圓柱曲面螺旋槽有多種功能，在包裝裝置、紡織裝置或摩托車等的部件上，以滿足某種特定的傳動(dòng)軌跡要求；在橡膠產(chǎn)品的模具上，滿足橡膠產(chǎn)品表面特殊花紋的需要；在航天部件上起散熱作用。螺旋槽按導(dǎo)程是否相等分為等導(dǎo)程螺旋槽和變導(dǎo)程螺旋槽。按槽寬在槽深方向是否相等分為普通螺旋槽如所示和楔型螺旋槽如所示。等導(dǎo)程螺旋槽可以采用普通機(jī)床進(jìn)行加工，但精度很難保證，而變導(dǎo)程螺旋槽只能采用專用設(shè)備進(jìn)行加工，但生產(chǎn)周期長(zhǎng)，嚴(yán)重影響產(chǎn)品的制造進(jìn)度。隨著數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展，采用數(shù)控機(jī)床加工，可滿足各種不同種類螺旋槽的加工要求，但是這類零件數(shù)控加工編程和一般的曲面加工編程是不一樣的。本文針對(duì)圓柱曲面螺旋槽對(duì)其數(shù)控加工進(jìn)行研究。

　　1圓柱曲面螺旋線圓柱螺旋槽的中心線和輪廓線是螺旋線，可以看成動(dòng)點(diǎn)Q如所示，在柱面上繞其軸線做螺旋運(yùn)動(dòng)形成的軌跡。當(dāng)圓柱軸線為X軸時(shí)，如果其半徑線相對(duì)于坐標(biāo)平面XOY的偏轉(zhuǎn)角為，則螺旋線方程為：

　　（1）式（1）中（2）為螺旋線導(dǎo)程，當(dāng)為等導(dǎo)程時(shí)，為常數(shù)P，則（3）當(dāng)為變導(dǎo)程時(shí)，為隨x變化的變量；k決定螺紋旋向，當(dāng)k=+1時(shí)為右旋，當(dāng)k=-1時(shí)為左旋；β為螺旋角；為圓柱的直徑。

　　2螺旋槽數(shù)控加工2.1數(shù)控機(jī)床的選擇及加工方法由于圓柱螺旋槽有回轉(zhuǎn)中心，所以螺旋槽的數(shù)控加工所選用的機(jī)床一定要有一個(gè)回轉(zhuǎn)軸，本文選用四坐標(biāo)（X、Y、Z、A）數(shù)控加工中心，回轉(zhuǎn)軸為X軸，刀軸方向?yàn)閆軸，在加工時(shí)必須至少兩軸（X軸和A軸聯(lián)動(dòng)、Y軸和Z軸聯(lián)動(dòng)）聯(lián)動(dòng)。

　　螺旋槽通常由導(dǎo)程和頭數(shù)、深度和寬度以及螺旋槽形狀和旋向確定。

　　加工普通螺旋槽時(shí)，如果槽寬較小，可以選用與槽寬相等直徑的平底銑刀，如所示銑刀直徑D 1與槽寬W相等，加工時(shí)根據(jù)螺旋槽的深度進(jìn)行分層切削就可以了。如果螺旋槽槽寬太大，銑刀直徑D 2小于槽寬W，就要分幾次走刀來(lái)實(shí)現(xiàn)。*優(yōu)的刀位軌跡是先從槽中間走刀，然后向螺旋槽輪廓線靠近，*后的刀位軌跡是螺旋槽輪廓曲線偏置一個(gè)刀具半徑后的螺旋線，如所示。加工時(shí)也要根據(jù)螺旋槽深度進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆謱印?/p>

　　加工楔型螺旋槽有兩鐘方法。

　　**種是采用成型銑刀保證楔型面形狀。加工時(shí)可先用普通平底立銑刀粗加工，*后采用專用成型銑刀精加工，楔形槽形狀由成型刀具保證。這種方法加工時(shí)刀軸方向始終過(guò)圓柱的中心線。

　　第二種方法是采用普通平底立銑刀，粗加工和楔型面精加工均采用普通立銑刀，楔型面角度通過(guò)改變刀具與零件之間的相對(duì)角度來(lái)實(shí)現(xiàn)，使零件回轉(zhuǎn)一個(gè)角度，且沿徑向移動(dòng)一定距離，如所示的θ角和距離Δy.

