不规则螺旋槽圆周等分加工方法
阅读说明：本技术 不规则螺旋槽圆周等分加工方法 (Method for equally dividing circumference of irregular spiral groove ) 是由 余念 孟帅 朱铭洋 沈晓峰 于 2020-11-27 设计创作，主要内容包括：本发明涉及挤压筒加工技术领域,尤其涉及一种不规则螺旋槽圆周等分加工方法,主要是建立加工筒体的三维模型,并以三线螺旋槽的起点所在径向面为基准起点,在三维模型外周面上沿轴向刻画出圆周18等分基准线,编写等分区域数控加工程序,采用三轴数控龙门铣根据编写好的程序对待加工筒体进行等分铣削加工,完成不规则螺旋槽的加工。本发明的不规则螺旋槽圆周等分加工方法实现了不规则螺旋槽的经济型数控加工,能够满足不规则螺旋槽的加工生产要求,具有加工效率高、成本低的优点。(The invention relates to the technical field of extrusion barrel processing, in particular to a circumference equal-division processing method of an irregular spiral groove. The method for equally machining the circumference of the irregular spiral groove realizes economical numerical control machining of the irregular spiral groove, can meet the machining and production requirements of the irregular spiral groove, and has the advantages of high machining efficiency and low cost.)
技术领域
本发明涉及挤压筒加工技术领域，尤其涉及一种不规则螺旋槽圆周等分加工方法。
背景技术
挤压筒是用于生产铝型材、电线电缆、油井管、核电管等的热挤压机的关键部件之一，采用多层(两层或三层)大过盈量配合组合式圆柱形结构，在挤压筒内部设有加热和冷却系统，用于保证挤压筒在工作期间按照热挤压工艺要求维持温度在合理范围内。挤压筒的冷却系统是在外筒上设置进出口孔，连通中筒或内筒上的环槽和螺旋槽，并连通外部提供的压缩空气，使压缩空气在螺旋槽内流动，带走大量的热量，达到挤压筒降温的目的。
如图1所示，挤压筒的筒体100(中筒或内筒)上的螺旋槽101的两端会与环槽102连通，为了防止螺旋槽101与环槽102相交处因壁薄和尖锐而产生应力集中，导致热应力裂纹产生，目前国内外很多设计是将螺旋槽101两端做成圆弧型的弯头槽101a过渡到环槽102内，而非完整的螺旋槽，即在标准螺旋槽的两端设置有圆弧型的弯头槽101a，形成不规则的螺旋槽101，且零件轴向长度为1500mm-2300mm，直径为φ600-φ1300mm不等，因此这种不规则螺旋槽101的加工成了难题。
上述不规则螺旋槽101的常规加工方法是采用大型四轴联动立式镗铣床或大型四轴联动卧式车铣中心加工成型，设备昂贵，加工成本较高，加工质量好。由于该螺旋槽101的作用在于连通压缩空气，用于冷却挤压筒，不用于传动配合，因此对螺旋槽101的尺寸精度要求不是很高，但是对螺旋槽101表面粗糙度要求较高。目前国内这种大型的四轴加工中心尚未普及，拥有这样的设备厂家较少，且加工费用很高，因此亟需一种加工效率高且又相对廉价的加工方式来解决这一难题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种加工效率高、成本低的不规则螺旋槽圆周等分加工方法，以克服现有技术的上述缺陷。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种不规则螺旋槽圆周等分加工方法，依次包括以下步骤：步骤一、建立加工筒体的三维模型，加工筒体的外周面上具有不规则螺旋槽，且不规则螺旋槽为三线螺旋槽；步骤二、以三线螺旋槽的起点所在径向面为基准起点，在三维模型外周面上沿轴向刻画出圆周18等分基准线，逆时针依次标号为1、2、3、……、18号基准线，其中，1、7、13号基准线的端点分别对应三线螺旋槽的三条螺旋线的起点；步骤三、将待加工筒体置于三轴数控龙门铣的加工平台上；步骤四、编写用于加工18-2号基准线之间的螺旋槽部分的1号程序，三轴数控龙门铣根据1号程序以1号基