对于螺旋槽零件的加工，可以在四轴加工中心上，用A轴和X轴的联动进行铣削。在如图1所示的螺旋往复槽筒零件中，其两段旋向相反的螺旋槽可以用上述方法加工，但两段螺旋槽连接处的圆弧部分，却是加工的难点。这里介绍一种用宏程序编程的方法，可以巧妙的解决这个难题，编写的加工程序简短，而且加工精度也很高。

图1 螺旋往复槽筒

　　图1所示中的螺旋往复槽筒零件，材料为38CrMoAI。该零件上需要加工出往复螺旋槽，槽与滑块配合，当螺旋往复槽筒旋转时，滑块产生左右往复运动。两条螺旋槽连接处用圆弧连接。为了便于说明问题，我们以加工宽5mm的一条螺旋往复槽为例，零件图如图2所示。

图2 螺旋往复槽筒零件图

　　我们以槽底直径φ50mm的圆为基圆，然后沿两条螺旋线交叉处的素线(图中所示圆柱面的背面中线)展开，如图3所示。基圆直径为50mm，展开后对应的Y轴长度为157mm，即基圆周长。以中心O为起刀点，铣刀旋转，在Z轴方向(机床主轴的上下方向)向工件进给1mm，切进工件。然后A轴正方向旋转进给，同时铣刀向X正方向作进给运动(向右进给)，开始加工螺旋槽。

图3 螺旋往复槽筒零件展开图

　　螺旋槽的螺距为62mm，A轴、X轴的进给速度和坐标值的计算方法为：当A轴旋转一周360°时，铣刀在X轴方向进给一个螺距62mm。这样工件旋从O点转到A点(螺旋线的终点亦即圆弧的起点)，如果已知角∠AO1B=54.32°，则A点的A轴坐标值为：

　　如果不知道∠AO1B的角度，而是知道A点对应于Y轴的坐标：Yn=66.69mm，如图3所示，Y轴坐标转换为A轴坐标的计算方法如下：

　　那么从O点至A点的角度值为：

　　A=360+180+152.84=692.84°

　　因此，A点的X轴和A轴坐标为：A(X124.434,A692.84)，即当A轴旋转了692.84°，X轴正向移动了124.434 mm。

　　当A轴连续旋转，按同样方法，得到其他点的坐标：B(X124.434,A747.16)，C(X-124.434,A2132.84)，D(X-124.434,A2187.16)。

　　这样旋转整8周即2880°，回到O点，完成一个深1mm的螺旋往复槽的加工。可以利用子程序的方法，调用子程序4次，即可加工出4mm深的槽。

　　下面介绍圆弧段宏程序的编程方法。

　　如图4所示，A点至B点为半径为27.7mm的一段圆弧，P为圆弧上任意一点，角度θ(顺时针方向为负，逆时针方向为正)。那么P点的参数方程为：

　　式中，θ为参数。

图4 圆的参数方程及建模

　　根据图中可知， ;

　　由于 ，将 转换为A轴坐标值：

　　所以P点的参数方程为：

　　在华中数控系统的宏程序中，三角函数的角度要用弧度表示，因此，角度θ值转换为弧度为： 。

　　机床采用附加第四轴(A轴)的立式铣床或立式加工中心，数控系统为华中(HNC—21/22M)系统。零件右端用A轴上的自动定心三爪卡盘夹紧，左端用{dj1}顶紧。以工件外表面中心点为X、Y、Z原点，建立工件坐标系G55。采用直径为φ5 mm的键槽铣刀，槽深为4mm。

　　设置参数：

　　#1=27.7，圆弧半径;

　　#2=-27.16°，圆弧起始角度;

　　#3=27.16°，圆弧终止角度。

　　加工程序如下：

　　主程序

　　O1000

　　%1001

　　G40 G49 G94;(初始化)

　　G90 G55;{jd1}值编程，设定G55坐标系)

　　G00 A10;(A轴快速回位)

　　G91 G28 A0;(A轴回零)

　　G90 G00 X0 Y0;(X、Y至工件坐标原点O点)

　　M03 S1000;(主轴旋转)

　　G43 G00 Z50 H1;(长度补偿，Z向至工件上表面50高)

　　M08;(切削液开)

　　G00 Z10;(快速下刀)

　　G01 Z0 F100 ;(下刀至工件上表面)

　　M98 P1002 L4 ;(调用子程序)

　　G90 G00 Z50 M09;(快速提刀，切削液关)

　　G49;(取消刀具长度补偿)

　　M05;(主轴停止)

　　M02;(程序结束

　　子程序

　　%1002

　　G91 G01 Z-1 F100;(下刀吃深1mm)

　　G90 G01 X124.434 A692.84 F100 ;(加工从O→A螺旋线)

　　#1=27.7;(圆弧半径)

　　#2=-27.16;(圆弧初始角)

　　#3=27.16;(圆弧终止角)

　　WHILE [#2 LT #3] ;(循环语句)

　　#4=99.377+#1*COS[#2*PI/180] ;(P点的X轴坐标值)

　　#5=720+2.292*[#1*SIN[#2*PI/180] ;(P点的 A轴坐标值)

　　G01 X[#4] A[#5] F100;(拟合右圆弧曲线)

　　#2=#2+0.1;(变量增加0.1°)

　　ENDW ;(循环指令结束)

　　G01 X124.434 A747.16 ;(到B点)

　　G01 X-124.434 A2132.84;(加工从B→C螺旋线)

　　#11=27.7;(圆弧半径)

　　#12=-27.16;(圆弧初始角)

　　#13=27.16;(圆弧终止角)

　　WHILE [#12 LT #13] ;(循环语句)

　　#14=-99.377-#11*COS[#12*PI/180] ;(左端圆弧上任意一点的X坐标值)

　　#15=2160+2.292*[#11*SIN[#12*PI/180];(左端圆弧上任意一点的A坐标值)

　　G01 X[#14] A[#15] F100;(拟合左圆弧曲线)

　　#12=#12+0.1;(变量增加0.1)

　　ENDW;(循环语句结束)

　　G01 X-124.434 A2187.16;(到D点)

　　G01 X0 A2880;(加工从D→O螺旋线(循环一周完成))

　　G91 G00 Z20;(提刀20)

　　G90 G00 A10;(A轴快速移动)

　　G91 G28 A0;(A轴回零)

　　G91 G00 Z-10 ;(快速下刀10mm)

　　G01 Z-10 F100;(G01下刀10mm，至已加工表面)

　　M99;(子程序结束)

　　在子程序中，由于华中系统A轴的{zd0}值为9999，所以每当完成一个工作循环后(A轴进给2880°)，使A轴回零，这样即使调用子程序多次，A轴的数值也不会超过{zd0}限制值，并且每次回零，还可以xx误差，提高加工精度。

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