螺旋槽机构在传统机械传动以及機械结构中应用非常广泛典型应用例如:传统刀具的螺旋溶削槽;蜗轮蜗杆机构、机床传动丝杆;航空航天用连接器等等。其加工方法通常采鼡指状刀具或成型盘状刀具以铣削或车削的方式进行加工螺旋槽即图纸标出零件的螺旋槽各项尺寸参数，设计出加工螺旋槽铣刀或砂轮嘚轴向截面形状然后用此截面形状的回转刀具进行加工。在加工时零件与刀具之间的相对运动为工件或刀具一方面沿X 轴进给，同时也沿Y 轴进给从而加工出螺旋槽。

由图1 可知该零件的主要特征是螺旋槽的形状并非为矩形，而是有一个x 角度的梯形槽其主要功能是用于包容绝缘体和电接触件，同时兼有导向、锁紧功能故其内孔一般是尺寸精度和位置精度要求较高的同轴阶梯孔，内外形上往往都有数条位置度要求极为准确的凸键或凹槽圆周面上设计有锁紧装置的定位销，且通常以圆周等份为主卡帽零件一般是用于连接器插头与插座嘚连接与分离作用。连接器插座是以通过卡帽螺旋槽的导向作用来实现壳体的轴向移动卡帽内螺旋槽设计为空间数量曲线中XY轴各代表什麼其数量曲线中XY轴各代表什么应与销钉运动轨迹能够很好的吻合，要求螺旋槽能够平滑过渡以减少销钉与螺旋槽的内摩擦力螺旋槽与销釘的对接效果会直接影响产品的性能。在实际加工中需要精确计算数量曲线中XY轴各代表什么参数图1 所示的零件为圆形连接器的连接卡帽，该零件的加工难点和重点是螺旋槽的空间轨迹若要在普通车床实现加工，不采用专用夹具是难以实现的

图1 图形连接器的连接卡帽

图2 為加工螺旋槽用专机简图。螺旋槽的加工主要是通过卡盘后面的齿轮带动安装在转动杆上的齿轮的转动通过转动杆带动凸轮和转动;凸轮轉动驱动拨动杆的传动，使刀架沿X 轴方向运动从而实现车床X 轴方向的进刀;通过凸轮6 转动后使螺杆13 驱动刀架沿Y 轴方向运动，从而实现车床Y 軸方向的进刀为了使刀架能够沿着X、Y 轴方向自由滑动需要将原车床X、Y 轴刀架上两个方向的调节螺杆拆除。

图2 加工螺旋专机示意图

轴方向滑动而且在转动杆的轴向外圆面上设计有键槽来限制凸轮的位置可以随着挡板一起在转动杆上滑动。溜板固定安装在刀架台的底盘上鉯便沿着车床导轨跟随刀架一体运动。支撑杆和固定板安装在机床上起到固定支撑作用当弹簧拉紧刀架台时，使螺杆始终贴近小凸轮;当彈簧拉紧刀架台时使拨动杆始终贴近刀架和大凸轮。松开溜板左边的固定螺栓通过调节转盘，可以调整在Y 轴方向的对刀位置;按照同样嘚方法调整车床X 轴方向的转盘可以调整X 轴方向的对刀位置。

在加工动作时必须保证在小凸轮进到最高点，大凸轮才能进刀并且只有茬小凸轮退到车刀无切削时，大凸轮才可以让拨动杆退回原位拨动杆的转轴必须设计在Y 轴方向拨动杆的中点上，这样才能保证加工出来嘚工件与设计凸轮的要求一致当大齿轮转动一圈时，刀具要进退刀三次也就是说小齿轮与大齿轮的传动比应设计为3:1。在加工零件时由於是圆周等分切削刀具背刀量大，车床主轴转速不宜设置太快建议不大于50r

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世界上四大机床展之一，日本JIMTOF机床展本周在东京落下帷幕六天之内居然有15万人参观。

物联网、人工智能、机器人、增材制造等热点技术纷纷登场。那么日本机床界，正在发生什么样的变化

日本机床大好，超出预期

日本机床行情持续火爆9月份的总订单数比上个朤高了9.3%，比去年同期高了2.9%达到了1535亿日元，也是历年9月份的最高纪录尽管有一些风险，国际市场的需求依然强劲 而国内市场也同样录嘚新高，比去年同期高了5.6%达到了644亿。 

这显然超出了各界行业的预期年初。日本机床协会预计机床行业市场全年将达到1.7兆亿日元然而這个数字居然仍然显得保守。到了9月份这个数字被上调为1.85兆亿。

日本的看法是由于中美贸易摩擦导致对中国市场采用“等等看看”的觀望情绪在加重，加上中国宏观经济调控中的紧缩计划、以及美国继续加息的压力都对汇率产生巨大影响。就算在经济还算活跃的欧洲金融风险和英国退欧盟的后遗症还在造成持续影响。而美国与中国的对峙还在持续进行在一次美国副总统彭斯的讲话中，很多话题中嘟在严厉地批评中国的贸易问题如果这个问题继续存在，将会导致更高的进口关税全球的经济自由化也许会面临更严重的挑战。

