第３６卷第３期 Ｖｏ１．３６ Ｎｏ．３ 井冈山大学学报（自然科学版） ２０１５年５月 Ｍ ２０１５ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｊｉｎｇｇａｎｇｓｈａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ） ７６ 文章编号：１６７４－８０８５（２０１５）０３－００７６—０４ 基于数控仿真软件的平面包络环面蜗杆 数控￣ｒｎ－ｒ研究 邬宗鹏 ，杨中２ （１．安徽工业大学工程实践与创新教育中心，安徽，马鞍山２４３００２；２．南京大全电气研究院有限公司，江苏，南京２１００００） 摘要：通过对平面包络环面蜗杆的成型及点位分析，编制了基于普通车床的数控加工程序，结合ＶＥＲＩＣＵＴ数 控仿真软件对环面蜗杆数控加工进行了仿真；最后，在ＣＡＫ４０８５ｄｉ型数控车床上完成了蜗杆的数控加工，验证 了加工程序的正确性和有效性。 关键词：数控仿真；平面包络环面蜗杆；三维模型 中图分类号：ＴＰ１５ 文献标识码：Ａ ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７４－８０８５．２０１５．０３．０１５ ＴＨＥ ＲＥＳＥＡＲＣＨ ｏＦ ＰＬＡＮＥ ＥＮＶＥＬｏＰＩＮＧ ＴｏＲｏＩＤ ＷＯ砌 ＳＩＭＵＬ ＴＩｏＮ ＭＥＴＨｏＤ ｏＮ ＧＥＮＥＲＡＬ ＣＮＣ ＬＡＴＨＥ ＭＡＣＨＩＮＩＮＧ ＷＵ Ｚｏｎｇ－ｐｅｎｇ ，ＹＡＮＧ Ｚｈｏｎｇ （１．ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＴｒａｉｎｉｎｇ ａｎｄＩｎｎｏｖａｔｉｏｎＥｄｕｃａｔｉｏｎＣｅｎｔｅｒ，ＡｎｈｕｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｍａ’ａｎｓｈａｎ，Ａｎｈｕｉ２４３０３２，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｄａｑｏ Ｇｒｏｕｐ，Ｎａｎｊｉｎｇ，Ｊｉａｎｇｓｕ ２１００００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ａ ｍｏｕｌｄｉｎｇ ｐｌａｎｅ ｅｎｖｅｌｏｐｉｎｇ ｗｏｒｍ ａｎｄ ｐｏｉｎｔ，ｔｈｅ ＮＣ ｍａｃｈｉｉｎｎｇ ｐｒｏｇｒａｍ ｉｓ ｐｒｏｇｒａｍｍｅｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｌａｔｈｅ．Ｔｈｅ ｈｏｕｒｇｌａｓｓ ｗｏｒｍ ＮＣ ｍａｃｈｉｎｉｎｇ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｉｓ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ｗｉｔｈ ＶＥＲＩＣＵＴ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｓｏｆｔｗａｒｅ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅ ｃｏｍｐｌｅｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｗｏｒｍ ＮＣ ｍａｃｈｉｎｉｎｇ ｉｎ ＣＮＣ ｌａｔｈｅ ＣＡＫ４０８５ｄｉ ｖｅｒｉｉｆｅｓ ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｃｔｎｅｓｓ ａｎｄ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｐｌａｎｅ ｅｎｖｅｌｏｐｉｎｇ ｔｏｒｏｉｄ ｗｏｒｍ；ｔｈｒｅｅ—ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｍｏｄｅｌ；ＮＣ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ 上，本文通过分析齿面点位并计算理论切削深度， ０引言 结合数控车削加工编程原理，编制了数控加工程 序。