一种使用数控机床加工卷筒绳槽的方法技术

本发明专利技术公开了一种使用数控机床加工卷筒绳槽的方法，包括以下步骤：设垂直于工件截面水平表面的方向为Ｘ向，平行于工件截面水平表面的方向为Ｚ向，同时设定主轴标准值；装夹工件毛坯后先用外圆车刀粗车一次外壁；换圆形车刀按Ｘ方向切削一层直到绳槽边缘，并留下０．２～２ｍｍ的余量；在Ｚ方向上进刀，直到切削到绳槽底径位置，并留下０．２－２ｍｍ的余量；从绳槽圆弧的一侧定点开始精加工，每加工完一刀后根据加工方向，将当前Ｚ坐标加上或减去精加工每刀偏移量得到下一刀加工起点的Ｚ坐标，直至加工到绳槽的另一侧顶点，得到所述的卷筒绳槽。本发明专利技术加工效率高，精确度、成品率大大提高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种卷筒绳槽加工制造方法，特别是一种使用数控机床加工卷筒绳槽 的方法。
技术介绍
港口集装箱起重机的生产过程中的一个关键工序就是大型卷筒绳槽的加工。例 如，上海振华港机的港口集装箱起重机目前占全球市场份额的70 %，05年完成23亿美金 销售收入，但仍供不应求。目前振华港机有近20台大型普通车床几乎是一年365天24小 时不停地在加工，其产量仍不能满足需求，多达30 40%的绳槽加工任务需要外协。如图 1所示，卷筒绳槽其实质上是一种异型螺纹，这种螺纹的截面形状是三段圆弧相切组成，即 在一个螺距宽度的范围内，整个螺纹截面底部是一个较大的圆弧，在圆弧两端高处和卷筒 表面衔接部分分别是两段较小圆弧，小圆弧一端和大圆弧相切，另一端和卷筒表面相切。这 种卷筒用于卷绕大型起吊设备的钢缆，钢缆的截面是圆形，因此对应绳槽的底部形状显然 应该是圆弧；同时为了防止钢缆在受力时碰到尖锐物体磨坏，绳槽顶端和卷筒表面连接部 分用圆弧倒角平滑过渡。根据经验，卷筒绳槽的加工用成形刀是不可能完成的，而传统的手 工车削绳槽螺纹的加工方法是用R圆弧形车刀，靠人工通过小拖板架刀，从头至尾车一次 螺纹，向左或者右架一刀，再车一次螺纹，直至把圆弧螺纹的形状全部车削出来，车削过程 中需要不断地用样板卡量，以校正架刀的量。车削一个完整的螺纹，需要架刀多达150次至 200次，缺点是效率低、危险性高、精度差，而且废品率较高，增加了制造成本。
技术实现思路
专利技术目的本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种使用数 控机床加工卷筒绳槽的方法。技术方案本专利技术公开了，包括以下步 骤步骤(1)，设垂直于工件截面水平表面的方向为X向，平行于工件截面水平表面的 方向为Z向；步骤(2)，装夹工件毛坯后先用外圆车刀粗车一次工件毛坯外壁，使得工件毛坯在 全长范围内工件毛坯的卷筒外径公差在0.5毫米以内；步骤(3)，换圆形车刀。步骤(4)，首先将机床退回原点，然后开始对刀，以圆形车刀片的前端碰到卷筒毛 坯表壁处的X坐标为X方向加工原点，在卷筒表壁上测量出需要加工的Z向范围，并以靠近 车床尾架那一侧的起点作为Z方向加工原点，将车刀移动到所述X方向和Z方向原点构成 的起始点；步骤(5)，将车刀按X方向切削一层直到绳槽边缘，并留下加工的余量，根据加工 经验此余量通常设置在0. 5 1mm左右；步骤(6)，在Z方向上进刀，并重复步骤(4)，直到切削到绳槽底径位置，并留下加 工的余量，根据加工经验此余量通常设置在0. 5 1mm左右；步骤(7)，从绳槽圆弧的一侧定点开始精加工，每加工完一刀后，返回步骤(4)所 述起始点，然后根据加工方向，将当前Z坐标加上或减去(如果从正向往负向加工则减，如 果从负向往正向加工则加)精加工每刀偏移量得到下一刀加工起点的Z坐标，根据加工经 验此精加工偏移量一般在0. 2-0. 6mm左右；在得到每一刀的Z坐标后，根据车刀圆心和绳槽 圆心的距离以及过车刀圆心的水平线和过绳槽圆心的竖直线距离直角三角形，计算新的Z 位置的X向深度，以此坐标开始新一刀的加工；步骤(8)，重复步骤(7)，沿绳槽底部曲线直至加工到绳槽的另一侧顶点，得到所 述的卷筒绳槽。本专利技术步骤(1)中，以主轴编码器零点信号为触发标志，将主轴以一个标准速度 旋转一圈的时间设定为标准值。如果实际加工时主轴速度和标准速度不一致，那么可以通 过实际速度与标准速度的比值和标准时间值得到实际旋转一圈所需时间，进一步可以得到 实际旋转一个角度所需时间，通过控制主轴运动时间控制主轴的旋转角度。例如以S(rpm) 的转速为标准转速，那么以这个标准转速旋转一圈需耗时T(s)，将时间T设定为标准时间。 如果实际加工中的主轴转速为A(rpm)，那么实际旋转一圈所需时间为A*T/S，旋转30度角 所需时间为(30/360)*(A*T/S)。本专利技术步骤(6)中，每层新深度第一刀分两次到达目标深度。本专利技术使用了所谓包络法加工卷筒绳槽，即装夹完成后，先用圆形车刀一层一层 粗车出绳槽底径形状，保留一定的余量，再经过精加工步骤用圆形车刀去掉余量，包络出精 确的绳槽形状。有益效果由于采用本专利技术方法加工卷筒绳槽，整个加工工艺过程大大简化，操作 方便度和可靠性大大提升。