准线的端点为加工坐标对待加工筒体进行加工；步骤五、将待加工筒体顺时针旋转20°，编写用于加工1-3号基准线之间的螺旋槽部分的2号程序，三轴数控龙门铣根据2号程序以2号基准线的端点为加工坐标对待加工筒体进行加工；步骤六、依步骤五顺次类推，继续将待加工筒体依次顺时针旋转20°，并依次编写分别用于加工2-4、3-5、4-6、5-7号基准线之间的螺旋槽部分的3、4、5、6号程序，三轴数控龙门铣依次根据3、4、5、6号程序分别以3、4、5、6号基准线的端点为加工坐标对待加工筒体进行加工；步骤七、继续将待加工筒体依次顺时针旋转20°，且三轴数控龙门铣依次根据1、2、3、4、5、6号程序分别以7、8、9、10、11、12号基准线的端点为加工坐标对待加工筒体进行6-8、7-9、8-10、9-11、10-12、11-13号基准线之间的螺旋槽部分的加工；步骤八、继续将待加工筒体依次顺时针旋转20°，且三轴数控龙门铣依次根据1、2、3、4、5、6号程序分别以13、14、15、16、17、18号基准线的端点为加工坐标对待加工筒体进行12-14、13-15、14-16、15-17、16-18、17-1号基准线之间的螺旋槽部分的加工。
优选地，在步骤一中，采用三维软件建立加工筒体的三维模型。
优选地，在步骤三中，待加工筒体通过电动滚轮架置于三轴数控龙门铣的加工平台上。
优选地，在步骤四至步骤八中，三轴数控龙门铣对待加工筒体的加工均包括粗铣加工和精铣加工。
优选地，还包括步骤九、对待加工筒体上加工完成的螺旋槽进行打磨。
与现有技术相比，本发明具有显著的进步：
本发明的不规则螺旋槽圆周等分加工方法实现了不规则螺旋槽的经济型数控加工，能够满足不规则螺旋槽的加工生产要求，具有加工效率高、成本低的优点。
附图说明
图1是挤压筒的筒体上设有不规则螺旋槽的示意图。
图2是本发明实施例的不规则螺旋槽圆周等分加工方法中，步骤二的示意图。
图3是图2的侧视示意图。
图4是本发明实施例的不规则螺旋槽圆周等分加工方法中，步骤三的示意图。
图5是图4的侧视示意图。
图6是本发明实施例的不规则螺旋槽圆周等分加工方法中，步骤四的示意图。
图7是本发明实施例的不规则螺旋槽圆周等分加工方法中，步骤五的示意图。
其中，附图标记说明如下：
100、筒体 101、螺旋槽
101a、弯头槽 102、环槽
200、待加工筒体 300、三轴数控龙门铣
301、加工平台 302、电动滚轮架
303、固定工装 304、刀具组件
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。这些实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
如图1至图7所示，本发明的不规则螺旋槽圆周等分加工方法的一种实施例。本实施例的不规则螺旋槽圆周等分加工方法依次包括以下步骤。
步骤一、建立加工筒体100的三维模型，参见图1，加工筒体100的外周面上具有不规则螺旋槽101，且不规则螺旋槽101为三线螺旋槽。该加工筒体100可为挤压筒的中筒或内筒。以150MN挤压筒的中筒外周面上的不规则螺旋槽101为例，该不规则螺旋槽101为三线螺旋，且在螺旋起始端和末端均有半径约为40mm的圆弧型的弯头槽101a过渡到环槽102，不规则螺旋槽101中间部分的标准螺旋槽为右旋、导程280mm、槽宽20mm、直径1100mm、轴向长度2250mm。优选地，采用三维软件建立加工筒体100的三维模型。所述三维软件可以采用现有技术中常用的三维软件，如UG(Unigraphics NX，交互式CAD/CAM系统)等。采用三维软件绘制建立加工零件的三维模型是本领域技术人员所熟知的现有技术，本文不予赘述。
步骤二、参见图2和图3，以三线螺旋槽的起点所在径向面为基准起点，在三维模型外周面上沿轴向刻画出圆周18等分基准线，逆时针依次标号为1、2、3、……、18号基准线，其中，1、7、13号基准线的端点分别对应三线螺旋槽的三条螺旋线的起点。该步骤可以在建立三维模型的三维软件中完成。
步骤三、参见图4和图5，将待加工筒体200置于三轴数控龙门铣300的加工平台301上。优选地，待加工筒体200通过电动滚轮架302置于三轴数控龙门铣300的加工平台301上。三轴数控龙门铣300为现有的数控加工装置，其具有加工平台301、固设于加工平台301上的电动滚轮架302和固定工装303、以及设于加工平台301上方的刀具组件304，电动滚轮架302用于支撑待加工筒体200，固定工装303用于将待加工筒体200固定，刀具组件304则对固定好的待加工筒体200进行加工。优选地，刀具组件304可以包括对待加工筒体200进行粗铣加工的粗加工刀具(如D14刀具)和对粗铣加工后的待加工筒体200进行精铣加工的精加工刀具(如D8刀具)。
