1．反向器回珠槽加工程序的编制

    （1）零件图样和工艺分析 反向器回珠槽中心线形状如图23所示。
 
图23  圆柱凸键型反向器
    反向器回珠槽的作用，是在滚珠丝杠和滚珠螺母相对转动时，引导沿丝杠滚道滚动的滚珠折返回相邻滚道，以使滚珠链始终在一个封闭的通道内循环滚动。
    反向器回珠槽中心线即滚珠中心的运动轨迹，是一条三维空间曲线。
    在图23中，Y轴为丝杠螺母轴线；Z轴为反向器定位圆柱轴线，亦为螺母的反向器安装孔中心线；O为坐标原点。
    回珠槽曲线在XY平面内的投影（俯视图）：
    S-O1——滚珠螺母螺纹滚道的延长线；
    O2-O′——与Y轴成φ角（反向角）的直线，φ=45°+β（β为螺纹升角）；
    O1-O2——半径R′的圆弧，与S-O1相切于O1点，与O2-O′相切于O2点。
    XY平面内曲线第Ⅳ象限部分与第Ⅱ象限部分完全对称于原点O′。
    回珠槽曲线在XZ平面内的投影（正视图）：
    S-O1——圆心为坐标原点O，半径为D0/2的圆弧（D0为丝杠名义直径）；
    O5-O——圆心为坐标原点O，半径为（）/2的圆弧（为丝杠外圆直径；为滚珠直径）；
    O1-O5——滚珠翻越螺纹齿坡曲线。
    曲线第Ⅳ象限部分与第Ⅲ象限部分完全对称于Z坐标轴。
    （2）加工路线和工艺参数的确定 根据对反向器形状和回珠槽曲线的分析，确定加工路线和工艺参数如下：
    1）以定位圆柱和定位键为定位基准，选坐标原点O为程序起点。
    2）确定双圆弧铣刀OT（见图24）为刀具中心。
    3）确定刀具运动路线（见图25）
 
图24  双圆弧铣刀端部轮廓
 
    ① A→O：在XZ平面，手动Z向对刀后，返回起始对刀点O（此段只在加工首件工件时用于Z向对刀，见图25a）。B为Z向对刀接触点。AB=H。AO=Rr－H（其中，Rr为反向器圆弧端面圆弧半径）。
    ② O→：在XY平面第Ⅱ象限刀具中心沿直线快速移动至（见图25b）。
    ③ →P：在XZ平面垂直向下快速移动至P（见图25c）。
    ④ P→S：在XY平面第Ⅱ象限沿直线进给至S，接近工件，开始铣切。
    ⑤ S→S′：铣切回珠槽。
    ⑥ S′→P′：在XY平面沿直线移动至P′，离开工件。
    ⑦ P′→′：在XZ平面，快速提刀至′。P′′=P。
    ⑧ ′→O：在XY平面第Ⅳ象限，沿直线快速反回对刀点O。一次加工循环结束。
    显然，刀具在第⑤段走过的S－S′，就是回珠槽的空间曲线，刀具在这一段移动轨迹是否正确，以及走刀速度、切削深度等工艺参数的选择，都直接影响回珠槽的加工精度和表面粗糙度。因此，除对各工艺参数进行合理选择外，还必须精确计算出回珠槽曲线的数据。
    （3）数值计算 回珠槽曲线的X、Y、Z坐标值可采用几何作图法或公式计算得出。本例采用公式计算。计算时，先求出曲线上S、O1、O5、O2、…各点的坐标值，然后再对各曲线段沿X轴方向“等间距分割”（间距选0.2mm或更小），求出X轴分割点对应空间曲线的X和Z的坐标值。
    表3列出用计算机计算得到的5006型滚珠丝杠左旋反向器的X、Y、Z坐标值。
表3  5006型滚珠丝杠左旋反向器回珠槽曲线坐标计算值
序号
X坐标值/mm
Y坐标值/mm
Z坐标值/mm
1（P）
－11.500
2.554
－23.416
2（S）
－8.594
2.665
－23.416
3
－8.394
2.673
－23.489
4
－8.194
2.681
－23.559
5
－7.994
2.689
－23.628
6
－7.794
2.697
－23.695
7
－7.594
2.705
－23.760
8
－7.394
2.713
－23.823
9
－7.194
2.721
－23.884
10
－7.051
2.727
－23.927
11
－6.851
2.733
－24.041
12
－6.651
2.734
－24.113
13
－6.451
2.731
－24.193
┆
┆
┆
┆
27
－3.651
2.237
－25.617
28
－3.451
2.168
－25.711
┆
┆
┆
┆
40
－1.051
0.888
－26.459
41（O5）
－0.867
0.751
－26.470
42
－0.667
0.592
－26.476
43
－0.467
0.424
－26.480
44
－0.267
0.247
－26.483
45（O2）
－0.211
0.195
－26.484
46
－0.011
0.010
－26.485
47（O′）
－0.000
0.000
－26.485
    由于回珠槽在XY平面第Ⅱ和第Ⅳ象限的投影对称于XY坐标原点O′，因此求出S-O1-O5-O2-O′段曲线坐标值（见图23）后改变X、Y值符号，另一段曲线O′-S2′-O5′- O1′-S′的坐标值即可得出。
    （4）编写程序段 由于此例所用的数控机床的控制系统是三轴控制、两轴联动系统，因此程序单中指定的刀具运动轨迹采用连续的阶梯线来逼近回珠槽的三维空间曲线（见图26）。
 
