[发明专利]一种单齿精密加工变槽宽螺纹的加工方法

权利要求书

1.一种单齿精密加工变槽宽螺纹的加工方法，其特征在于，包括如下步骤；

步骤一、获得装卡工件前刀具与工件的预设相对位置；在机床的工作台和刀具中心分别安装一个非接触式传感器，检测得到装卡工件后刀具与工件的实际相对位置；

步骤二、获得装卡工件前后刀具与工件的相对位置及角度误差；通过机床的控制程序对装卡工件前后刀具与工件的相对位置及角度误差进行补偿；

步骤三、变槽宽螺纹尺寸的处理：变槽宽螺纹的螺纹深度及宽度变化均为线性变化，在给定的变槽宽螺纹中，根据变槽宽螺纹设计参数，获得变槽宽螺纹最小宽度b₁，最大宽度b₂，变槽宽螺纹的最小深度h₁，最大深度h₂，获得变槽宽螺纹长度l₀；则距离螺纹初始端的距离为x处螺纹的宽度b(x)及深度h(x)分别为：

步骤四、确定加工变槽宽螺纹的刀具参数：采用单齿刀具开展车铣复合加工：机床夹具夹紧工件，刀具在机床控制系统的控制下，沿着变槽宽螺纹路径运动，为车削加工运动，且刀具在机床电主轴作用下，开展自旋运动，为铣削加工运动；刀具为盘铣刀；盘铣刀进行车铣复合加工，其中盘铣刀中用于加工部分的最大宽度为变槽宽螺纹的最小宽度b₁，盘铣刀中用于加工部分的最小深度为变槽宽螺纹的最大深度h₂；即刀片的主切削刃长度为b₁，副切削刃的长度为h₂，从而加工一次完成变槽宽螺纹深度的加工，实现螺纹的粗加工与精加工；

步骤五、变槽宽螺纹加工运动路径的控制：由于在变槽宽螺纹加工中，刀片的宽度设定为变槽宽螺纹的最小宽度b₁，剩下部分的宽度的螺纹需要继续加工，因此进行优化加工路径：

第一道工序：盘铣刀在机床控制系统的控制下，以宽度b₁沿着螺纹曲线进行加工，完成螺纹宽度b₁的加工，螺纹的深度按照螺纹深度曲线的变化在机床控制系统控制切削深度实现；

第二道工序：计算剩下的螺纹需要加工的最大宽度b₃；

1)若b₃低于b₁，则在机床控制系统的作用下，控制切削宽度随着螺纹路径按照以下规律变化：同样，切削深度控制按照第一道工序中深度的控制，完成变槽宽螺纹的加工；

2)若b₃大于b₁，则计算在加工路径l₁处时，螺纹剩下切削宽度为b₁，大于路径l₁处，螺纹剩下切削宽度均小于b₁，则在机床控制系统的作用下，以螺纹最宽处为0点，在螺纹路径0-l₁处均按照切削宽度b₁进行加工，路径l₁处至螺纹初始端的切削宽度按照以下规律变化：l₁≤x1≤l₀，切削深度控制按照第一道工序中深度的控制进行变槽宽螺纹的加工；

第三道工序：分析螺纹路径0-l₁处，若螺纹的最大剩下加工宽度低于b₁，则使用第二道工序1)完成螺纹的加工；若螺纹的最大剩下加工宽度大于b₁，则使用第二道工序2)进行加工；

重复步骤1)、2)和第三道工序至完成变槽宽螺纹的加工。

2.如权利要求1所述的单齿精密加工变槽宽螺纹的加工方法，其特征在于，所述工件为油管或者气管。

3.如权利要求1所述的单齿精密加工变槽宽螺纹的加工方法，其特征在于，所述盘铣刀上的刀片切削刃的圆弧半径为0.3mm。

4.如权利要求1所述的单齿精密加工变槽宽螺纹的加工方法，其特征在于，装卡工件前刀具与工件的预设相对位置通过机床自身的控制系统得到。

5.如权利要求1所述的单齿精密加工变槽宽螺纹的加工方法，其特征在于，所述步骤二包括如下步骤：建立坐标系o-x-y-z，在通用坐标系下，测试获得不同条件下刀具与工件的实际位置，即机床工作台上，以竖直方向为z方向，刀具切削进给运动为y方向，刀具切削深度方向为x方向，设机床夹持工件后，在x方向位移误差为ξ_x，y方向位移误差为ξ_y，z方向位移误差为ξ_z，在机床主轴在x-z平面内偏转运动的角度误差为ζ_xz，用于夹紧工件的卡盘的转动角度误差为ζ_xzd；

在机床误差的识别中，理想刀具与工件相对位置P′_t-P′_w的x,y,z方向位置及角度分别为：Δx′_w-t，Δy′_w-t，Δz′_w-t，θ′_yz；P′_t表示在通用坐标系o-x-y-z下刀具参考点在未安装工件的位置，P′_w表示在通用坐标系o-x-y-z下工件参考点在未安装工件的位置；实际刀具与工件相对位置P_t-P_w的x,y,z方向位置及角度分别为：Δx_w-t，Δy_w-t，Δz_w-t，θ_yz，P_t表示在通用坐标系o-x-y-z下刀具参考点在安装工件后的位置，P_w表示在通用坐标系o-x-y-z下工件参考点在安装工件后的位置；装卡工件前后刀具与工件的相对位置及角度误差分别为：

ξ_x＝Δx′_w-t-Δx_w-t

ξ_y＝Δy′_w-t-Δy_w-t

ξ_z＝Δz′_w-t-Δz_w-t

ζ_yz＝θ′_yz-θ_yz (1)

通过机床内部对刀具调整补偿误差ξ_x，ξ_y，ξ_z，及在原有的控制运动基础上增加以上的位移误差及角度误差ζ_xz进行运动补偿。