专利名称：高速耐磨金属槽筒的加工工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及自动络筒机关键部件技术领域，尤其是一种高速耐磨金属槽筒加工工艺。
背景技术：
目前国内普遍使用的1332M和1332MD型槽筒式络筒机上装配的槽筒均为硬质胶木压制而成的胶木槽筒。我国主要的胶木槽筒生产厂家有青岛塑料六厂、无锡胶木件厂、还有丹东、上海等地的厂家。胶木槽筒有圆柱形和锥形，2圈和2圈半普通酚醛塑料槽筒和防静电酚醛塑料槽筒。胶木槽筒价格便宜，工艺简单，但是这种槽筒有3个缺点1)耐磨性很差，纱线对槽筒的摩擦很容易引起槽筒磨损失效，因此这种槽筒的寿命较短，约为2-3年；
2)耗电量大，由于这种槽筒为实心槽筒，质量大，所以启动时能耗大，约为铝合金槽筒的2 倍多；3)静电效应大，槽筒的摩擦传动对毛羽产生很大影响，胶木槽筒在卷绕过程中易产生静电，引起纱线起毛、起球、断裂，不利于提高纱线质量，尤其在络苎麻纱线时，高速回转的槽筒在与纱线摩擦时，产生很强的静电且不容易消散，当槽筒上的静电聚集到一定程度时， 会干扰纱线正常的运动规律，导致毛羽量增加，筒子成形不良，严重时会引起静电起火。这种缺点严重制约了胶木槽筒的使用。我国纺织行业每年新增自动络筒机20001000台，由于中国劳动力资源及劳动力用工成本的增加，以及国际市场对棉纱的质量要求越来越高，因此，自动络筒机的运用就更加普遍。而高速耐磨金属槽筒是自动络筒机关键部件，直接影响到自动络筒机络纱速度和纱线质量。目前，高速耐磨金属槽筒主要有日本MURATA、日本MIN0、意大利savio、德国 schlafhorst等公司垄断，国内尚无有成熟产品批量配套于自动络筒机。槽筒零件属于槽形圆锥凸轮，也称空间凸轮。它特别适合于高速、高重复性与可靠性要求的运动场合。村田21C自动络筒机上配备了村田机械自主研发的PAC21型复合沟槽槽筒，它与VOS (可视化智能主控电脑系统)的结合是村田机械多年来在卷绕技术、传感器技术、和智能数控技术方面取得的先进经验的结晶，这种槽筒的设计原理就是在易于产生条带卷绕的直径处切换槽筒沟槽并成功提高筒纱的高速退绕，且不受纱支、品种和卷绕形状的限制。筒子卷绕过程中，导纱运动直接影响络纱速度、络纱张力、筒子卷绕密度、纱圈重叠以及纱圈曲线在筒子上的稳定性等。通常，自动络筒机的槽筒导线沟槽曲线直接决定了导纱运动，因此，导纱沟槽的设计是槽筒设计中的重要环节，它的设计非常关键。
发明内容
为了克服现有的技术的不足，本发明提供了一种高速耐磨金属槽筒加工工艺。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种高速耐磨金属槽筒的加工工艺，其加工顺序如下车内孔外圆一钻定位销孔一铣导纱线槽一导纱沟槽抛光一表面强化处理一整体动平衡，其特征是，所述铣导纱线槽采用数控加工方法，在加工导纱线槽前，需对槽筒的半成品毛坯进行装夹固定，槽筒的半成品毛坯装夹方法如下槽筒的半成品毛坯已加工出内外圈、紧固螺钉孔和定位销控，对槽筒进行六个自由度的限制，采用槽筒内圆柱面和径向销钉孔为定位基准，心轴和定位销作为定位元件，心轴限制四个自由度Y、Z轴的移动和旋转，定位销限制两个自由度X轴的移动和旋转，实现定位；后进行加工，所述铣导纱线槽数控加工编程过程如下先确定铣削参数，设定好加工坐标，选择好刀具，针对精铣线槽和粗铣线槽不同的轮廓，进行切削仿真，确定刀位轨迹正确，加工仿真无误后，选择合适的后处理器输出加工程序，进行数控加工。