基于CAXA軟件的變距螺旋軸數(shù)控加工研究

張國瑞 王旭元 趙春江

（內(nèi)蒙古機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010070）

1 引言

螺旋軸是螺旋輸送機(jī)中的重要零部件,它是利用螺旋軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)使物料向前運(yùn)送，適用于輸送粉狀、粒狀和小塊狀物料，不適于輸送易變質(zhì)的、粘性大的和易結(jié)塊的物料。廣泛用于冶金、建材、化工、醫(yī)藥和輕工等行業(yè)[1-3]。

變距螺旋軸的螺距從軸的一端到另一端逐漸變小，在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中螺旋不僅可以輸送物料，還可以對(duì)物料產(chǎn)生擠壓作用，使物料的密度增加或受壓破碎。比如，在牧草打捆機(jī)中使用變距螺旋不僅可以輸送牧草，還可以增加牧草的密度；在壓榨機(jī)中使用變距螺旋可以起到輸送和擠壓物料的雙重作用[4]。

只起輸送作用的螺旋軸在加工時(shí)，可以先在車床上車削一根光軸，然后將成型的螺旋葉片焊接其上即可，其加工過程較為簡單。當(dāng)螺旋軸用來擠壓物料時(shí)，螺旋往往要承受較大的壓力，需要具有較高的強(qiáng)度，采用成型螺旋葉片在軸上焊接的方法不能滿足使用要求，需要在機(jī)床上進(jìn)行切削加工。但是由于擠壓螺旋的螺旋葉片不僅厚度和深度大，而且螺距需要逐漸變化，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了普通車床的加工范圍，給加工制造帶來了困難。為此，本文提出了基于CAXA 軟件編程的四軸聯(lián)動(dòng)的數(shù)控加工方法，為變距螺旋軸的加工帶來了便捷。

2 數(shù)控加工編程的前期工作

2.1 CAXA 制造工程師軟件概述

CAXA 是我國第一款完全自主研發(fā)的CAD 產(chǎn)品，是我國制造業(yè)信息化CAD/CAM/PLM 領(lǐng)域自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)軟件的優(yōu)秀代表和知名品牌。CAXA 制造工程師軟件提供了2-5 軸的數(shù)控銑加工功能，20 多種生成數(shù)控加工軌跡的方法，集成了數(shù)據(jù)接口、幾何造型、加工軌跡生成、加工過程仿真檢驗(yàn)、數(shù)控加工G 代碼生成、加工工藝清單生成等一整套面向復(fù)雜零件和模具的數(shù)控加工自動(dòng)編程功能。應(yīng)用CAXA 制造工程師軟件可以實(shí)現(xiàn)無圖紙化制造。

2.2 加工設(shè)備與主要參數(shù)

加工設(shè)備使用VDF-850 立式加工中心。VDF-850 立式加工中心是大連機(jī)床集團(tuán)公司引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)的新一代數(shù)控機(jī)床，不僅適用于板類、盤類、殼體類、精密零件的加工，而且適用于模具加工。零件一次裝夾后可完成銑、鏜、鉆、擴(kuò)、鉸、攻絲等多工序加工，具有自動(dòng)化程度高、可靠性強(qiáng)、操作簡單、方便、宜人，整體造型美觀大方、機(jī)電一體化程度高等優(yōu)點(diǎn)。

VDF-850 立式加工中心主要技術(shù)參數(shù)有：工作臺(tái)規(guī)格（長×寬）1000mm×500mm；工作臺(tái)最大載重500kg；X 坐標(biāo)行程850mm；Y 坐標(biāo)行程510mm；Z 坐標(biāo)行程510mm；主軸中心線到立柱正面距離550mm；主軸端面至工作臺(tái)上平面距離150 ～660mm；X、Y、Z 切削速度1 ～7600mm/min；X、Y、Z 快速進(jìn)給速度20/20/18m/min；主軸轉(zhuǎn)速范圍80 ～8000r/min；刀庫容量24 把（刀臂式）。

2.3 加工工藝分析

本次加工為單件小批量生產(chǎn)，故毛坯采用45#鋼精軋棒料，直徑φ125mm，長度360mm。經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后，在車床上車削外圓和端面，使其成為φ120×355mm 的光軸，然后車出φ120mm 法蘭盤及φ50mm 外圓4。最后在VDF-850 立式加工中心工作臺(tái)上裝夾，完成螺旋槽的加工。

螺旋軸的主要加工表面為螺旋槽，加工中要滿足螺距和螺旋厚度的要求；螺旋根部采用圓弧過渡，可增加送料時(shí)的摩擦，也可減小應(yīng)力集中，增加使用強(qiáng)度。加工時(shí)，根據(jù)程序使用立式銑刀分別從左右兩側(cè)進(jìn)行銑削。螺旋槽加工完成后，依次鉆削連接法蘭盤上的6-φ9 孔，再去掉表面毛刺。由于螺旋軸在送料過程中需要一定的摩擦力，故加工后表面無需磨削。最后對(duì)螺旋軸進(jìn)行淬火處理，增加其表面硬度和耐磨度。

3 基于CAXA 制造工程師軟件的數(shù)控加工程序編制與加工

3.1 建立加工模型

運(yùn)行CAXA 軟件，在操作界面上單擊【文件】→【并入文件】命令，彈出【打開】對(duì)話框，選擇繪制好的變距螺旋軸零件圖CAD 文件，導(dǎo)入文件后生成零件的三維實(shí)體圖形。

3.2 軌跡生成

在CAXA 軟件中，先選擇毛坯，然后選擇加工方法，按照命令行的提示，拾取加工輪廓或加工邊界，選擇走刀方向，點(diǎn)擊右鍵確定，生成加工軌跡。

3.3 生成G 代碼

單擊【加工】→【后置處理】→【生成 G 代碼】命令，風(fēng)暴生成左右兩側(cè)加工的G 代碼。至此，本次加工的數(shù)控編程完成。

3.4 數(shù)控加工

將生成的數(shù)控加工程序輸入VDF-850 立式加工中心，在機(jī)床工作臺(tái)上裝夾好工件，運(yùn)行程序，完成變距螺旋軸的數(shù)控加工。

4 結(jié)語

隨著數(shù)控機(jī)床的快速發(fā)展，功能越來越強(qiáng)大，為解決復(fù)雜機(jī)械零件的加工提供了條件。利用數(shù)控機(jī)床，特別是四軸以上聯(lián)動(dòng)的加工中心進(jìn)行變距螺旋軸的制造加工，已經(jīng)成為一個(gè)新的研究方向。應(yīng)用CAXA 制造工程師軟件對(duì)零件進(jìn)行自動(dòng)編程和模擬仿真，解決了實(shí)際加工中編程困難、多次試切加工等問題，降低了材料消耗和生產(chǎn)成本。本研究充分結(jié)合CAXA 和數(shù)控加工中心的上述優(yōu)點(diǎn)，為變距螺旋軸加工提供了新的工藝方法，達(dá)到了工藝創(chuàng)新的目的，為今后相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用與研究提供了可供借鑒的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和理論依據(jù)。