步骤四、编写用于加工18-2号基准线之间的螺旋槽部分的1号程序，三轴数控龙门铣300根据1号程序以1号基准线的端点为加工坐标对待加工筒体200进行加工。本文中，某一基准线-另一基准线之间的螺旋槽部分是指三维模型上的三线螺旋槽位于三维模型的外周面上自某一基准线始，沿逆时针方向至另一基准线止所涵盖的区域内的部分，例如，18-2号基准线之间的螺旋槽部分，是指三线螺旋槽位于三维模型的外周面上自18号基准线始，沿逆时针方向至2号基准线止所涵盖的区域内的部分。1号程序的编写可以采用建立三维模型的三维软件进行编程，例如采用UG三维软件中的加工模块进行编程，具体可包括：建立加工坐标系；建立18-2号基准线之间的加工几何体；创建加工程序，优选地，创建的加工程序可以包括粗加工程序和精加工程序。由此，三轴数控龙门铣300可以根据1号程序，以1号基准线的端点为加工坐标，以设定槽宽(如20mm)，对待加工筒体200进行粗铣加工，并对粗铣加工后的待加工筒体200进行精铣加工，完成18-2号基准线之间的螺旋槽部分的加工(参见图6)。需要说明的是，利用三维软件根据三维模型编写加工程序，由三轴数控龙门铣300根据编写好的程序对待加工零件进行相应加工是本领域技术人员所熟知的现有技术，本文不予赘述。
步骤五、将待加工筒体200顺时针旋转20°，待加工筒体200的旋转可以通过松开固定工装303、转动电动滚轮架302实现，转动到位后再用固定工装303将其固定。然后，编写用于加工1-3号基准线之间的螺旋槽部分的2号程序，三轴数控龙门铣300根据2号程序以2号基准线的端点为加工坐标对待加工筒体200进行加工。2号程序的编程方式与1号程序的编程方式相同。由此，三轴数控龙门铣300可以根据2号程序，以2号基准线的端点为加工坐标，以设定槽宽(如20mm)，对待加工筒体200进行粗铣加工，并对粗铣加工后的待加工筒体200进行精铣加工，完成1-3号基准线之间的螺旋槽部分的加工(参见图7)。
步骤六、依步骤五顺次类推，继续将待加工筒体200依次顺时针旋转20°，并依次编写分别用于加工2-4、3-5、4-6、5-7号基准线之间的螺旋槽部分的3、4、5、6号程序，三轴数控龙门铣300依次根据3、4、5、6号程序分别以3、4、5、6号基准线的端点为加工坐标对待加工筒体200进行加工。
具体为：在步骤五的基础上，先继续将待加工筒体200顺时针旋转20°后固定，编写用于加工2-4号基准线之间的螺旋槽部分的3号程序，3号程序的编程方式与1号程序的编程方式相同，三轴数控龙门铣300根据3号程序，以3号基准线的端点为加工坐标，以设定槽宽(如20mm)，对待加工筒体200进行粗铣加工，并对粗铣加工后的待加工筒体200进行精铣加工，完成2-4号基准线之间的螺旋槽部分的加工；
然后继续将待加工筒体200顺时针旋转20°后固定，编写用于加工3-5号基准线之间的螺旋槽部分的4号程序，4号程序的编程方式与1号程序的编程方式相同，三轴数控龙门铣300根据4号程序，以4号基准线的端点为加工坐标，以设定槽宽(如20mm)，对待加工筒体200进行粗铣加工，并对粗铣加工后的待加工筒体200进行精铣加工，完成3-5号基准线之间的螺旋槽部分的加工；
接着继续将待加工筒体200顺时针旋转20°后固定，编写用于加工4-6号基准线之间的螺旋槽部分的5号程序，5号程序的编程方式与1号程序的编程方式相同，三轴数控龙门铣300根据5号程序，以5号基准线的端点为加工坐标，以设定槽宽(如20mm)，对待加工筒体200进行粗铣加工，并对粗铣加工后的待加工筒体200进行精铣加工，完成4-6号基准线之间的螺旋槽部分的加工；
再继续将待加工筒体200顺时针旋转20°后固定，编写用于加工5-7号基准线之间的螺旋槽部分的6号程序，6号程序的编程方式与1号程序的编程方式相同，三轴数控龙门铣300根据6号程序，以6号基准线的端点为加工坐标，以设定槽宽(如20mm)，对待加工筒体200进行粗铣加工，并对粗铣加工后的待加工筒体200进行精铣加工，完成5-7号基准线之间的螺旋槽部分的加工。
步骤七、继续将待加工筒体200依次顺时针旋转20°，且三轴数控龙门铣300依次根据1、2、3、4、5、6号程序分别以7、8、9、10、11、12号基准线的端点为加工坐标对待加工筒体200进行6-8、7-9、8-10、9-11、10-12、11-13号基准线之间的螺旋槽部分的加工。