根据本发明的另一个实施例，进一步包括所述心轴定位方法如下在机床四轴回转工作台上安装三爪卡盘，并利用尾座顶尖共同夹持心轴，心轴夹紧槽筒。根据本发明的另一个实施例，进一步包括所述铣导纱线槽数控加工编程中铣削参数的确定铣削参数的选择依据被加工零件状况、机床及加工工艺要求及刀具材料来决定， 铣削参数有刀具直径、刀具角直径、转度、进给量和切削深度。根据本发明的另一个实施例，进一步包括所述铣导纱线槽数控加工编程中加工坐标设定坐标原点定在槽筒端面圆心，X、Y、Z坐标系满足右手定则，粗铣导纱线槽轮廓选用直径为2mm的平头刀，2圈的导纱线槽，用偏置命令求出走刀导动线，选择变轴铣，驱动方法采用曲线为加工路径的导动线，在切削参数中设置零件余量偏置为I. 5，选中多刀切削并设增量进给为0. 2，刀具方向选用直行方式，选槽筒的中心轴线，设主轴转速为4500r/min，进刀方式采用直线进给，进给率为10mm/min,进刀进给率和退刀进给率为10mm/min。本发明的有益效果是，本发明在研究槽筒设计要点和结构特点基础上，采用利用数控加工方法，在保证加工质量的前提下，提高了生产效率，实现了槽筒批量生产配套与自动络筒机。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。图I是槽筒装夹示意图中I、机床四轴回转工作台，2、心轴，3、槽筒，4、顶尖。
具体实施例方式如下具体的实施方式只为了更好的说明本专利，并不限制专利所申请的权利。—种高速耐磨金属槽筒加工工艺,槽筒的加工工艺如下车内孔外圆一钻定位销孔一铣导纱线槽一导纱沟槽抛光一表面强化处理一整体动平衡，其特征是，所述铣导纱线槽采用数控加工方法，在加工导纱线槽前，需对槽筒的半成品毛坯进行装夹固定，槽筒的半成品毛坯装夹方法如下槽筒的半成品毛坯已加工出内外圈、紧固螺钉孔和定位销控，对槽筒进行六个自由度的限制，采用槽筒内圆柱面和径向销钉孔为定位基准，心轴和定位销作为定位元件，心轴限制四个自由度Y、Z轴的移动和旋转，定位销限制两个自由度X轴的移动和旋转，实现定位；后进行加工，所述铣导纱线槽数控加工编程过程如下先确定铣削参数，设定好加工坐标，选择好刀具，针对精铣线槽和粗铣线槽不同的轮廓，进行切削仿真，确定刀位轨迹正确，加工仿真无误后，选择合适的后处理器输出加工程序，进行数控加工。
槽筒壁较薄，并且随着槽筒上线槽加工的越深，槽筒的刚性就越差，所以，设计夹具必须考虑根据毛坯和线槽加工中刚性逐渐变差的特点，利用原有的紧固螺钉孔使槽筒在心轴上进行多点夹紧，这样不仅解决了线槽加工中槽筒刚度变差的问题，保证了槽筒的加工刚度，而且这样定位夹紧方式和槽筒在络筒机上安装方式完全一致。如图I所示，所述心轴定位方法如下在机床四轴回转工作台I上安装三爪卡盘， 并利用尾座顶尖4共同夹持心轴2，心轴2夹紧槽筒3。本心轴具有较好的通用性，若将夹紧方式改为用螺母从槽筒端面夹紧时，可用于定位孔和紧固螺钉孔的加工。所述铣导纱线槽数控加工编程中铣削参数的确定铣削参数的选择依据被加工零件状况、机床及加工工艺要求及刀具材料来决定，铣削参数有刀具直径、刀具角直径、转度、 进给量和切削深度。