一、前言
變導(dǎo)程絲杠內(nèi)槽表面是一個(gè)螺旋面，如圖1a所示，加工時(shí)成形車刀切削刃上任意一點(diǎn)的軌跡是一條螺旋線，沿圓周方向展開為一直線，如圖2所示。圖2中橫坐標(biāo)為圓周長(zhǎng)，縱坐標(biāo)為導(dǎo)程，由于是變導(dǎo)程螺旋線，相鄰圓周直線段的斜率不同，每一直線段的升角增量為△α,其數(shù)值為：
△α=arctg{(△T.S)/[S2+Tm(Tm+△T)]} (1)
式中 Tm─任意一段導(dǎo)程（mm）；
S─刀具切削刃上任意一點(diǎn)的回轉(zhuǎn)周長(zhǎng)（mm）；
△T─變導(dǎo)程增量（mm）。
根據(jù)式(1)可以得出△α與導(dǎo)程增量、導(dǎo)程變化以及絲杠外徑變化之間的關(guān)系，當(dāng)△α較大時(shí)，為了保證兩相鄰螺旋線間平滑過(guò)渡，采取圓弧或直線連接，如圖2所示。因此，整個(gè)變導(dǎo)程絲杠由兩組曲線組成。對(duì)于大升角變導(dǎo)程絲杠，還須在過(guò)渡處修正。
圖1變導(dǎo)程絲杠
圖2 圓周方向展開后的螺旋線
隨著對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)功能要求的不斷提高，對(duì)一些零件的結(jié)構(gòu)也提出了很高的要求。變導(dǎo)程絲杠就是其中的一個(gè)代表，變導(dǎo)程螺紋的應(yīng)用十分廣泛，如飲料罐裝機(jī)械，在飲料灌裝過(guò)程中，需要將包裝容器定時(shí)定距平穩(wěn)地輸送到包裝工位，完成這一要求的裝置稱為定距分隔定時(shí)供給裝置，這樣就可實(shí)現(xiàn)依次定距供送容器的目的，其主傳動(dòng)部分就是變導(dǎo)程螺旋桿。除此之外變導(dǎo)程螺紋在航空傳輸機(jī)械、塑料擠壓機(jī)械、飼料機(jī)械、船舶上的變導(dǎo)程螺旋槳、高速離心泵上的變導(dǎo)程誘導(dǎo)輪、變導(dǎo)程螺旋槳?jiǎng)恿ρb置以及汽車前轉(zhuǎn)向懸掛上的變導(dǎo)程彈簧減振器等方面都有關(guān)鍵的應(yīng)用。但是，如何精密加工出變導(dǎo)程絲杠卻一直沒(méi)能很好地解決。長(zhǎng)期以來(lái)都是在銑床上采用手工加工的方法完成，精度低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，且經(jīng)常出現(xiàn)廢品。用數(shù)控車削方法加工變導(dǎo)程螺紋，提高了效率和加工質(zhì)量。
二、變導(dǎo)程螺紋的數(shù)控加工方法
變導(dǎo)程螺紋的切削指令是G34 X(U)__ Z(W)__ F___K±___ 。
其中“X、Z”是指車削的終點(diǎn)坐標(biāo)值，U、W是指切削終點(diǎn)相對(duì)起點(diǎn)的增量坐標(biāo)值，F(xiàn)是指螺紋的基本導(dǎo)程，這些與螺紋切削指令G32的意義相同，K是指螺紋每導(dǎo)程的變化量，其增（減）量的范圍，在系統(tǒng)參數(shù)中設(shè)定。
數(shù)控車床提供了車削變導(dǎo)程螺紋的功能，這也是數(shù)控車床優(yōu)越性的一個(gè)重要體現(xiàn)。但在相關(guān)教材上對(duì)此功能的講解卻較為簡(jiǎn)單，只是從原理上講解了變導(dǎo)程螺紋的加工原理，可操作性差。用一定寬度的螺紋刀，加工變導(dǎo)程螺紋，槽寬相等容易保證，若保證牙寬相等就不好操作，本文著重探討加工中如何保證牙寬相等，槽寬均勻變化，下面以大森R2J50L系統(tǒng)為例來(lái)談一下自己對(duì)此功能的認(rèn)識(shí)。變導(dǎo)程螺紋分為二種情況，一種是槽等寬牙變導(dǎo)程，一種是牙等寬槽變導(dǎo)程。
先說(shuō)第一種情況槽等寬牙變距，牙形為方形，如圖1b所示（注意第一個(gè)導(dǎo)程10，刀具距離端面的距離8），O點(diǎn)為工件坐標(biāo)系零點(diǎn)。
…………………….