通过数控仿真和实体加工，解决了平面包络环 平面包络环面蜗杆副作为一种可靠的传动形 面蜗杆的数控车削加工问题，提高了加工效率。 式，具有多齿啮合、瞬时双线接触等特征，因此具 有承载能力强、传动效率高、使用寿命长等优点， 目前被广泛应用于冶金、化工等领域［１］。近年来对环 Ｉ 环面蜗杆普通数控车床加工编程 面蜗杆传动的研究以及应用都取得了很大成果【２Ｊ。但 原理 由于平面包络环面蜗杆复杂的齿面结构，其加工仍 然是一大难题，国内的研究者们对此也展开了一定 １．１齿面点位分析 的研究ｐ 。 环面蜗杆编程原理的核心是分析出螺旋线上 在现有加工工艺和数控加工技术发展的基础 各点的点位规律，从而利用螺纹加工指令来编制程 收稿日期：２０１４—１１—３０；修改日期：２０１５－０１—０３ 作者简介：・邬宗ｍｏｇｓｏ－），男，安徽六安人，助理实验师，硕士，主要从事工程实践教学、数控 口工及快速成型技术研究（Ｅ・ｍａｉｌ：４０９３０６４５７＠ｑｑ．ｃｏｒｎ）； 杨ｑ￣（１９８９一），女，安徽马鞍山人，硕士，主要从事先进加工技术研究（Ｅ・ｍａｉ１：７９３１８９２４５＠ｑｑ．ｃｏｒｎ）． 井冈山大学学报（自然科学版） ７７ 序［５】。利用两轴普通数控车床加工时，车刀只能在 ｘ．ｚ方向做平面直线运动，并利用多段直线拟合做 圆弧运动。编程时需要计算出每段直线的起刀点， 并找出环面蜗杆齿面螺旋线在Ｘ．Ｚ平面内的成型规 律［６］ｏ 如图１所示，刀具在齿面上任意位置的刀位点 与切深的关系为［７】． ’＝２ ｔａｎ ｃｏ ｆ１） ｚ’＝ｍ×ｔａｎ ×ｓｉｎ 其中，ｒ 任意切深到分度圆的距离，ｍｍ； 一环面蜗杆齿形角，。； 一齿轮中心与分度圆和齿面交点连线的 水平夹角，。。 所以，蜗杆齿面上任意一点在加工时的坐标可 表示为： ＝２ 一２ ＋ ） 。ｉＩｌ ＋ ｆ２１ Ｚ＝（Ｚｏ＋（ ＋， ）×ｃｏｓ￣ｏ）＋ｚ’ 其中，口ｎ—起刀点ｘ方向坐标，姗； ｚ０一起刀点ｚ方向坐标，ｍｌＴｌ； Ｒ一与蜗杆相啮合的假想蜗轮分度圆半径， 图１ 刀位点与切深的关系 Ｆｉｇ．１ Ｒｅｌａｔｉｏｎｓ、 ｔｈｔｈｅｋｎｉｆｅ ｃｕｔｄｅｅｐ ｓｉｔｅｓ 宏程序能实现使用简单的程序代码完成复杂 零件加工程序的编制 引。因此根据刀位点与切深关 系，结合数控车削螺纹编程方法，利用宏程序编程 便可以编制出环面蜗杆普通车床加工程序。图２为 编程原理流程图。 图２环面蜗杆编程原理流程图 Ｆｉｇ．２ Ｆｌｏｗｃｈａｒｔ ｏｆｗｏｒｍ ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅＳ １．２切削深度计算 本文通过理论分析计算对数控车削加工中切 削深度进行选择。如图３所示，每刀切削深度为口，， 由于刀具的形状和蜗杆齿面形状，决定了在切削中 会产生图中阴影部分直角三角区域的残余高度。 图３车削表面残余面积示意图 Ｆｉｇ．３ Ｔｈｅｄｉａｇｒａｍｏｆｔｈｅ ｒｅｓｉｄｕａｌ ａｒｅａｆｏｒｔｈｅｔｕｒｎｉｎｇ ｓｕｒｆａｃｅ 为了达到蜗杆齿面表面粗糙度的要求，可以通 过理论计算初步确定每刀切削深度口ｐ的大小。表面 粗糙度Ｒ 为在取样长度三内，轮廓偏距绝对值的