图26  空间曲线的阶梯折线逼近法
    根据计算得到的各分割点的坐标值及选定的工艺参数，编写加工程序单。程序单可以是表格形式，也可按照数控系统要求的程序结构和格式编写。本例采用数控系统要求的格式编写：
    O0001：程序号
    N0010 G92X0Y0Z0                      坐标系设定（刀具中心位于坐标系原点O）
    N0020 S960M03；                       主轴启动
    N0030 G90G00X-11.500Y2.544M06         快速定位于p点，供给冷却液
    N0040Z-23.416；                        快速定位于P点
    N0050G01X-8.594Y2.665F45;              加工至S点，开始加工回珠槽
    N0060X-8.394Y2.673
    N0070Z-23.489;
    N0080X-8.194Y2.681
    N0090Z-23.559;
    N0100X-7.994Y2.689;
    N0110Z-23.628;
    N0120X-7.794Y2.697;
    ┆
    N0900X-0.267Y0.247;
    N0910Z-26.483;
    N0920X-0.211Y0.195;
    N0930Z-26.484;                          加工至O2点
    N0940X-0.011Y0.010;
    N0950Z-26.485;
    N0960X0Y0;                             加工至O′点
    N0970X0.011Y-0.010;
    N0980Z-26.484;
    N0990X0.211Y-0.195;                      加工至O2′
    N1000Z-26.483;
    N1010X0.267Y0.247;
    ┆
    N1350X7.794Y-2.697;
    N1360Z-23.628;
    N1370X7.994Y-2.689;
    N1380Z-23.559;
    N1390X8.194Y-2.681;
    N1400Z-23.489;
    N1410X8.394Y-2.673;
    N1420Z-23.416;
    N1430X8.594Y-2.665;                        加工至S′点
    N1440X11.500Y-2.544;                       加工至p′点
    N1450G00Z0M07;                           快速定位于p′点，关断冷却液
    N1460X0Y0M05;                            快速返回加工起点，主轴停止
    N1470M30;                                 程序结束
    （5）制作穿孔带 按程序单在键盘穿孔机上穿孔，得到用于加工反向器回珠槽的控制穿孔带。
    （6）编程误差计算 采用连续阶梯折线逼近空间曲线的方法编制程序，不可避免地会在加工表面产生阶梯状的波纹，波纹的大小直接影响零件的加工精度和表面粗糙度。应根据工序规定的加工精度和表面粗糙度要求选择合理的分割距离，以便将波纹的高度控制在允许的范围内。
    阶梯波纹度可以近似地求出。如图27所示，当分割X轴的“等间距”比较小时，为便于分析计算，可将回珠槽底部轮廓看成图中的MN空间直线。角α为MN与XY平面的夹角。D、E点为MN分别与圆心为O1和O2、半径为R的圆弧的切点。R为铣刀球头半径（为便于计算，可近似把双圆弧铣刀看成球头铣刀），作AC平行于O1G，与O1圆相切于B，与O2圆相交于P，与MN相交于A，过P点作MN的垂线，并交于Q点。
    刀具中心由空间曲线的节点O1移动到节点O2时，是分两步完成的：先在XY平面内走过一程序段O1G，然后沿Z轴向下走过一程序段GO2。此时，球头铣刀刀尖走过的轨迹就形成未切削掉的DBPEQAD残留阶梯波纹，PQ为其最厚处。
 
图27  波纹高度计算参数
    设。显然，就是铣刀由O1移动到O2时，回球槽底部阶梯波形的最大高度。
    求法如下：
    设△X为O1点到O2点的X向增量，△Y为O1点到O2点的Y向增量，△Z为O1点到O2点的Z向增量，则O1G=，GO2=△Z，O1 O2=
    AB=R·
    PC=
    AP=AC-PC=
    
    （△X、△Y、△Z均取正值）
    以5006型左旋反向器回珠槽为例，可用公式求出表3中任意两切点间的。如第5点-第6点的为0.0055mm；第27点-第28点（阶梯波纹高度最大的一段）的为0.0135mm。
    由计算结果可知，当△X=0.2mm时，阶梯波纹的高度均≤0.0135mm。
    2．固定循环程序例
    如图28所示，在程序中采用G81、G73钻孔循环指令，可以简化加工程序。
 
图28  采用固定循环简化编程
    （1）程序1（采用增量指令编程）
    O0001；程序号
    N0010 G91G00Z-50.0M03S600；G91：增量编程指令；G00；快速进给
    N0020 G98G81X20.0Y30.0Z-16.0F100;G98:固定循环返回初始点指令，G81：钻削循环指令、钻#1孔
    N0030 G99X28.0Y20.0R-10.0；G99：固定循环返回R点，钻#2孔
    N0040X15.0Y-10.0L2;钻#3、#4孔
    N0050G98X15.0Y-10.0；钻#5孔
    N0060G73X20.0Y20.0R0Z-42.0Q5.0;G73：深孔钻循环指令，钻#6孔
    N0070G80G00Z50.0;G80：取消固定循环指令
    N0080G00X-113.0Y-40.0M05；返回加工起点
    N0090M30;程序结束
    （2）程序2（采用绝对指令编程）
    O0002；程序号
    N0010G92X0Y0Z52.0;G92：建立工件坐标系
    N0020G90G00Z2.0M03S600;G90：绝对编程指令
    N0030G98G81X30.0Y20.0Z-14.0F100;G98：固定循环返回初始点指令，G81：钻削循环指令，钻#1孔
    N0040G99X58.0Y40.0R-8.0Z-24.0;G99：固定循环返回R点，钻#2孔
    N0050X73.0Y30.0;钻#3孔
    N0060X88.0Y20.0;钻#4孔
    N0070G98X103.0Y10.0;钻#5孔
    N0080G73X123.0Y30.0R2.0Z-42.0Q5.0;G73d：深孔钻循环指令，钻#6孔
    N0090Z52.0;
    N0100X0Y0M05;返回加工起点
    N0110M30；程序结束