張鵬飛　李正生　石海林　付浩

（九江職業技術學院，江西　332005）

　　隨著數控技術的發展，螺旋槽銑削已經逐步轉向數控加工，然而單純用普通三軸數控銑床是無法加工螺旋槽的，必須是要帶有一個旋轉軸的四軸機床才可以完成螺旋槽的加工，這種高端設備通常只有大型企業才會配備，中小微型機械加工企業幾乎很少配備，主要原因在于這些高端設備價格昂貴，而我國機械產品零件三軸加工占有率非常大，四軸機床成本收回周期較長，中小微型機械加工企業幾乎很少會去投入，基于此，我們站在降低投入成本的角度，針對中小微型機械加工企業設備配置特點，設計研發了一種“全自動螺旋分齒工作臺”，在普通銑床上也能實現自動加工螺旋槽。

　　1　普通銑床傳統加工工藝問題分析
在普通銑床上加工螺旋槽，傳統的方法主要是通過萬能分度頭與銑床縱向工作臺掛輪，使工作臺直線運動的同時，帶動分度頭旋轉，實現螺旋運動（見圖1），完成螺旋槽的加工，這種方法有些缺點，主要體現在以下幾個方面。

圖1　萬能分度頭掛輪

　　（1）掛輪計算繁瑣，安裝調整麻煩。此方法首先需要進行繁瑣的掛輪計算，再進行掛輪安裝，需要較多的輔助時間，導程不同的零件，需要重新計算掛輪，并安裝調整，效率較低，而且只有較高水平的銑工技術工人才掌握此項螺旋槽加工技術，所以螺旋槽的加工費用也較高。

　　優化設計方案：螺旋分齒運動采用電動機自動控制，實現自動加工螺旋槽，加工螺旋槽導程不同的零件，只需在控制系統中修改X軸直線運動距離和Y軸旋轉角度即可（見圖2），減少了輔助時間，而且對銑工技術工人技術水平沒有過高要求，操作簡單，一般技術工人經過短期培訓就能輕松操作，控制系統采用與機械部分分離即插即用設計，安裝時，可先將機械部分安裝在銑床工作臺上，校正好后，再將電動機連線插頭與控制柜對應接口相連，便于裝卸。

圖2　電動機控制柜

　　（2）間隙較大、進給不流暢，加工尺寸精度及表面質量差。由于掛輪之間的間隙及銑床絲桿間隙綜合因素，容易形成積累誤差，導致加工尺寸精度較差，較難確保零件的加工精度。通過掛輪聯接后，進給會出現不流暢現象，尤其是導程值較小時，進給阻力非常大，造成進給不均勻，加工后的表面不平滑，容易出現波浪形振紋，工件表面質量較差。

　　優化設計方案：直線運動機構采用精度較高的滾珠絲桿和高強度直線導軌進行傳動，旋轉運動機構采用軸承傳動（見圖3），確保進給運動流暢穩定和裝置的精度。

圖3　傳動機構優化設計

1.軸承座；2.滾珠絲桿；3.直線導軌

　　2　改造裝置結構設計原理
　　本裝置主要由直線運動和旋轉運動兩大機構組成，由程序控制兩軸聯動，實現全自動螺旋運動（見圖4）。

圖4　結構設計圖

1.銑床工作臺；2.滾珠絲桿副；3.支撐尾座；4.零件；5.旋轉軸主軸；6.旋轉軸軸承座；7.主軸電動機安裝架；8.旋轉軸驅動步進電動機；9.絲桿軸承座；10.絲桿電動機安裝架；11.絲桿驅動步進電動機；12.固定底板；13.直線導軌；14.輔助支撐；15.工作臺面；16.導軌滑塊

　　直線運動機構：主要由絲桿軸承座9、滾珠絲桿副2、直線導軌13、導軌滑塊16、工作臺面15、絲桿電動機安裝架10、絲桿驅動步進電動機11、固定底板12及輔助支撐14等部件組成。

　　旋轉運動機構：主要由旋轉軸軸承座6、旋轉軸主軸5、主軸電動機安裝架7、旋轉軸驅動步進電動機8、支撐尾座3及零件4等部件組成。

　　工作原理：通過固定底板12將本機固定在銑床工作臺17上，再將絲桿驅動步進電動機11和旋轉軸驅動步進電動機8的插頭，插到電動機控制柜對應接口，根據零件螺旋槽導程，進行程序編輯，即可進行對刀，開始自動加工螺旋槽。

　　3　切削試驗
根據結構設計草圖，我們試制了一個縮放樣機（見圖5），進行了切削試驗，功能實現效果良好，后期將根據各類常用銑床型號規格，制造出實物樣機，進行市場推廣。

圖5　縮放樣機切削試驗

　　4　市場定位
本裝置的市場定位主要面向小微型機械加工企業，在國家推行“大眾創業、萬眾創新”的背景下，全國小微型機械加工企業越來越多，四軸加工中心能夠實現螺旋槽的高精度加工，但由于這些高端設備價格昂貴，根據我國機械產品市場結構特點，這種高端設備成本收回周期較長，這些企業基本上很少會去投入這些高端設備，此裝置結構簡單，投入成本較低，可解決這一市場空白，具有較廣闊的市場應用價值。

　　5　結語
經過對螺旋槽加工的現狀分析，站在降低投入成本的角度，針對普通銑床螺旋槽銑削傳統方法問題解析，制定優化設計方案，研發出一種“全自動螺旋分齒工作臺”自動化輔助夾具，通過樣機試制及切削試驗，能夠較好地達到設計要求，成功實現了普通銑床螺旋槽銑削自動化改造。

來源：《金屬加工（冷加工）》2017年23期