基于CAXA软件的变距螺旋轴数控加工研究

张国瑞 王旭元 赵春江

（内蒙古机电职业技术学院，内蒙古 呼和浩特 010070）

1 引言

螺旋轴是螺旋输送机中的重要零部件,它是利用螺旋轴的旋转运动使物料向前运送，适用于输送粉状、粒状和小块状物料，不适于输送易变质的、粘性大的和易结块的物料。广泛用于冶金、建材、化工、医药和轻工等行业[1-3]。

变距螺旋轴的螺距从轴的一端到另一端逐渐变小，在转动过程中螺旋不仅可以输送物料，还可以对物料产生挤压作用，使物料的密度增加或受压破碎。比如，在牧草打捆机中使用变距螺旋不仅可以输送牧草，还可以增加牧草的密度；在压榨机中使用变距螺旋可以起到输送和挤压物料的双重作用[4]。

只起输送作用的螺旋轴在加工时，可以先在车床上车削一根光轴，然后将成型的螺旋叶片焊接其上即可，其加工过程较为简单。当螺旋轴用来挤压物料时，螺旋往往要承受较大的压力，需要具有较高的强度，采用成型螺旋叶片在轴上焊接的方法不能满足使用要求，需要在机床上进行切削加工。但是由于挤压螺旋的螺旋叶片不仅厚度和深度大，而且螺距需要逐渐变化，远远超出了普通车床的加工范围，给加工制造带来了困难。为此，本文提出了基于CAXA 软件编程的四轴联动的数控加工方法，为变距螺旋轴的加工带来了便捷。

2 数控加工编程的前期工作

2.1 CAXA 制造工程师软件概述

CAXA 是我国第一款完全自主研发的CAD 产品，是我国制造业信息化CAD/CAM/PLM 领域自主知识产权软件的优秀代表和知名品牌。CAXA 制造工程师软件提供了2-5 轴的数控铣加工功能，20 多种生成数控加工轨迹的方法，集成了数据接口、几何造型、加工轨迹生成、加工过程仿真检验、数控加工G 代码生成、加工工艺清单生成等一整套面向复杂零件和模具的数控加工自动编程功能。应用CAXA 制造工程师软件可以实现无图纸化制造。

2.2 加工设备与主要参数

加工设备使用VDF-850 立式加工中心。VDF-850 立式加工中心是大连机床集团公司引进先进技术生产的新一代数控机床，不仅适用于板类、盘类、壳体类、精密零件的加工，而且适用于模具加工。零件一次装夹后可完成铣、镗、钻、扩、铰、攻丝等多工序加工，具有自动化程度高、可靠性强、操作简单、方便、宜人，整体造型美观大方、机电一体化程度高等优点。

VDF-850 立式加工中心主要技术参数有：工作台规格（长×宽）1000mm×500mm；工作台最大载重500kg；X 坐标行程850mm；Y 坐标行程510mm；Z 坐标行程510mm；主轴中心线到立柱正面距离550mm；主轴端面至工作台上平面距离150 ～660mm；X、Y、Z 切削速度1 ～7600mm/min；X、Y、Z 快速进给速度20/20/18m/min；主轴转速范围80 ～8000r/min；刀库容量24 把（刀臂式）。

2.3 加工工艺分析

本次加工为单件小批量生产，故毛坯采用45#钢精轧棒料，直径φ125mm，长度360mm。经调质处理后，在车床上车削外圆和端面，使其成为φ120×355mm 的光轴，然后车出φ120mm 法兰盘及φ50mm 外圆4。最后在VDF-850 立式加工中心工作台上装夹，完成螺旋槽的加工。

螺旋轴的主要加工表面为螺旋槽，加工中要满足螺距和螺旋厚度的要求；螺旋根部采用圆弧过渡，可增加送料时的摩擦，也可减小应力集中，增加使用强度。加工时，根据程序使用立式铣刀分别从左右两侧进行铣削。螺旋槽加工完成后，依次钻削连接法兰盘上的6-φ9 孔，再去掉表面毛刺。由于螺旋轴在送料过程中需要一定的摩擦力，故加工后表面无需磨削。最后对螺旋轴进行淬火处理，增加其表面硬度和耐磨度。

3 基于CAXA 制造工程师软件的数控加工程序编制与加工

3.1 建立加工模型

运行CAXA 软件，在操作界面上单击【文件】→【并入文件】命令，弹出【打开】对话框，选择绘制好的变距螺旋轴零件图CAD 文件，导入文件后生成零件的三维实体图形。

3.2 轨迹生成

在CAXA 软件中，先选择毛坯，然后选择加工方法，按照命令行的提示，拾取加工轮廓或加工边界，选择走刀方向，点击右键确定，生成加工轨迹。

3.3 生成G 代码

单击【加工】→【后置处理】→【生成 G 代码】命令，风暴生成左右两侧加工的G 代码。至此，本次加工的数控编程完成。

3.4 数控加工

将生成的数控加工程序输入VDF-850 立式加工中心，在机床工作台上装夹好工件，运行程序，完成变距螺旋轴的数控加工。

4 结语

随着数控机床的快速发展，功能越来越强大，为解决复杂机械零件的加工提供了条件。利用数控机床，特别是四轴以上联动的加工中心进行变距螺旋轴的制造加工，已经成为一个新的研究方向。应用CAXA 制造工程师软件对零件进行自动编程和模拟仿真，解决了实际加工中编程困难、多次试切加工等问题，降低了材料消耗和生产成本。本研究充分结合CAXA 和数控加工中心的上述优点，为变距螺旋轴加工提供了新的工艺方法，达到了工艺创新的目的，为今后相关领域的应用与研究提供了可供借鉴的实践经验和理论依据。