王 芳 田 云 孟艷玲 李連海 崔文東 林 斌

（沈陽鼓風(fēng)機(jī)集團(tuán)核電泵業(yè)有限公司，沈陽 110869）

核主泵泵體均為大型工件，其密封法蘭面上的大螺紋孔（此尺寸在M100以上）需在大型數(shù)控鏜銑中心上進(jìn)行加工，在實(shí)際操作中無論螺紋孔的端面是否進(jìn)行倒角，均會出現(xiàn)不是全螺紋的螺牙，這是必然現(xiàn)象。按照核主泵的加工制造要求，螺紋孔的開始部分不允許存在不全螺紋部分。目前是在設(shè)備上加工完螺紋后采用手工打磨的方法去除不全螺紋部分。手工打磨操作存在太多不確定因素，首先，一個(gè)工件存在多個(gè)螺紋孔，要保證在打磨過程中不能傷到里面相鄰的螺牙；其次，打磨工具不能含有污染元素，價(jià)格高昂，由于孔多，打磨工具消耗數(shù)量大；再次，消耗工人的大量的加工時(shí)間。即使采用一些保護(hù)措施，也很難保證操作的安全性和可靠性。因此，需要開發(fā)數(shù)控程序進(jìn)行加工，以增加制造的安全性、經(jīng)濟(jì)性和可靠性。

1 研究背景

一般大尺寸的螺距P都是在3～6mm，螺紋的間距都很小，由于螺紋升角與端面相交，在接近端面的部位都是不全螺紋部分，如圖1所示，此部分螺紋邊緣與刀尖一樣鋒利，很容易劃傷螺栓表面，且由于存在此部分螺紋，螺栓也不容易對正。根據(jù)此大尺寸工件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，沈陽鼓風(fēng)機(jī)集團(tuán)核電泵業(yè)有限公司（以下簡稱“我公司”）采用意大利PAMA公司生產(chǎn)的SPEEDRAM2000數(shù)控鏜銑加工中心，應(yīng)用SIEMENS840語言系統(tǒng)進(jìn)行加工。為達(dá)到銑除不全螺紋的目的，經(jīng)過技術(shù)人員和操作者反復(fù)進(jìn)行編程和實(shí)踐操作，最終研究出了加工不全螺紋的通用方法，即不論不全螺紋在任何位置，均可通過該程序進(jìn)行銑削。

2 不全螺紋數(shù)控銑削方法

第一：加工基準(zhǔn)的統(tǒng)一。在加工螺紋及不全螺紋時(shí)均是以工件端面作為基準(zhǔn)平面進(jìn)行加工，如圖2所示。而加工基準(zhǔn)的統(tǒng)一確保了加工操作的安全性。

第二，加工區(qū)域的確定。螺紋是以每360°產(chǎn)生一個(gè)螺距形式的連續(xù)螺旋線，如圖3所示，將一個(gè)圓周分成4等分，形成4個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域是1/4個(gè)圓周，即90°，1號區(qū)域的加工起始點(diǎn)為0°，2號區(qū)域的加工起始點(diǎn)為-90°，3號區(qū)域的加工起始點(diǎn)為-180°，4號區(qū)域的加工起始點(diǎn)為-270°，因?yàn)槊總€(gè)螺距加工都是以螺旋線形式連接的，即360°為1個(gè)螺距，所以，每個(gè)區(qū)域都是以1/4螺距的距離產(chǎn)生。

圖1 螺紋加工圖

圖2 銑削不全螺紋示意圖

第三，加工起始點(diǎn)的確定。當(dāng)加工完螺紋時(shí)，觀察螺紋端頭與工件端面形成的不全螺紋位置處于哪個(gè)區(qū)域，確定區(qū)域后再確定程序的輸入?yún)?shù)。

第四，采用逆銑的方式進(jìn)行加工。根據(jù)確定的不同區(qū)域，確定不同的加工深度，將刀具確定在加工深度處，采用逆銑，即從里往端面進(jìn)行銑削，由于在原理第一處已確定了相同的加工基準(zhǔn)，因此，采用從里往外銑削的加工方法，保證了不能銑削到里邊的相鄰的全螺紋齒形，使其加工具有安全性。

如圖2所示，首先是以工件的端面作為加工螺紋及銑削不全螺紋的基準(zhǔn)平面，然后通過觀察，確定好要加工第一個(gè)全扣的位置，如圖3所示。如果是1號區(qū)域，則主程序里的R1=1，如果是2號區(qū)域則R1=2，以此類推。在設(shè)計(jì)子程序時(shí)，避免銑到相鄰的扣牙，采用3軸聯(lián)動方法沿螺旋升角小圓（R52）切入，然后沿螺距整圓銑削一圈，之后退刀，一個(gè)孔加工完。在選用銑刀時(shí)可任意銑刀直徑，只要不超過孔直徑就可以。因?yàn)榇顺绦蚺c銑螺紋程序是同一個(gè)加工基準(zhǔn)平面，所以在銑不全螺紋時(shí)只要對一次零點(diǎn)就可以了，程序可以直接走連續(xù)加工完所有孔。這種加工路線即方便又準(zhǔn)確。