G00 X30.
G34 W-60. F6. K2.
………………………
從起刀點(diǎn)第一個(gè)導(dǎo)程實(shí)際是F=6mm+2mm=8mm，所以選擇編程的切削起點(diǎn)為距離端面8mm的位置，選擇刀寬為5mm螺紋車刀就可以車削成形。
第二種情況為牙等寬槽變導(dǎo)程，如圖1c所示。這種情況要比第一種情況要復(fù)雜一些，要車成變槽寬，只能是在變導(dǎo)程車削的過(guò)程中使刀具寬度均勻變大才能實(shí)現(xiàn)，不過(guò)這是不能實(shí)現(xiàn)的。實(shí)際中可通過(guò)改變導(dǎo)程F和相應(yīng)的起刀點(diǎn)來(lái)趕刀，逐漸完成車削。第一刀與第一種情況一樣，先車出一個(gè)槽等寬牙變導(dǎo)程的螺紋，第二刀切削時(shí)的定位點(diǎn)向端面靠近0.7mm（具體數(shù)值可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)而定），同時(shí)基本導(dǎo)程變?yōu)?.3mm。依次類推，第三刀再靠近0.7mm，基本導(dǎo)程變?yōu)?.6mm，直至車到尺寸要求為止，程序如下所示：
程序如下：
O0001
G50 X100. Z50.
M03 S80
T0100
G00 X60. Z8.
M98 P0002L25
G00 Z7.3
M98 P0003L25
G00 Z6.6
M98 P0004L25
G00 Z6.
M98 P0005L25
G00 X100.
Z50.
M30
O0002
G00 U-20.
G34 Z-52. F6. K2.
G00 U19.6
G00 Z8.
M99
O0003
G00 U-20.
G34 Z-52. F5.3 K2.
G00 U19.6
G00 Z7.3
M99
O0004
G00 U-20.
G34 Z-52. F4.6 K2.
G00 U19.6
G00 Z6.6
M99
O0005
G00 U-20.
G34 Z-52. F4. K2.
G00 U19.6
G00 Z6.
M99
以上程序是以工件的第一個(gè)導(dǎo)程為10mm進(jìn)行加工的，如圖1a所示，刀具距離工件端面8mm（程序中的F值應(yīng)該為6mm），加工中刀具定位逐漸靠近工件端面，也就是說(shuō)刀具切削槽的左側(cè)面，就可以加工成如圖1c所示的牙等寬變導(dǎo)程螺紋，這種加工方法是逐漸往負(fù)方向趕刀。還有一種方法逐漸往正方向，如圖1b所示，加工中刀具定位逐漸遠(yuǎn)離工件端面，也就是說(shuō)刀具切削槽的右側(cè)面，即可加工成如圖1c所示的牙等寬可變導(dǎo)程螺紋。G34指令遵循著和螺紋切削G32指令相同規(guī)定，在應(yīng)用時(shí)還需要注意以下幾點(diǎn)：
(1)根據(jù)不同的要求合理選擇刀具寬度；
(2)據(jù)不同情況正確設(shè)定F其始值和起刀點(diǎn)的位置；
(3)由于變導(dǎo)徎螺紋的螺紋升角隨著導(dǎo)程的增大而變大，所以刀具左側(cè)切削刃的刃磨后角等于工作后角加上最大螺紋升角ψ，即ao=(3°～ 5°)+ψ。
以上所述是方形牙變導(dǎo)程螺紋的加工，對(duì)于內(nèi)槽表面是一個(gè)螺旋面的變導(dǎo)程螺紋，可以通過(guò)成型刀具或加工中使X軸向尺寸按要求變化保證內(nèi)槽螺旋面。變導(dǎo)程絲杠要進(jìn)行多次重復(fù)切削，Z電機(jī)根據(jù)主軸編碼器的信號(hào)，實(shí)現(xiàn)有規(guī)律的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，以形成螺旋面，當(dāng)切到最左端時(shí)，通過(guò)X向電機(jī)控制退刀，回到起始的縱向位置，控制X向電機(jī)橫向進(jìn)給，達(dá)到規(guī)定的切削深度，進(jìn)行第二次切削，如此循環(huán)，直至達(dá)到合格的變導(dǎo)程絲杠截面深度。本例是我們?cè)跒橐伙嬃蠌S加工變導(dǎo)程螺紋時(shí)實(shí)際應(yīng)用的程序，也許不太合理，但實(shí)際加工可行，現(xiàn)提供給大家，僅供參考。
