专利名称：一种卷筒变螺距折线绳槽的加工制造方法
技术领域：
本发明属于巻筒绳槽加工制造技术领域，特别涉及到一种巻筒变螺距折线 绳槽的加工制造方法。
背景技术：
启闭机、矿井提升机通常采用巻筒旋转缠绕钢绳来提升闸门或物料。巻筒 上车制绳槽，主要是为了排绳方便，减少钢绳之间的摩擦和挤压，防止卡绳， 而这些对提高钢绳的使用寿命和可靠性具有重要意义。
一般巻筒绳槽为螺旋绳槽，加工主要^采用在平板上刨槽后巻制的方法，或 在大型卧车上采用车螺纹的方法车削。这些方法对于加工螺旋绳槽是可以的， 但对于加工具有变螺距的折线绳槽是不行的。相对与螺旋绳槽，折线绳槽可以 明显减少钢绳在运动中的冲击和摩擦，使钢绳的使用寿命和可靠性显著提高， 因此受到广泛重视。但由于折线绳槽特别是变螺距折线绳槽的加工难度非常之 大，至今还未发现一种可靠的且应用于实际加工的制造方法。
发明内容
为使巻筒变螺距折线绳槽的加工制造成为可能，本发明提出了一种巻筒变 螺距折线绳槽的加工制造方法，利用这种制造方法进行加工，满足设计要求， 提高了加工质量，为大型水利枢纽工程和矿山深井开采提供了设备保障。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案-
所述的巻筒变螺距折线绳槽的加工制造方法，是在大型卧车上加工巻筒变 螺距折线绳槽所需的起始点控制方法、折拐点一致性保持方法、变螺距折线绳 槽的加工方法、绳槽截面点轨迹成形方法所组成的加工制造方法
A、起始点控制方法巻筒由左、右两段旋向的折线绳槽组成，为保证左、 右旋绳槽折拐点一致，左、右旋两段绳槽的起始点通过机床刻线保持严格一致， 并在系统中将其予置为"零点"；车削左右绳槽时，进刀点始终以起始点为基准
并定时做回零检测，以保证起始点位置不变。
B、 折拐点一致性保持方法车削时每一个循环的主轴速度对折线折拐点影 响很大，当主轴速度变化时，折拐点是变化的，但同一速度拐点的变化量总是 相同的，也就是折拐点仍然是一致的，这就要求机床在执行每一个车削循环时 必须保持相同的主轴速度，并且在程序中必须将该速度固定下来；在主轴速度 范围内，先初步给定- 个机床轴的切削速度，大致求出其他机床轴的切削速度， 写入到程序中，在试运转过程中通过精确的速度匹配来取得最优值，将单个循 环内匹配好的最优速度值应用到整个粗加工、半精加工、精加工过程的每一个 车削循环中，并且在车削左右旋向的绳槽时，也保证相同速度，就可以保证全 部折拐点一致性。
C、 变螺距折线绳槽的加工方法变螺距出绳段绳槽的螺距值与固定段、工 作段折线绳槽螺距相差太大，难以进行速度匹配，并且由于变螺距部分处于两 段折线绳槽之间，若编程一起加工，绳槽在车削过程的速度变化非常大，折拐 点的一致性将受到严重影响，加工难度很大；为此可先车削固定段折线绳槽， 跳过变螺距出绳段绳槽，再加工工作段折线绳槽，完成后再单独加工变螺距出 绳段绳槽；在程序上选定了进、出刀的位置，使得固定段、工作段折线绳槽与 变螺距部分的交接处有一定的重叠量，保证加工后的绳槽槽形一致，绳槽通畅； 另外，单独车削大螺旋升角折线绳槽段可以显著提高工作效率。
D、 绳槽截面点轨迹成形方法先用45度车刀层切粗车毛坯，再用圆弧车 刀粗靠出圆弧形状，并留有2mm的余量，半精加工及精加工车削绳槽时采用同 一把机夹圆弧车刀，按照起始点精确对刀，槽深用深度尺测量，进给量采用径向 小刀架微调；根据槽形尺寸和粗糙度要求，采用截面点轨迹法确定走刀步数， 准确控制残留量，即两刀之间的残留量小于一定的值，使槽的表面粗糙度完全 得到保证，以检验样板最终检验槽形；加工大角度变螺距折线绳槽时，还必须 根据绳槽旋向选择合适的刀具，如果折线的方向为右旋方向，粗加工时使用45 度右车刀，如果折线的方向为左旋，粗加工时使用45度左车刀，而半精加工与 精加工采用机夹圆弧刀片车刀，没有方向之分。