可以很方便的设定和加工任意螺距的螺纹，可以很方便的加工 任意图纸要求的圆弧、倒角半径的绳槽，可以根据加工工艺随时调整粗加工的余量、X/Z方 向的每次进给量，根据加工光洁度的要求方便的调整精加工的步进量。不再需要人工拿样 板卡，主轴不再需要频繁正反转，操作人员也不再需要频繁操作机床，无论是加工效率还是 加工精度都得到了很大的提高，同时也减轻了工人的劳动强度。原来经验丰富的操作师傅 采用传统加工方式加工时间为11小时左右，采用这种数字化数控机床加工只需要5. 5 6 个小时，加工效率提高近100%，经检验，加工的圆弧面形状、螺距、顶部倒角完全合格，加工 光洁度比传统加工方式提高了一个等级，加工精度比原来也有显著提高，并且操作简单、方 便。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做更进一步的具体说明，本专利技术的上述和 /或其他方面的优点将会变得更加清楚。图1为本专利技术中所需加工的卷筒绳槽截面示意图。图2为本专利技术中卷筒绳槽截面标注图。图3为本专利技术中卷筒绳槽截面公式计算标注图。图4为本专利技术中初步加工示意图。图5为本专利技术中车刀按X方向切削一层后示意图，图6为本专利技术中刀切削到绳槽底径位置示意图。图7为本专利技术中粗加工后留有一定的加工余量的示意图。图8为本专利技术中两段小圆弧加工示意图。图9为本专利技术中底部大圆弧加工示意图。具体实施例方式本专利技术公开了，包括以下步骤步骤1，设垂直于工件截面水平表面的方向为X向，平行于工件截面水平表面的方 向为Z向；步骤2，装夹工件毛坯后先用外圆车刀粗车一次外壁；保证全长范围内卷筒外径 公差在0.5毫米以内。步骤3，换圆形车刀，本专利技术根据图纸将卷筒的绳槽螺距、槽深、大圆半径、倒角半 径、起头偏移角度、导入段长度等形状参数和粗、精加工转速、X方向每层深入量、Z方向每 层深入量、精加工每刀进给量等加工参数填入CAM软件，生成粗、精加工代码文件。X方向 每层深入量、Z方向每次进给量、主轴转速等加工参数的选取需要根据各种加工条件综合选 择，例如X方向每层深入量和Z方向每次进给量如果小了则加工时间长效率低，如果大了 则容易损坏刀片；精加工每刀进给量如果小了则加工时间长效率低，如果大了则每一刀切 削时切削量加大且产品表壁粗糙；主轴转速如果小了则加工时间长效率低，如果大了则刀 片切削负荷显著加大，为保证螺距一致拖板运行速度会加快。因此各项加工参数需要根据 刀具、材料材质、加工工艺等综合确定，达到最佳加工效率。步骤4，首先将机床回原点，然后开始对刀，以圆形车刀片的前端碰到卷筒毛坯表 壁处的X坐标为X方向加工原点，根据加工图纸标明的卷筒绳槽要求长度尺寸，用卷尺在卷 筒表壁上大致测量出需要加工的Z向范围，并以靠近车床尾架那一侧的起点作为Z方向加 工原点，将车刀移动到所述起始点；Z方向的起点要求不是很精确，只要能留出足够的长度 加工出所需要的绳槽数量即可。步骤5，车刀按X方向切削一层直到绳槽边缘，并留下加工余量；调用粗加工文件， 进行粗加工。主轴按设定本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使用数控机床加工卷筒绳槽的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤（１），设垂直于工件截面水平表面的方向为Ｘ向，平行于工件截面水平表面的方向为Ｚ向；步骤（２），装夹工件毛坯后先用外圆车刀粗车一次工件毛坯外壁，使得工件毛坯在全长范围内工件毛坯的卷筒外径公差在０．５毫米以内；步骤（３），换圆形车刀；步骤（４），首先将机床退回原点，然后开始对刀，以圆形车刀片的前端碰到卷筒毛坯表壁处的Ｘ坐标为Ｘ方向加工原点，在卷筒表壁上测量出需要加工的Ｚ向范围，并以靠近车床尾架那一侧的起点作为Ｚ方向加工原点，将车刀移动到所述Ｘ方向和Ｚ方向原点构成的起始点；步骤（５），将车刀按Ｘ方向切削一层直到绳槽边缘，并留下０．５～１ｍｍ的加工余量；步骤（６），在Ｚ方向上进刀，并重复步骤（４），直到切削到绳槽底径位置，并留下０．５～１ｍｍ的加工余量；步骤（７），从绳槽圆弧的一侧定点开始精加工：即每加工完一刀后，返回步骤（４）所述起始点，然后根据加工方向，如果从正向往负向加工则将当前Ｚ坐标加上精加工每刀偏移量得到下一刀加工起点的Ｚ坐标，如果从负向往正向加工则将当前Ｚ坐标减去精加工每刀偏移量得到下一刀加工起点的Ｚ坐标；所述精加工偏移量为０．２～０．６ｍｍ；在得到每一刀的Ｚ坐标后，根据车刀圆心和绳槽圆心的距离以及过车刀圆心的水平线和过绳槽圆心的竖直线距离直角三角形，计算新的Ｚ坐标位置的Ｘ向坐标，以此坐标开始新一刀的加工；步骤（８），重复步骤（７），沿绳槽底部曲线直至加工到绳槽的另一侧顶点，得到所述的卷筒绳槽。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杜玉湘，章雨林，
申请(专利权)人：南京四开电子企业有限公司，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]