日本怕日美贸易战也很害怕中美贸易战。日本界普遍期望中美都能从宏观大局入手落得稳定局面。

以制造业的劳动力不足为背景密集复匼型机械、机器人、物联网和AI的引入，使得此次机床展备受注目日本机床协会主席Yukio在致辞中提到，今年的主题是“连接”物联网使得淛造过程可视化，这是在可追溯和失效报警方面迈出的重要一步；而随后AI人工智能起到了很重要的作用。

产品内置通讯功能正在变得越來越普遍在刀具、夹具等发生的这些变化尤其令人瞩目。 在9月的在美国芝加哥举办的机床展会上就看到很多这种案例；而在这次东京展会上，有来自72家企业的300多台机器都连在同一个物联网平台上。这几乎是重新复制了一个“现场工厂”

似乎在日本也有“工业”与“互联网”之间的舆论问题吧，Yukio主席特别强调“尽管有一种说法是GAFA（Google、Apple、Facebook、Amazon）正在引领全球发展，但出席JIMTOF展会的各方人士才是真正的产品的生产者”。随着人口老龄化的问题逐渐显现最重要的议题就是如何是生产更加高效和如何打造无人生产的系统。这个议题是所有人嘚期待

那么具体的技术发生了什么？

机器人正在更加积极地“参与机床的工作”而不是像以前那样只是在等待中完成一个工序。而且更多机器人开始与机床联动，像是“长”在机床身上大隈机械展示了一个完整的智能工厂，首次发布了世界上两套“机器人机床系统”：Standroid和ArmroidStandroid包含Fanuc和安川的机器人，用于更换工件；而Armroid则在车床之中内嵌了一个小型机器人用于搬动棒材工件，同时吹除碎屑这与一般人想象中的“机器人并排挨着机床”，理念完全不同

而山崎马扎克公司展示了物联网的主题展馆，借用了英国电视剧闪电鸟的故事来讲述铨世界的人都会感受超级机器和科学的益处这也是他们庆祝2019年即将到来的100年庆典的一部分。

德马吉森精机在整个8号馆展示了一个刚刚“絀炉”的数字工厂共有22台机床通过物联网进行连接。既有超大型机床可以移动也有机器人和AGV忙碌着进行工件的更换。总经理Mashiko Mori宣称“這样规模的一个工厂，可以用一个周的时间完成”实际上，这个数字工厂就是在展会准备期间按时完成搭建的。这在JIMTOF展会的历史上苐一次用整个展馆来做成单一的展台。其中一台武装了机器人的AGV很是拉风无需轨道，以辅助换刀这是联合开发的产品，这家AGV是由风投支持的新创企业

牧野Makino也有这样武装了机器人的AGV。2017年首次在欧洲展出的时候如果碰到障碍物，它会停下来而这次再亮相有长了新本领。如果它碰到人会自动绕！过！去！如果障碍物消除了，它就会重新自行设定路线

图|牧野的机器人+AGV

这种协作型的机器人，没有人时候即使在夜间也可以工作。

工业巨头靠工业软件转型

如果物联网的发展可以加快人们从设备上获取信息的速度那么能处理机器状态和历史的软件，就显得尤为重要这意味着，硬件设备的价值将会大幅缩水一个世界顶尖的机器制造商表露了对危机的认识，“未来如果只絀售硬件产品的公司会受到极大限制”因此，制造业领军者们已经把一部分重心放到了软件的开发上发那科在2017年就开始了推出一个叫莋“FIELD System”物联网平台，无缝连接机床、机器人和其他设备走的更远的是，FANUC正在开发一种通过平台和应用软件进行收费的架构以做为公司铨新的收入来源。三菱电气、DMG-Mori和德国西门子同样展示了各自的物联网平台制造业的物联网平台，正在不断涌现这是未来的设备制造商嘚存活与否的重点。而这种平台中心的工业服务都是基于软件作为支撑。

然而平台的多样化给用户造成了困扰。中小型企业家们表达叻他们对于不知道使用哪种平台合适的困扰日本经产省METI积极地引入了“工业价值链IVI”（链接：工业价值链），来促进不同平台的融合FANUC、日立、三菱电气都参与了这个项目，法政大学的西岗靖之教授在领导此项目工业价值链目前正在测试能够标准化运行的数据格式，然後搭建一个物联网平台之间可以互操作的系统后者目标将在2020年实现。

经产省正在极力推动日本版工业4.0的战略——互联工业（connected industry）而工业額价值链则是整个“互联网工业”的旗舰项目。经产省大臣世耕对“互联工业”的战略非常满意并且反复强调，“更多行业的合作是会鈈断发生的”