由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下优越性 1、 在同一件巻筒上分别设计了两段旋向相反的对称折线绳槽， 一半左旋， 一半右旋，左旋绳槽或右旋绳槽分别由固定段绳槽、出绳段绳槽，工作段绳槽 组成，均为折线绳槽；其中变螺距的出绳段折线绳槽螺距与固定段、工作段折 线绳槽螺距不一样，并且位于其他两段折线绳槽中间，固定段、工作段折线绳 槽螺旋升角同为1.35。，螺距为27.5mm，出绳段折线绳槽螺旋升角为14. 13 ° ，螺距为275mm;绳槽折线部分在圆周上分布于两处对称的52度区域内， 其他区域为平行绳槽。
2、 左旋绳槽和右旋绳槽各30圈，所有绳槽底径公差在O. 15mm以内；左、 右旋两侧所有折线绳槽与平行绳槽的折拐点严格保持一致，确保了出绳长度一 致，防止闸门在运动中倾斜、卡死。
3、 采用这种制造方法进行加工，满足了设计要求，提高了加工质量，使巻 筒变螺距折线绳槽的加工制造成为可能，为大型水利枢纽工程和矿山深井开采 提供了设备保障，具有广泛的应用及推广价值。
图1是巻筒折线绳槽的展开示意图。 具体实施例
如图1所示，本发明的巻筒变螺距折线绳槽的加工制造方法，是在大型卧 车上加工巻筒变螺距折线绳槽所需的起始点控制方法、折拐点一致性保持方法、 变螺距折线绳槽的加工方法、绳槽截面点轨迹成形方法所组成的加工制造方法， A、起始点控制方法-
图纸设计对起始点有明确的要求，并且控制起始点位置对后续保证折拐点 的一致性具有重要意义。根据制造工艺，工件外圆粗车完成后，利用大型工装 安装在机床上，严格找正定位。根据图纸首先选定起始点，由于整个巻筒由两 段左、右旋向的折线绳槽组成，为保证左、右旋绳槽折拐点一致，左、右旋两 段绳槽的起始点必须严格保持一致，通过机床刻线来保证，并在系统中将其予 置为"零点"。车削左右绳槽时，进刀点始终以零点为基准。另外采用固定循环 程序车削绳槽的过程中，由于机床存在累积误差，操作过程中应定时做回零检 测，保证起始点位置不变。
B、 折拐点一致性保持方法
针对绳槽折拐点一致的严格要求，在保证起始点的一致情况上，发现车削 时每一个循环的主轴速度对折线折拐点影响很大。当主轴速度变化时，折拐点 是变化的。通过反复测量，同一速度拐点的变化量总是相同的，也就是折拐点 仍然是一致的，这就要求机床在执行每一个车削循环时必须保持相同的主轴速 度，并且在程序中必须将该速度固定下来。如何取得这一速度，须从研究单个 循环的车削速度开始。程序中给定的速度按照系统定义是机床各轴复合后执行 的速度。因此在车削折线绳槽时，由于多轴联动，系统是按照矢量运算法则对 机床各轴进行速度分配的，而在车削平行绳槽时，由于没有其他轴的运动，程 序中给定的速度被全部分配给主轴，这就造成了主轴速度时快时慢的变化，由 于机床--工件系统巨大的转动惯性，这一变化将直接影响折拐点定位的准确性 和一致性。必须在单个循环内对车削平行绳槽和折线绳槽时的速度进行匹配， 取得主轴速度的最优值，以减少这一速度变化。解决这个问题，需要通过"逆 向求解"的方法，在主轴速度范围内，先初步给定一个机床轴的切削速度，大 致求出其他机床轴的切削速度，写入到程序中，在试运转过程中通过精确的速 度匹配来取得最优值，将单个循环内匹配好的最优速度值应用到整个粗加工、 半精加工、精加工过程的每一个车削循环中，并且在车削左右旋向的绳槽时， 也保证相同速度，就可以保证全部折拐点一致性。
C、 变螺距折线绳槽的加工方法