合理选择切削参数的原则是粗加工时一般以提高生产率为主，但也要考虑经济性和加工成本，半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率经济性和加工成本。切削速度提高是提高生产率的一个措施，但与刀具耐用度的关系比较密切，随着V的增大刀具耐用度急剧下降，因此V的选择取决于刀具耐用度。本工序选用直径2mm铣刀，刚性较差，很容易发生断刀，但是工序加工余量不大、刀具磨损和切削热破坏的可能性很小，为了保证切削效率，可选择较高的主轴转速，在机床转度允许的范围内应尽量大些，对于精加工也有利于降低表面粗糙度Ra值。在理论分析和经验手册的基础上， 在立式加工中心上，对本工序切削参数进行了切削试验，确定了适合粗精加工的主要切削参数，如表I。
表I各工步刀具、主要铣削参数选择其中，进给量f :粗加工进给量f的选择主要考虑工艺系统刚度、切削力大小和刀具尺寸等。精加工按粗糙度要求，根据工件材料、刀尖圆弧半径等选择。为了防止断刀f应选择小些。切削深度ap ap选择主要考虑工件和刀具的刚度，为了保证一定的加工精度和表面粗糙度，一般应留一定的余量给精加工。由于刀具刚度较差，ap应选择小些。所述铣导纱线槽数控加工编程中加工坐标设定坐标原点定在槽筒端面圆心，X、 Y、Z满足右手定则，粗铣导纱线槽轮廓，选用直径为2mm的平头刀，2圈的导纱线槽中，I圈等宽的由刀具直接保证槽形尺寸，变宽的由轮廓线保证槽形尺寸，用偏置命令求出走刀导动线，选择变轴铣，驱动方法采用曲线为加工路径的导动线，在切削参数中设置零件余量偏置为I. 5，选中多刀切削并设增量进给为0.2，刀具方向选用方式，选槽筒的中心轴线，设主轴转速为4500r/min,进刀方式采用直线进给,进给率为10mm/min,进刀进给率和退刀进给率为10mm/min，选择好刀具、加工毛坯，生成刀位轨迹，进行切削仿真。精铣线槽轮廓方法与粗铣线槽轮廓相似，可按照表I设置有关参数，不设置叠加补偿。粗铣倒角曲面。选用直径为3mm的球头刀。驱动方法采用曲面，选线槽曲面边为驱动面，刀轴方向选用方式，选槽筒的中心轴线。设置余量为0.2.刀具状态为切线，切削形式为增加转角，步长为0.02主轴转速为4500r/min，进刀方式采用直线进给，进给为 200mm/min。选择好零件加工表面、刀具及加工毛还等，就可以生成刀位轨迹，进行切削仿真。精铣倒角曲面与粗铣线槽曲面相似，可按照表I设置有关参数，不同之处余量为0，步长为0. 005。倒圆角编程与粗铣导纱线轮廓编程方式类似。如果前置处理的到的刀位轨迹正确，加工仿真无误，就可选择合适的后处理器输出加工程序，所选择的后处理器的设置要与实际加工机床的结构和参数相符。在UG中可通过后处理窗口建立新的后处理，根据实际加工的机床设置了第四轴为a轴的四轴后处理器，并正确输出数控程序，进行数控加工。高速耐磨金属槽筒是自动络筒机、并纱机关键部件之一，适用于棉、麻、毛、絹及其他混纺纤维络纱，具有静电小、毛羽少、使用寿命长等特征。适应络纱速度80(T2000m/min， 它标志着自动络筒机国际先进水平。目前，高速耐磨金属槽筒处于产品生命周期中的成长期，市场前景广阔，根据我们的调研统计，我国近几年来每年要从国外进口金属槽筒15 20 万件，每件20(T250美元，每年花费外汇300(T5000万美元。以下是高速耐磨金属槽筒的一些技术参数
1.槽筒结构
左右往复式螺旋沟槽，是一个大导程、变螺距、变螺旋角、变深度的双头左右交叉的锥形筒体
