用于实现几何精度螺纹深度的新型计算方法

《Scientific Reports》：Novel calculation methods for geometrically accurate thread depth

　　

摘要

在先进的制造系统中，尤其是在高混合低产量（HMLV）环境下，由于严格的ISO公差要求、非标准化的刀具几何形状以及依赖基于量规的迭代校正，实现螺纹部件的首次加工合格仍然具有挑战性。这些限制不仅降低了加工精度，还增加了设置时间、能源消耗和材料浪费。本研究介绍了三种全新的计算方法，能够精确确定用于CNC车削和铣削的外螺纹和内螺纹的深度。这些方法将ISO定义的螺距-直径公差、详细的刀具几何形状以及测量的刀尖半径整合到一个统一的分析框架中，从而实现自动且尺寸精确的G代码生成。方法1针对使用全轮廓刀片进行外螺纹车削的情况；方法2提供了一种适用于具有自由形状半径的外螺纹铣削的通用模型；方法3通过引入预加工的参考直径将这种方法扩展到内螺纹。工业案例研究表明，所提出的方法可以提高制造精度，消除试错调整的需要。这些成果通过提升自动化水平、缩短机床设置周期以及实现非标准螺纹尺寸和公差等级的可靠生产，为先进和绿色制造实践做出了贡献。