针对变螺距出绳段绳槽，由于其螺距值与固定段、工作段折线绳槽螺距相 差太大，难以进行速度匹配，并且由于变螺距部分处于两段折线绳槽之间，若 编程一起加工，绳槽在车削过程的速度变化非常大，折拐点的一致性将受到严 重影响，加工难度很大。针对这一难点，编制了循环程序分别加工。在加工过 程中，先车削固定段折线绳槽，跳过变螺距出绳段绳槽，直接加工后面工作段 折线绳槽，完成后再单独加工变螺距出绳段绳槽。在程序上认真选定了进、出 刀的位置，使得固定段、工作段折线绳槽与变螺距部分的交接处有一定的重叠 量，保证加工后的绳槽槽形一致，绳槽通畅。另外，单独车削大螺旋升角折线 绳槽段还可以显著提高工作效率。D、绳槽截面点轨迹成形方法
为了保证严格的绳槽底径公差和表面粗糙度，先用45度车刀层切粗车毛 坯，再用圆弧车刀粗靠出圆弧形状，并留有2mm的余量，半精加工及精加工车 削绳槽时采用同一把机夹圆弧车刀，按照起始点精确对刀，槽深用深度尺测量， 进给量采用径向小刀架微调。根据槽形尺寸和粗糙度要求，采用截面点轨迹法 确定走刀步数，准确控制残留量，即两刀之间的残留高小于一定的值，使槽的 表面粗糙度完全得到保证，以检验样板最终检验槽形。
在加工变螺距出绳段绳槽时，还必须根据绳槽旋向选择合适的刀具，如果 折线的方向为右旋方向，粗加工时使用45度右车刀，如果折线的方向为左旋， 粗加工时使用45度左车刀，而半精加工与精加工采用机夹圆弧刀片车刀，没有 方向之分。
解决了以上几项关键技术，针对整个粗、精加工过程编制了相应的循环程 序，程序内容和使用方式各不相同。程序中包含了起始点、终点的自动进刀、 退刀的控制内容，还包含了车削固定段折线绳槽、变螺距出绳段绳槽、工作段 折线绳槽及过渡圆弧绳槽等内容，经过首件试制，完全满足图纸设计要求。
现给出一个具体实施例，其加工制造方法为
1) 、确定基准点，刻基准线，对刀找正，先加工中心线一侧的折线绳槽；
2) 、 30度尖刀刻绳槽两边线，包括全部形状线，按图纸检査；
3) 、采用45度车刀粗车绳槽，使用轴向、径向两个方向上的小刀架确定吃 刀量；在变螺距出绳段绳槽的两端增加退刀和进刀，先不加工变螺距出绳段绳 槽；
4) 、圆弧车刀粗车出圆弧形状，保证加工余量，车削时保证恒定速度；
5) 、采用机夹圆弧车刀，半精加工、精加工绳槽；装刀后对刀找正基准点， 轴向小刀架锁紧，根据深度尺测量情况，采用径向小刀架微调进刀深度，以计 算数据点加工，同一槽深，加工一遍槽形需走37刀；以绳槽检查样板检査槽形， 直至加工到符合图纸要求；
6) 、粗加工、半精加工、精加工变螺距出绳段绳槽；在加工变螺距出绳段 绳槽时，如果折线的方向为右旋方向，粗加工时使用45度右车刀，如果折线的
方向为左旋，粗加工时使用45度左车刀；半精加工与精加工机夹圆弧车刀没有 方向之分；保证进刀、退刀与原退刀、进刀有重叠区；
7)、用同样的加工方法加工中心线另一侧的折线绳槽。
权利要求
1、一种卷筒变螺距折线绳槽的加工制造方法，其特征在于在大型卧车上加工卷筒变螺距折线绳槽所需的起始点控制方法、折拐点一致性保持方法、变螺距折线绳槽的加工方法、绳槽截面点轨迹成形方法所组成的加工制造方法A、起始点控制方法卷筒由左、右两段旋向的折线绳槽组成，为保证左、右旋绳槽折拐点一致，左、右旋两段绳槽的起始点通过机床刻线保持严格一致，并在系统中将其予置为“零点”；车削左右绳槽时，进刀点始终以起始点为基准并定时做回零检测，以保证起始点位置不变；B、折拐点一致性保持方法车削时每一个循环的主轴速度对折线折拐点影响很大，当主轴速度变化时，折拐点是变化的，但同一速度拐点的变化量总是相同的，也就是折拐点仍然是一致的，这就要求机床在执行每一个车削循环时必须保持相同的主轴速度