　　2.2數(shù)控編程1）等導(dǎo)程普通螺旋槽加工刀位軌跡是螺旋線，編程指令就是使加工刀具()單純地走一條螺旋線，比較簡(jiǎn)單，一般兩個(gè)指令就可實(shí)現(xiàn)。**個(gè)指令使刀具移位刀位軌跡的起始點(diǎn)，第二個(gè)指令使刀具按螺旋線軌跡進(jìn)行加工。如下所示：G1 X 0 Y 0 Z 0 A 0 G1 X 1 A 1在加工過(guò)程中，Y、Z坐標(biāo)保持不變，X 1與A 1之間的關(guān)系就是（3）式中的φ與x關(guān)系，如下式：式中k、P與（3）式相同。

　　當(dāng)螺旋槽較寬需要幾次走刀來(lái)完成時(shí)，這就需要把走刀起點(diǎn)進(jìn)行移動(dòng)。編程指令為：G1 X 0 " Y 0 " Z 0 A 0 G1 X 1 A 1其中：式中，w為槽寬，D為刀具直徑，如所示。β為螺旋角，k與（3）式相同；X 1與A 1之間的關(guān)系如下式：式中k、P與（3）式相同。

　　2）等導(dǎo)程楔型螺旋槽當(dāng)采用成型刀具*終精加工時(shí)，編程方法與等導(dǎo)程普通螺旋槽相同。

　　當(dāng)采用普通立銑刀*終精加工時(shí)，相對(duì)普通螺旋槽，刀位軌跡的起點(diǎn)坐標(biāo)Y和A發(fā)生變化，A的變化值就是楔形螺旋槽側(cè)壁傾斜角度θ，起點(diǎn)坐標(biāo)Y的變化值根據(jù)楔形螺旋槽側(cè)壁傾斜角度θ、螺旋槽深度、螺旋槽寬度進(jìn)行計(jì)算。

　　加工刀位軌跡與普通螺旋槽相同，也是螺旋線。

　　3）變導(dǎo)程螺旋槽變導(dǎo)程螺旋槽的加工刀位軌跡是變導(dǎo)程螺旋線，在編程時(shí)對(duì)螺旋線進(jìn)行線段插補(bǔ)，根據(jù)加工允許誤差確定走刀步長(zhǎng)，從而確定數(shù)控程序刀位點(diǎn)，指令如下所示：G1 X 0 Y 0 Z 0 A 0 G1 X 1 Y 0 Z 0 A 1……G1 X i Y 0 Z 0 A i i=1，2，3…

　　在一個(gè)加工刀位軌跡中，坐標(biāo)Y和Z保持不變，Z等于螺旋槽槽底半徑與抬刀高度之和，抬刀高度與分層加工有關(guān)。坐標(biāo)A和X在變化，而坐標(biāo)A和X之間的關(guān)系就是（2）式中φ與x的關(guān)系。

　　4）圓柱上有多個(gè)螺旋槽時(shí)，由于形狀相同，只是每個(gè)螺旋槽的起點(diǎn)位置不一樣，所以只需對(duì)一個(gè)螺旋槽進(jìn)行數(shù)控編程，其它槽在加工時(shí)通過(guò)循環(huán)指令來(lái)實(shí)現(xiàn)。

　　3結(jié)束語(yǔ)本文提出的圓柱曲面螺旋槽數(shù)控加工方法已經(jīng)在多個(gè)零件加工中應(yīng)用，證明其實(shí)用可行。所示是一種實(shí)現(xiàn)特定運(yùn)動(dòng)的螺桿，采用本文所述方法，加工后零件經(jīng)過(guò)測(cè)量機(jī)測(cè)量符合設(shè)計(jì)要求。