JIMTOF正在积极相应这一点，实际上这一届机床展就是把机床连接起来的展会。在第七展厅工业互联网平台上连接了300台机器，这些机器来自72个不同的公司

在显示屏上展示了机器的运作过，不同厂商的机器连接在一起使得工业互联网越发受人关注。

刀具厂商們美国芝加哥机床展IMTS 2018上展示了他们新的刀具和加工样件但也有大量通过平板电脑和屏幕来显示各种信息，欧洲厂家如瑞典的山特维克和媄国肯纳刀具都在这么做但日本厂商在展示他们产品的方式上，与欧美有很大不同采用各种花哨的大屏幕显示，在JIMTOF刀具厂商并不多见日本还是把精力放在刀具材料和刀型研发上。刀具的长寿命化、高效率化的方向很明显例如出现一种全新的车刀形状，有着独特弧形彡角脊前角很小，大大延长刀具寿命不二越展示了新品牌的超硬通用钻头。其特征是刀具寿命是同行的2倍这也是日本追求极致工艺嘚特点吧。随着五轴加工中心在生产中的核心地位趋势日益明显有着独特数量曲线中XY轴各代表什么设计的端铣刀及切削技术正在兴起。徝得注意的是面向航空加工，是此次展会上刀具的一个重要焦点

在9月份美国芝加哥机床展会IMTS上，很多展商都开始将目光都集中IT行业和機床的融合上智能机床在多轴控制，多任务处理机器和五轴加工中心都在变得越来越智能

为了解决小批量多品种的加工问题，村田开發了平行双主轴车床MW35用于汽车引擎的燃油喷嘴。它创新地采用了两种装载工具一个是用来运输，一个用来安装和卸载工件这使得它夶大提高效率，而只有1.66米的机器身高从操作工的角度而言，具有非常好的可视度

JTEKT展示了高速高精度的曲轴磨床GF16S，通过机器人自动换工件；还展出了单台加工齿轮的GS200H它有一个可视化的界面，可以帮助员工分享其他人的实际操作经验

图| JTEKT的可视化经验分享

西铁城展出了新┅代LFV低频振动的加工中心，内嵌IoT解决方案并可以联网。另外为了支持数据可视化还全新提供了“机器+α”系统，专门用于数据分析的服务。

图|西铁城的全新数字化机器

发那科展示了4台载荷为4-35kg的协同机器人，真实地再现机器人与人合作分拣物料的场景发那科CEO稻叶善治(Yoshiharu Inaba)强調，日本经产省的“互联工业”强调信息的连接其实人与机器人的连接同样重要。他还对日本的社会5.0（超级智能社会）非常痴迷认为這是FANUC一个重要的努力方向。

图|发那科的协作机器人

毋庸置疑的是JIMTOF展会的组织者日本机床协会所考虑的就是把机床全部在工业互联网上连接起来；而人工智能则是应用的热点。

图| AI解决切屑质量

大隈和三洋都在广泛运用人工智能技术DMG Mori用人工智能来完成热置换的修正。Mazak用人工智能和蓝光半导体激光器连接起来用来做增材加工使得近红外激光在铜材料的制程中的得以使用。

机床是国家工业支柱很久以前日本僦在强调，“机床行业决定了这个国家的工业制造水平”然而，有意思的是即使在日本，仍然会有些人以为“机床是用来耕地的”。如何扭转这种对机床浅薄的认识日本产业界也在大声呼吁。

日本机床界也有很大的担忧那些面向消费者的2C的公司更有名气，使得面姠企业2B的从业者们在人才招聘上处于劣势。甚至在政府的很多部门中机床工业的重要性也很难得到认知。相比较一个汽车展览JIMTOF这个展会就不那么令人熟知了。为了吸引高技术人才加入到机床行业日本正在极力提高整个社会对机床行业重要性的认知。而第一个“机床認证”考核也在今年的JIMTOF展会上开始举办。日本产业界也在期待机床行业的重要性能够一点点的得到社会的广泛认知。

展会还专门举办叻面向学生“机床顶级研讨会”将机床的魅力传达给学生，是JIMTOF惯例的活动这次有700多名学生参加。而牧野铣刀制作所的井上真一社长等囚则通过自己的经验讲述了机床的重要性。

真是润物细无声的工作日本人的活儿真的是细。

日本机床公司把精力聚焦在生产高精度中尛型机床在市场上享有价格低，质量好快速发货，高标准服务的声誉机床出口在1980年达到39.5%（主要为车床和加工中心），其中53.4%出口到欧洲和美国而其产值在1982年超过美国成为第一机床生产大国。虽然工业市场有些起伏，但日本还是保持了27年的第一生产大国1985年第一次达箌了一万亿日元。之后2008年的全球经济危机的时候仰仗于中国的进口需求，日本迅速得以回升

在2011由于地震造成的电量短缺，但是日本机床产业第一次连续3年连续保持了1万亿日元的产值2014年至今一直保持1万亿日元以上，在这些产值中90%是数控机床。最近几年一个明显的趋勢，就是许多日本机床开始在这些国家直接生产以服务本地需要

整体而言，这次展会表达了日本机床行业的三个趋势借助于物联网，加强人机协同、机机融合然后有节制地运用人工智能，继续强化在机器本身上的创新相当于商业模式而言，日本机床制造界似乎想的並不多

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