圖3 加工區(qū)域1的數(shù)控坐標(biāo)圖

程序說明：

子程序設(shè)置：R1為加工區(qū)域；R2為參考平面；R3為加工深度（必須是螺距倍數(shù)）；R9為螺距；R10為安全返回平面；R21為螺紋孔公稱直徑。

R1=1 R2=0 R9=3 R10=L R21=115 R50=10

R1=加工區(qū)域，共分為4個(gè)區(qū)域，1為1號區(qū)域，2為2號區(qū)域，3為3號區(qū)域，4為4號區(qū)域。

R2=基準(zhǔn)平面。

R9=螺距。

R10=L，安全返回平面。此平面離基準(zhǔn)平面應(yīng)足夠大，以使刀具在從此孔運(yùn)行到下一孔時(shí)避免與基準(zhǔn)平面干涉，碰壞工件表面。

R21=螺紋大徑。

R50=銑刀半徑。

;(R1=MACHIN ANGLE 1=0 DEGREE 2=-90 DEGREE 3=-180 DEGREE 4=-270 DEGREE )

;(R2=REFERENCE PLANE )

;(R9=PITCH )

;(R10=RETRACT PLANE )

;(R21=THREAD DIA. )

;(R50=TOOL RAD. )

R51=R21/2-R50 銑刀移動到起點(diǎn)的直線距離。

R52=R51/2 銑刀從加工深度O′移動到S點(diǎn)的半徑。

R53=R9/4 1/4螺距，360°為一個(gè)螺距，因?yàn)槭?個(gè)加工區(qū)域，所以每90°是一個(gè)加工區(qū)域。

R80=-R9 將螺距數(shù)值賦予R80用于計(jì)算。

R81=R80-R53 R82=R81-R53 R83=R82-R53 R84=R83-R53

R81—1號區(qū)域的加工深度；R82—2號區(qū)域的加工深度；R83—3號區(qū)域的加工深度；R84—4號區(qū)域的加工深度。

當(dāng)R1=1時(shí)跳轉(zhuǎn)到目標(biāo)程序1；當(dāng)R1=2時(shí)跳轉(zhuǎn)到目標(biāo)程序2；當(dāng)R1=3時(shí)跳轉(zhuǎn)到目標(biāo)程序3；當(dāng)R1=4時(shí)跳轉(zhuǎn)到目標(biāo)程序4；當(dāng)R1什么都沒等于或超出條件范圍時(shí)跳轉(zhuǎn)到目標(biāo)程序5。

LABEL1：目標(biāo)程序1。

G00 G90 Z=R2 Z軸快速移動到基準(zhǔn)平面。

G00 Z=R81 Z軸快速移動到1號區(qū)域所需要的加工深度。

G91 G64由絕值改為增量值編程，開始連續(xù)路徑執(zhí)行程序。

G03 X=R51 Y=0 Z=R53 CR=R52 逆時(shí)針切削，X軸Y軸移動到螺紋起點(diǎn)，Z軸移動1/4螺距的距離，沿著螺紋升角切入。（G03為程序語言，表示逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)；CR為程序語言，表示刀具軌跡半徑）

G03 X=0 Y=0 Z=R9 I=-R51 J=0 逆時(shí)針切削整圓，X軸Y軸起點(diǎn)與終點(diǎn)為同一點(diǎn)，Z軸沿著螺旋線移動一個(gè)螺距。（I，J為刀具中心S相對于坐標(biāo)原點(diǎn)O的坐標(biāo)，等同于X，Y坐標(biāo)）

G01 X=-R51 X軸返回到螺紋孔中心。

G00 G90 G60 Z=R10 取消準(zhǔn)停連續(xù)路徑，Z軸以絕對值快速移動到安全返回平面。

GOTOF LABEL5 跳轉(zhuǎn)到目標(biāo)5結(jié)束程序。

LABEL5∶ M17子程序結(jié)束。

注：子程序包括LABEL1，2，3，4共4上（？？），涵蓋4個(gè)象限，共360°，即一個(gè)螺距。

3 先進(jìn)性和社會效益

本研究通過機(jī)械加工方法去除不全螺紋，加工精確，節(jié)省鉗工的精力和節(jié)省打磨設(shè)備，且安全性高。在屏蔽主泵泵體的加工上均應(yīng)用了這種方法，加工效果良好，這種加工方法可以應(yīng)用到所有大尺寸工件螺紋孔的加工中，尤其對有密封要求的產(chǎn)品對其裝配及承壓件的密封均有很大益處。