圓柱曲面螺旋槽有多種功能，在包裝裝置、紡織裝置或摩托車等的部件上，以滿足某種特定的傳動軌跡要求；在橡膠產品的模具上，滿足橡膠產品表面特殊花紋的需要；在航天部件上起散熱作用。螺旋槽按導程是否相等分為等導程螺旋槽和變導程螺旋槽。按槽寬在槽深方向是否相等分為普通螺旋槽如所示和楔型螺旋槽如所示。等導程螺旋槽可以采用普通機床進行加工，但精度很難保證，而變導程螺旋槽只能采用專用設備進行加工，但生產周期長，嚴重影響產品的制造進度。隨著數控加工技術的發(fā)展，采用數控機床加工，可滿足各種不同種類螺旋槽的加工要求，但是這類零件數控加工編程和一般的曲面加工編程是不一樣的。本文針對圓柱曲面螺旋槽對其數控加工進行研究。

　　1圓柱曲面螺旋線圓柱螺旋槽的中心線和輪廓線是螺旋線，可以看成動點Q如所示，在柱面上繞其軸線做螺旋運動形成的軌跡。當圓柱軸線為X軸時，如果其半徑線相對于坐標平面XOY的偏轉角為，則螺旋線方程為：

　?。?）式（1）中（2）為螺旋線導程，當為等導程時，為常數P，則（3）當為變導程時，為隨x變化的變量；k決定螺紋旋向，當k=+1時為右旋，當k=-1時為左旋；β為螺旋角；為圓柱的直徑。

　　2螺旋槽數控加工2.1數控機床的選擇及加工方法由于圓柱螺旋槽有回轉中心，所以螺旋槽的數控加工所選用的機床一定要有一個回轉軸，本文選用四坐標（X、Y、Z、A）數控加工中心，回轉軸為X軸，刀軸方向為Z軸，在加工時必須至少兩軸（X軸和A軸聯(lián)動、Y軸和Z軸聯(lián)動）聯(lián)動。

　　螺旋槽通常由導程和頭數、深度和寬度以及螺旋槽形狀和旋向確定。

　　加工普通螺旋槽時，如果槽寬較小，可以選用與槽寬相等直徑的平底銑刀，如所示銑刀直徑D 1與槽寬W相等，加工時根據螺旋槽的深度進行分層切削就可以了。如果螺旋槽槽寬太大，銑刀直徑D 2小于槽寬W，就要分幾次走刀來實現(xiàn)。*優(yōu)的刀位軌跡是先從槽中間走刀，然后向螺旋槽輪廓線靠近，*后的刀位軌跡是螺旋槽輪廓曲線偏置一個刀具半徑后的螺旋線，如所示。加工時也要根據螺旋槽深度進行適當的分層。

　　加工楔型螺旋槽有兩鐘方法。

　　**種是采用成型銑刀保證楔型面形狀。加工時可先用普通平底立銑刀粗加工，*后采用專用成型銑刀精加工，楔形槽形狀由成型刀具保證。這種方法加工時刀軸方向始終過圓柱的中心線。

　　第二種方法是采用普通平底立銑刀，粗加工和楔型面精加工均采用普通立銑刀，楔型面角度通過改變刀具與零件之間的相對角度來實現(xiàn)，使零件回轉一個角度，且沿徑向移動一定距離，如所示的θ角和距離Δy.

　　2.2數控編程1）等導程普通螺旋槽加工刀位軌跡是螺旋線，編程指令就是使加工刀具()單純地走一條螺旋線，比較簡單，一般兩個指令就可實現(xiàn)。**個指令使刀具移位刀位軌跡的起始點，第二個指令使刀具按螺旋線軌跡進行加工。如下所示：G1 X 0 Y 0 Z 0 A 0 G1 X 1 A 1在加工過程中，Y、Z坐標保持不變，X 1與A 1之間的關系就是（3）式中的φ與x關系，如下式：式中k、P與（3）式相同。

　　當螺旋槽較寬需要幾次走刀來完成時，這就需要把走刀起點進行移動。編程指令為：G1 X 0 " Y 0 " Z 0 A 0 G1 X 1 A 1其中：式中，w為槽寬，D為刀具直徑，如所示。β為螺旋角，k與（3）式相同；X 1與A 1之間的關系如下式：式中k、P與（3）式相同。

　　2）等導程楔型螺旋槽當采用成型刀具*終精加工時，編程方法與等導程普通螺旋槽相同。

　　當采用普通立銑刀*終精加工時，相對普通螺旋槽，刀位軌跡的起點坐標Y和A發(fā)生變化，A的變化值就是楔形螺旋槽側壁傾斜角度θ，起點坐標Y的變化值根據楔形螺旋槽側壁傾斜角度θ、螺旋槽深度、螺旋槽寬度進行計算。

　　加工刀位軌跡與普通螺旋槽相同，也是螺旋線。

　　3）變導程螺旋槽變導程螺旋槽的加工刀位軌跡是變導程螺旋線，在編程時對螺旋線進行線段插補，根據加工允許誤差確定走刀步長，從而確定數控程序刀位點，指令如下所示：G1 X 0 Y 0 Z 0 A 0 G1 X 1 Y 0 Z 0 A 1……G1 X i Y 0 Z 0 A i i=1，2，3…

　　在一個加工刀位軌跡中，坐標Y和Z保持不變，Z等于螺旋槽槽底半徑與抬刀高度之和，抬刀高度與分層加工有關。坐標A和X在變化，而坐標A和X之間的關系就是（2）式中φ與x的關系。

　　4）圓柱上有多個螺旋槽時，由于形狀相同，只是每個螺旋槽的起點位置不一樣，所以只需對一個螺旋槽進行數控編程，其它槽在加工時通過循環(huán)指令來實現(xiàn)。

　　3結束語本文提出的圓柱曲面螺旋槽數控加工方法已經在多個零件加工中應用，證明其實用可行。所示是一種實現(xiàn)特定運動的螺桿，采用本文所述方法，加工后零件經過測量機測量符合設計要求。