，并且在程序中必须将该速度固定下来；在主轴速度范围内，先初步给定一个机床轴的切削速度，大致求出其他机床轴的切削速度，写入到程序中，在试运转过程中通过精确的速度匹配来取得最优值，将单个循环内匹配好的最优速度值应用到整个粗加工、半精加工、精加工过程的每一个车削循环中，并且在车削左右旋向的绳槽时，也保证相同速度，就可以保证全部折拐点一致性；C、变螺距折线绳槽的加工方法变螺距出绳段绳槽的螺距值与固定段、工作段折线绳槽螺距相差太大，难以进行速度匹配，并且由于变螺距部分处于两段折线绳槽之间，若编程一起加工，绳槽在车削过程的速度变化非常大，折拐点的一致性将受到严重影响，加工难度很大；为此可先车削固定段折线绳槽，跳过变螺距出绳段绳槽，再加工工作段折线绳槽，完成后再单独加工变螺距出绳段绳槽；在程序上选定了进、出刀的位置，使得固定段、工作段折线绳槽与变螺距部分的交接处有一定的重叠量，保证加工后的绳槽槽形基本一致，绳槽通畅；另外，单独车削变螺距出绳段绳槽可以显著提高工作效率；D、绳槽截面点轨迹成形方法先用45度车刀层切粗车毛坯，再用圆弧车刀粗靠出圆弧形状，并留有2mm的余量，半精加工及精加工车削绳槽时采用同一把机夹圆弧车刀，按照起始点精确对刀，槽深用深度尺测量，进给量采用径向小刀架微调；根据槽形尺寸和粗糙度要求，采用截面点轨迹法确定走刀步数，准确控制残留量，即两刀之间的残留量小于一定的值，使槽的表面粗糙度完全得到保证，以检验样板最终检验槽形；加工变螺距出绳段绳槽时，还必须根据绳槽旋向选择合适的刀具，如果折线的方向为右旋方向，粗加工时使用45度右车刀，如果折线的方向为左旋，粗加工时使用45度左车刀，而半精加工与精加工采用机夹圆弧刀片车刀，没有方向之分。
2、如权利要求1所述巻筒变螺距折线绳槽的加工制造方法，其特征在于其加工制造一种具体方法为1) 、确定基准点，刻基准线，对刀找正，先加工中心线一侧的折线绳槽；2) 、 30度尖刀刻绳槽两边线，包括全部形状线，按图纸检查；3) 、采用45度车刀粗车绳槽，使用轴向、径向两个方向上的小刀架确定吃 刀量；在变螺距出绳段绳槽的两端增加退刀和进刀，先不加工变螺距出绳段绳l浙槽；4) 、圆弧车刀粗车出圆弧形状，保证加工余量，车削时保证恒定速度；5) 、采用机夹圆弧车刀，半精加工、精加工绳槽；装刀后对刀找正基准点， 轴向小刀架锁紧，根据深度尺测量情况，采用径向小刀架微调进刀深度，以计 算数据点加工，同一槽深，加工一遍槽形需走37刀；以绳槽检查样板检查槽形， 直至加工到符合图纸要求；6) 、粗加工、半精加工、精加工变螺距出绳段绳槽；在加工变螺距出绳段 绳槽时，如果折线的方向为右旋方向，粗加工时使用45度右车刀，如果折线的方向为左旋，粗加工时使用45度左车刀；半精加工与精加工机夹圆弧车刀没有 方向之分；保证进刀、退刀与原退刀、进刀有重叠区；7)、用同样的加工方法加工中心线另一侧的折线绳槽。
全文摘要
本发明公开了一种卷筒变螺距折线绳槽的加工制造方法，它是在大型卧车上加工卷筒变螺距折线绳槽所需的起始点控制方法、折拐点一致性保持方法、变螺距折线绳槽的加工方法、绳槽截面点轨迹成形方法所组成的一种加工制造方法。利用这种制造方法进行加工的卷筒变螺距折线绳槽，可以满足设计要求，提高加工质量，使卷筒变螺距折线绳槽的加工制造变为现实，为大型水利枢纽工程和矿山深井开采提供了设备保障，具有广泛的应用及推广价值。
文档编号B23B5/00GK101190458SQ20061012824
公开日2008年6月4日 申请日期2006年11月20日 优先权日2006年11月20日
发明者姚龙涛, 张永红, 王智敏 申请人:中信重工机械股份有限公司;洛阳矿山机械工程设计研究院有限责任公司