數(shù)控車(chē)床加工折線繩槽

石家莊科一重工有限公司（河北 050071）吳鵬偉

石家莊工程技術(shù)學(xué)校（河北 050061）霍秀靜

目前在我國(guó)起重行業(yè)流行的“折線繩槽”一詞，是指從國(guó)外引進(jìn)的一種適合鋼絲繩多層卷繞的繩槽形式。折線繩槽卷筒最早見(jiàn)于國(guó)外利巴斯公司的利巴斯裝置中，其中利巴斯卷筒就是雙折線繩槽卷筒，20世紀(jì)80年代引入我國(guó)，主要在礦山卷?yè)P(yáng)機(jī)和水工起重機(jī)械上應(yīng)用。近年來(lái)隨著我國(guó)大中型建筑工程的迅猛發(fā)展，起重卷?yè)P(yáng)裝置采用折線繩槽卷筒的越來(lái)越多，這種能使鋼絲繩卷繞整齊排列的折線繩槽卷筒應(yīng)用越來(lái)越廣。但國(guó)內(nèi)少數(shù)廠家可以實(shí)現(xiàn)折線繩槽卷筒的整體加工，而且都是舊式車(chē)床改造的，設(shè)備落后生產(chǎn)能力不高。加工的繩槽表面質(zhì)量不高，繩槽折點(diǎn)一致性差，易出現(xiàn)繩槽紊亂的現(xiàn)象。

折線繩槽的槽形有兩種形式，一種是單折線繩槽，一種是雙折線繩槽。前者為最初的繩槽形式，后者為改進(jìn)的繩槽形式，目前應(yīng)用較多的是后一種形式。雙折線繩槽的斜繩槽和直繩槽交替出現(xiàn)，這樣在卷筒表面上就出現(xiàn)了兩個(gè)斜繩槽區(qū)和兩個(gè)直繩槽區(qū)。所謂斜繩槽，是指與卷筒母線斜交的繩槽，直繩槽是指與卷筒母線直交或與法蘭平行的繩槽。斜繩槽約占圓周長(zhǎng)的20%，直繩槽約占80%。

折線繩槽可以直接在卷筒上加工成形，也可以制成帶有這種繩槽的套，并且做成分體式的。安裝時(shí)包裹在光面卷筒上，通過(guò)螺栓或焊接與卷筒連接成一體。目前，國(guó)外以這種方式使用折線繩槽的卷筒居多。

折線繩槽加工成形可以在車(chē)床上，也可以在銑床上實(shí)現(xiàn)。車(chē)床上加工利用靠模、掛輪裝置或數(shù)控等多種方法加工成形。也可以用數(shù)控銑床以銑代車(chē)加工成形。下面介紹一種折線繩槽卷筒的數(shù)控車(chē)床加工方案，以卷筒外徑φ380mm、繩槽螺距12.6mm、繩槽半徑R6.36mm、繩槽角度135°/45°為例，如圖1、2、3所示。

圖1 折線繩槽卷筒

圖2 折線繩槽卷筒展開(kāi)示意圖

1.機(jī)床的選擇

折線繩槽卷筒的車(chē)削加工，要求機(jī)床高精度、高效率、重切削。下面以FANUC數(shù)控系統(tǒng)的重型數(shù)控車(chē)床CK61200為例。主軸箱由110kW的直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，主軸轉(zhuǎn)速可實(shí)現(xiàn)0.63～125r/min分擋無(wú)極調(diào)速（低速擋）。主軸組件采用以前、后支承的兩支承組件進(jìn)行軸向和徑向游隙分別調(diào)整，其軸向和徑向剛度強(qiáng)、精度高。進(jìn)給系統(tǒng)采用FANUC伺服電動(dòng)機(jī)、高精度滾珠絲杠、雙牙棒斜齒輪齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，精度高，傳動(dòng)準(zhǔn)確。刀架由大刀架、橫刀架、上刀架和刀排組成，強(qiáng)度好，可有效緩解折線繩槽強(qiáng)力切削過(guò)程中的振刀問(wèn)題。尾座由上、下兩體組成，剛性好、承載能力好。

圖3 繩槽詳圖

2.數(shù)控加工方案的確定

如圖2所示，折線繩槽卷筒上的一圈360°繩槽，由0～135°直槽、135～180°斜槽、180～315°直槽、315～360°斜槽組成，每一段斜槽都可看作是一段螺紋來(lái)加工。確定螺紋的參數(shù)，每一段螺紋的位移L=6.3mm，每一段螺紋的導(dǎo)程 F=6.3×360/（180－135）=50.4mm。

此情況使用加工螺紋的G32指令更為方便些，指令格式G32X（U）__Z（W）__F__Q__。式中：X、Z為絕對(duì)尺寸編程時(shí)螺－紋的終點(diǎn)坐標(biāo)；U、W為增量尺寸編程時(shí)螺紋的終點(diǎn)坐標(biāo)；F為螺紋導(dǎo)程（若為單線螺紋，則為螺紋的螺距）；Q為螺紋起始角，該值為不帶小數(shù)點(diǎn)的非模態(tài)值，即增量為0.001°；如起始角為180°，則表示為Q180000（單線螺紋可以不用指定，此時(shí)該值為零）；起始角Q的范圍為0～360000之間，如果指定了大于360000的值，則按360000（360°）計(jì)算。

卷筒加工時(shí)需要從圖樣第一圈繩槽的前一圈起刀，落刀于圖樣最后一圈繩槽的下一圈。此時(shí)卷筒兩端用來(lái)焊接卷筒擋邊的φ370mm寬15mm止口，加工時(shí)可以起到進(jìn)刀槽、退刀槽的作用。折線繩槽的詳細(xì)下加工路線：首先將刀具移到圖4所示軸向位置，徑向移到指定切深。卷筒上的繩槽圈數(shù)為630/12.6＝50圈，假設(shè)此處及另一端各多加一圈折線繩槽，使用加工兩條斜槽的指令：

圖4 進(jìn)刀示意圖

由于50圈繩槽上折線的折點(diǎn)一致，重復(fù)上述兩條指令50＋2=52次，即可完成一次完整走刀，其中中間的50次即形成50圈繩槽路線。

加工線路原理：G32加工斜槽，但是它是從135°才開(kāi)始加工的，于是在它0°～135°等待加工斜槽時(shí)就加工了直槽部分。

3.數(shù)控程序的編制

主程序

子程序

4.結(jié)語(yǔ)

以上程序僅為加工折線繩槽的一次走刀，可以調(diào)整吃刀量重復(fù)編寫(xiě)該程序。也可以利用宏程序控制切削時(shí)的吃刀量，來(lái)完成加工。此卷筒為右旋折線繩槽卷筒，這種方法同樣可以編制左旋折線繩槽卷筒。這種方法只適用于有退刀槽的擋邊為焊接的卷筒。利用數(shù)控車(chē)床加工出來(lái)的折線繩槽，由于是數(shù)控系統(tǒng)控制繩槽折點(diǎn)，一致性好，不會(huì)出現(xiàn)折線繩槽紊亂的現(xiàn)象。