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目前,不同行业中越来越多的产品零件正趋向于采用复杂曲面作为特征型面以提高其性能。异形螺杆就是一个典型代表,由于它螺旋曲面的独特之处,应用越来越广泛:石油钻采,橡胶、塑料等行业中的物料运送,航空航天领域,空气压缩机等。此类零件几何形状复杂,在实际工作中产生的损伤的形式也很复杂,加之零件原始资料和相关数据的缺失、以及生产现场设备的限制等因素,给修复工作带来很大难度。
针对异型螺杆,采用激光熔覆技术修补螺杆螺旋曲面的的损伤,修补的表面需要加工修形,本文对螺杆的型线测量、螺旋面造型和数控加工工艺进行研究,主要工作包括以下几个方面:
(1)本文从实际出发,利用现有四轴加工中心上进行改装测头的方法来实现螺杆端截面廓形线的测量,方法简单,测量精度满足要求。
(2)本文借助于Pro/E软件进行螺杆螺旋曲面建模。从分析螺杆类型入手,以应用广泛的等螺距、等槽深螺杆为例,研究了这类螺杆采用端截面廓形线方程建立螺旋曲面的建模方法和过程,以及建模方法正确性分析和模型几何造型与实际轮廓之间的误差分析。
(3)文中针对激光熔覆异形螺杆的材料难加工性,结合实际经验,进行了修形工艺研究。选择超细晶粒硬质合金球头铣刀作为修形加工刀具,采用四轴加工中心作为螺杆螺旋曲面修形设备,刀具轨迹采用“自曲面等值线”方式,保证刀具轨迹沿着螺旋曲线的方向,对于刀具起到保护作用,并确定合理的加工参数。
(4)生成的螺杆螺旋曲面的数控加工程序通过刀具轨迹仿真和加工仿真,对数控加工程序的修改、刀具的选择、刀具轨迹规划、加工参数的优化,具有十分重要的参考价值。
(5)以等螺距、等槽深螺杆为例,进行螺旋曲面的加工实验。实验的结果表明:采用“由端截面廓形线方程建立螺旋曲面”的建模方法,是实际生产中非常快速、准确的建模方法;自动生成的数控加工程序准确,满足加工要求。