2.运行线速度
络纱速度 80(T2000m/min
3.动平衡要求
动平衡要求Mr ^ 0. 3g mm
4.表面耐磨性
表面粗糙度Ra < 0. 2 ;表面硬度HV ^ 900
5.技术参数
小端直径4>90mm 大端直径4>98mm 动程 152mm 螺旋槽2圈2. 5圈
6.材料镇铜螺墨铸铁。
权利要求
1.一种高速耐磨金属槽筒的加工工艺，其加工顺序如下车内孔外圆一钻定位销孔一铣导纱线槽一导纱沟槽抛光一表面强化处理一整体动平衡，其特征是，所述铣导纱线槽采用数控加工方法，在加工导纱线槽前，需对槽筒的半成品毛坯进行装夹固定，槽筒的半成品毛坯装夹方法如下槽筒的半成品毛坯已加工出内外圈、紧固螺钉孔和定位销控，对槽筒进行六个自由度的限制，采用槽筒内圆柱面和径向销钉孔为定位基准，心轴和定位销作为定位元件，心轴限制四个自由度Y、Z轴的移动和旋转，定位销限制两个自由度X轴的移动和旋转，实现定位；后进行加工，所述铣导纱线槽数控加工编程过程如下先确定铣削参数，设定好加工坐标，选择好刀具，针对精铣线槽和粗铣线槽不同的轮廓，进行切削仿真，确定刀位轨迹正确，加工仿真无误后，选择合适的后处理器输出加工程序，进行数控加工。
2.根据权利要求I所述的一种高速耐磨金属槽筒的加工工艺，其特征是，所述心轴定位方法如下在机床四轴回转工作台(I)上安装三爪卡盘，并利用尾座顶尖(4)共同夹持心轴(2)，心轴(2)夹紧槽筒(3)。
3.根据权利要求I所述的一种高速耐磨金属槽筒的加工工艺，其特征是，所述铣导纱线槽数控加工编程中铣削参数的确定铣削参数的选择依据被加工零件状况、机床及加工工艺要求及刀具材料来决定，铣削参数有刀具直径、刀具角直径、转度、进给量和切削深度。
4.根据权利要求I所述的一种高速耐磨金属槽筒的加工工艺，其特征是，所述铣导纱线槽数控加工编程中加工坐标设定坐标原点定在槽筒端面圆心，X、Y、Z坐标系满足右手定则，粗铣导纱线槽轮廓选用直径为2mm的平头刀，2圈的导纱线槽，用偏置命令求出走刀导动线，选择变轴铣，驱动方法采用曲线为加工路径的导动线，在切削参数中设置零件余量偏置为I. 5，选中多刀切削并设增量进给为0.2，刀具方向选用直行方式，选槽筒的中心轴线，设主轴转速为4500r/min,进刀方式采用直线进给,进给率为10mm/min,进刀进给率和退刀进给率为10mm/min。
全文摘要
本发明涉及自动络筒机关键部件技术领域，尤其是一种高速耐磨金属槽筒的加工工艺，槽筒的加工工艺如下车内孔外圆→钻定位销孔→铣导纱线槽→导纱沟槽抛光→表面强化处理→整体动平衡，其特征是，所述铣导纱线槽采用数控加工方法，在加工导纱线槽前，需对槽筒的半成品毛坯进行装夹固定，后进行加工，所述铣导纱线槽数控加工编程过程如下先确定铣削参数，设定好加工坐标，选择好刀具、加工毛坯，进行切削仿真，确定刀位轨迹正确，加工仿真无误后，选择合适的后处理器输出加工程序。本发明在研究槽筒设计要点和结构特点基础上，采用利用数控加工方法，在保证加工质量的前提下，提高了生产效率，实现了槽筒批量生产配套与自动络筒机。
文档编号B23P15/00GK102601588SQ201210085110
公开日2012年7月25日 申请日期2012年3月28日 优先权日2012年3月28日
发明者丁云方, 郝俊文, 魏玉平 申请人:常州布拉迪纺织机械有限公司