具体为：先继续将待加工筒体200顺时针旋转20°后固定，三轴数控龙门铣300根据1号程序，以7号基准线的端点为加工坐标，以设定槽宽(如20mm)，对待加工筒体200进行粗铣加工，并对粗铣加工后的待加工筒体200进行精铣加工，完成6-8号基准线之间的螺旋槽部分的加工；
然后继续将待加工筒体200顺时针旋转20°后固定，三轴数控龙门铣300根据2号程序，以8号基准线的端点为加工坐标，以设定槽宽(如20mm)，对待加工筒体200进行粗铣加工，并对粗铣加工后的待加工筒体200进行精铣加工，完成7-9号基准线之间的螺旋槽部分的加工；
继续将待加工筒体200顺时针旋转20°后固定，三轴数控龙门铣300根据3号程序，以9号基准线的端点为加工坐标，以设定槽宽(如20mm)，对待加工筒体200进行粗铣加工，并对粗铣加工后的待加工筒体200进行精铣加工，完成8-10号基准线之间的螺旋槽部分的加工；
继续将待加工筒体200顺时针旋转20°后固定，三轴数控龙门铣300根据4号程序，以10号基准线的端点为加工坐标，以设定槽宽(如20mm)，对待加工筒体200进行粗铣加工，并对粗铣加工后的待加工筒体200进行精铣加工，完成9-11号基准线之间的螺旋槽部分的加工；
继续将待加工筒体200顺时针旋转20°后固定，三轴数控龙门铣300根据5号程序，以11号基准线的端点为加工坐标，以设定槽宽(如20mm)，对待加工筒体200进行粗铣加工，并对粗铣加工后的待加工筒体200进行精铣加工，完成10-12号基准线之间的螺旋槽部分的加工；
继续将待加工筒体200顺时针旋转20°后固定，三轴数控龙门铣300根据6号程序，以12号基准线的端点为加工坐标，以设定槽宽(如20mm)，对待加工筒体200进行粗铣加工，并对粗铣加工后的待加工筒体200进行精铣加工，完成11-13号基准线之间的螺旋槽部分的加工。
步骤八、继续将待加工筒体200依次顺时针旋转20°，且三轴数控龙门铣300依次根据1、2、3、4、5、6号程序分别以13、14、15、16、17、18号基准线的端点为加工坐标对待加工筒体200进行12-14、13-15、14-16、15-17、16-18、17-1号基准线之间的螺旋槽部分的加工。
具体为：先继续将待加工筒体200顺时针旋转20°后固定，三轴数控龙门铣300根据1号程序，以13号基准线的端点为加工坐标，以设定槽宽(如20mm)，对待加工筒体200进行粗铣加工，并对粗铣加工后的待加工筒体200进行精铣加工，完成12-14号基准线之间的螺旋槽部分的加工；
然后继续将待加工筒体200顺时针旋转20°后固定，三轴数控龙门铣300根据2号程序，以14号基准线的端点为加工坐标，以设定槽宽(如20mm)，对待加工筒体200进行粗铣加工，并对粗铣加工后的待加工筒体200进行精铣加工，完成13-15号基准线之间的螺旋槽部分的加工；
继续将待加工筒体200顺时针旋转20°后固定，三轴数控龙门铣300根据3号程序，以15号基准线的端点为加工坐标，以设定槽宽(如20mm)，对待加工筒体200进行粗铣加工，并对粗铣加工后的待加工筒体200进行精铣加工，完成14-16号基准线之间的螺旋槽部分的加工；
继续将待加工筒体200顺时针旋转20°后固定，三轴数控龙门铣300根据4号程序，以16号基准线的端点为加工坐标，以设定槽宽(如20mm)，对待加工筒体200进行粗铣加工，并对粗铣加工后的待加工筒体200进行精铣加工，完成15-17号基准线之间的螺旋槽部分的加工；
继续将待加工筒体200顺时针旋转20°后固定，三轴数控龙门铣300根据5号程序，以17号基准线的端点为加工坐标，以设定槽宽(如20mm)，对待加工筒体200进行粗铣加工，并对粗铣加工后的待加工筒体200进行精铣加工，完成16-18号基准线之间的螺旋槽部分的加工；
继续将待加工筒体200顺时针旋转20°后固定，三轴数控龙门铣300根据6号程序，以18号基准线的端点为加工坐标，以设定槽宽(如20mm)，对待加工筒体200进行粗铣加工，并对粗铣加工后的待加工筒体200进行精铣加工，完成17-1号基准线之间的螺旋槽部分的加工。
至此，待加工筒体200外周面上不规则螺旋槽(三线螺旋槽)全部加工完成。
步骤九、对待加工筒体200上加工完成的螺旋槽进行打磨，可以采用钳工打磨，用圆形磨头将每条槽都打磨光滑，使其满足粗糙度要求。
由此，完成了待加工筒体200外周面上不规则螺旋槽的加工。
本实施例的不规则螺旋槽圆周等分加工方法实现了不规则螺旋槽的经济型数控加工，能够满足不规则螺旋槽的加工生产要求，具有加工效率高、成本低的优点。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。