切削进刀，利用刀尖圆弧多次加工拟合出蜗杆槽侧面形状和角度。

9、进一步地，在蜗杆槽中间部分执行多次左右横向进刀切槽动作包括：

10、将蜗杆槽中间部分沿径向分布划分为第一切削层至第n切削层；控制标准外圆切槽刀移动至第一切削层对应的第一径向深度；在第一切削层对应的第一径向深度，控制标准外圆切槽刀沿径向切入以执行中间开槽动作，去除第一切削层中部的材料；控制标准外圆切槽刀在第一切削层对应的第一径向深度向左横向移动以执行左侧扩槽动作，去除第一切削层左侧的材料；控制标准外圆切槽刀在第一切削层对应的第一径向深度向右横向移动以执行右侧扩槽动作，去除第一切削层右侧的材料；控制标准外圆切槽刀沿径向进刀至后续切削层对应的径向深度，重复执行中间开槽动作、左侧扩槽动作以及右侧扩槽动作，直至去除第n切削层的材料。

11、进一步地，所述数控系统为包含参数计算程序的数控系统；

12、基于数控系统对标准外圆切槽刀的进刀位置进行数学解算三角函数包括：

13、将蜗杆槽侧面的目标设计角度参数以及切槽刀片的刀尖圆弧的半径参数输入数控系统的宏变量存储模块；利用数控系统的运算模块读取宏变量存储模块中的目标设计角度参数以及切槽刀片的刀尖圆弧的半径参数；结合设定微小切深参数，调用宏变量存储模块中的系统变量通过数学解算三角函数，实时生成每一次分层切削进刀时刀尖圆弧对应的横向进给坐标和径向进给坐标；

14、横向进给坐标的数值等于精加工起点横向基准坐标，加上或减去径向进给坐标与目标设计角度参数的正切值的乘积，并叠加基于切槽刀片的刀尖圆弧的半径参数所确定的刀尖补偿值。

15、进一步地，设定微小切深参数的取值范围为0.1毫米至0.15毫米；控制切槽刀片沿蜗杆槽侧面进刀时，控制切槽刀片每一次分层切削进刀的深度维持在0.1毫米至0.15毫米的范围内。

16、进一步地，蜗杆槽侧面包括蜗杆槽左侧面和蜗杆槽右侧面；控制切槽刀片依据进给坐标，以设定微小切深参数沿蜗杆槽左侧面进行多次分层切削进刀，利用刀尖圆弧拟合加工出蜗杆槽左侧面形状和角度；调整进刀方向参数，控制切槽刀片依据进给坐标，以设定微小切深参数沿蜗杆槽右侧面进行多次分层切削进刀，利用刀尖圆弧拟合加工出蜗杆槽右侧面形状和角度。

17、进一步地，标准外圆切槽刀为带有切槽刀片的通用机夹式刀具，切槽刀片具有预设固定尺寸的刀尖圆弧。

18、本申请提供了一种用切槽刀拟合法加工蜗杆的方法。具备以下有益效果：

19、1、本申请采用标准外圆切槽刀，其为通用机夹式外圆切槽刀作为加工刀具，替代了传统人工磨制的高速钢粗开槽刀具及精成型刀具，由于通用机夹式外圆切槽刀为标准刀具，操作人员无需具备专业的磨刀技能即可直接装夹使用，这直接降低了对操作工人的技能要求，同时也降低了刀具的定制和使用成本。

20、2、本申请在蜗杆槽粗加工去除阶段，控制标准外圆切槽刀采用径向进刀法并在蜗杆槽中间部分执行多次左右横向进刀切槽动作，将整体切削余量划分为多个切削层进行分层去除，这种分层去除方式减小了刀具与工件的单次切削阻力，在加工大螺距和大模数蜗杆时，不易因切削深度过大而产生振刀或打刀现象，保障了加工过程的稳定性和加工质量。

21、3、本申请在蜗杆槽侧面精加工阶段采用拟合法，基于数控系统对进刀位置进行数学解算三角函数，控制切槽刀片以设定微小切深参数沿蜗杆槽侧面进行多次分层切削进刀，利用切槽刀片原有的刀尖圆弧多次加工拟合出蜗杆槽侧面形状和角度，不仅保证了蜗杆槽侧面的角度精度和多头蜗杆的分头精度，且依靠数控系统控制的连续进刀切削相比人工手动进刀显著提高了整体加工效率。

1.一种用切槽刀拟合法加工蜗杆的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种用切槽刀拟合法加工蜗杆的方法，其特征在于，在蜗杆槽中间部分执行多次左右横向进刀切槽动作包括：

3.根据权利要求1所述的一种用切槽刀拟合法加工蜗杆的方法，其特征在于，所述数控系统为包含参数计算程序的数控系统；

4.根据权利要求1所述的一种用切槽刀拟合法加工蜗杆的方法，其特征在于，设定微小切深参数的取值范围为0.1毫米至0.15毫米；

5.根据权利要求1所述的一种用切槽刀拟合法加工蜗杆的方法，其特征在于，蜗杆槽侧面包括蜗杆槽左侧面和蜗杆槽右侧面；

6.根据权利要求1所述的一种用切槽刀拟合法加工蜗杆的方法，其特征在于，标准外圆切槽刀为带有切槽刀片的通用机夹式刀具，切槽刀片具有预设固定尺寸的刀尖圆弧。