[0005] 本发明针对PFA弹簧机加工困难的问题，提出了一种PFA弹簧切割加工方法与装置。该发明是一种多轴联动机加工PFA弹簧切割装置，是一种基于角度控制的准确定位对刀装置，是一种内撑夹紧的工件夹持装置，是一种基于薄壁管双螺旋线切割工艺的PFA弹簧加工方法，是一种通过计算自由高度和起刀点，准确预留弹簧两侧支撑圈加工量的工艺方法，是一种通过工件夹持装置维持加工过程中弹簧刚性，控制加工变形的方法，是一种集多轴伺服驱动，对刀视觉检测，双螺旋线切割于一体的PFA弹簧切割装置。
[0006] 本发明PFA弹簧切割加工方法，具体步骤如下：
[0007] 步骤一、根据PFA弹簧的设计参数计算弹簧中径D，取弹簧中径D的1/4～1/2作为弹簧的节距t；然后，计算支撑圈高度X＝(H0+b‑Nt)/2、螺旋角 和螺旋线走刀轴向距离L＝H0‑2X；其中，PFA弹簧的设计参数包括弹簧矩形截面长度a、弹簧矩形截面宽度b、弹簧的有效圈数N、弹簧外径D1、弹簧内径d1和自由高度H0；
[0008] 步骤二、选取长度大于H0的PFA管料，根据PFA管料长度调整尾座在Y向滑台的滑动块上位置，调整好后将尾座的两个通孔与Y向滑台的滑动块上其中一个定位孔组的两个定位孔分别通过螺栓连接；然后，将PFA管料套在内撑式夹具外，再将PFA管料用三爪卡盘进行装夹，保证装夹后PFA管料超出三爪卡盘的长度大于H0；
[0009] 步骤三、转动与固定在尾座支撑孔内的螺母构成螺旋副的螺栓式顶尖，使螺栓式顶尖旋入内撑式夹具的螺纹孔内，将PFA管料撑紧，从而PFA管料两端均被固定；
[0010] 步骤四、旋转电机四驱动刀杆旋转，当激光测距仪发射的激光射入刀杆的刀片槽内时，激光行程发生变化，激光测距仪接收反射光所需的时间发生变化，反馈到控制器，控制器控制旋转电机四停转，此时硬质合金刀片与X轴平行，且硬质合金刀片的前刀面正对激光测距仪，控制器记录此时硬质合金刀片的位置为0°位置；然后，Y向滑台由旋转电机一驱动，带动旋转电机二、三爪卡盘、内撑式夹具、PFA管料、螺栓式顶尖和尾座同步沿Y轴移动，使PFA管料B靠近尾座位置部分位于硬质合金刀片下方；最后，Z向滑台由旋转电机三驱动，带动旋转电机四、刀杆和硬质合金刀片向下移动，同时三爪卡盘由旋转电机二驱动转动，进行Z向对刀，直到硬质合金刀片与PFA管料接触，完成Z向对刀，控制器记录此时硬质合金刀片与PFA管料的相对位置，并设此时硬质合金刀片刀尖的坐标为原点(0,0,0)；
[0011] 步骤五、三爪卡盘保持旋转，Z向滑台由旋转电机三驱动，带动硬质合金刀片向下移动0.5(D1‑d1)，进行弹簧其中一端支撑圈的切割；
[0012] 步骤六、三爪卡盘停转，旋转电机三带动硬质合金刀片向上移动退刀，Y向滑台向Y轴正方向移动X+L，旋转电机四驱动刀杆和硬质合金刀片正向旋转角度α，然后，设置切深h；
[0013] 步骤七、Z向滑台向下移动，使硬质合金刀片切入PFA管料的切深为h；
[0014] 步骤八、设置三爪卡盘的转速m和Y向滑台的进给速度v＝mt，并根据Y向滑台的导程设置旋转电机一的转速；随后，控制器控制旋转电机一和旋转电机二同时运动，使Y向滑台向Y轴负方向进给，三爪卡盘反向旋转，直到Y向滑台的进给量为L时，旋转电机一和旋转电机二同时停止运动，初步加工出第一条螺旋线；
[0015] 步骤九、旋转电机三带动硬质合金刀片向上移动退刀，然后旋转电机四驱动硬质合金刀片反向旋转角度α，回到0°位置；接着，旋转电机三带动硬质合金刀片向下移动至切深为h，三爪卡盘在旋转电机二驱动下，反向旋转硬质合金刀片在靠近尾座的支撑圈与第一条螺旋线的交接面上一直切割直到处于第二条螺旋线的起刀点位置；
[0016] 步骤十、旋转电机三带动硬质合金刀片向上移动退刀，然后旋转电机四驱动硬质合金刀片反向旋转180°‑α，Z向滑台向下移动至切深为h；接着，控制器控制旋转电机一和旋转电机二同时运动，使Y向滑台以进给速度v向Y轴正方向进给，三爪卡盘以转速m正向旋转，直到Y向滑台的进给量为L时，旋转电机一和旋转电机二同时停止运动，初步加工出第二条螺旋线；
[0017] 步骤十一、旋转电机三带动硬质合金刀片向上移动退刀，然后旋转电机四驱动硬质合金刀片正向旋转180°；接着，三爪卡盘在旋转电机二驱动下，正向旋转β，此时，硬质合金刀片从对准第二条螺旋线的终点变为对准第一条螺旋线的起刀点；
[0018] 步骤十二、设置切深h增大d，重复步骤七至重复步骤十一；
[0019] 步骤十三、重复步骤十二，直至切深h≥0.5(D1‑d1)时，最后重复一次步骤十二；
[0020] 步骤十四、旋转电机三带动硬质合金刀片向上移动退刀，然后旋转电机四驱动硬质合金刀片反向旋转α；接着，Z向滑台向下移动至切深为0.5(D1‑d1)，三爪卡盘在旋转电机二驱动下，反向旋转β，硬质合金刀片在远离尾座的支撑圈与第一条螺旋线的交接面上一直切割直到从PFA管料上切下第一条螺旋线起刀点和第二条螺旋线终点之间的材料；
[0021] 步骤十五、旋转电机三带动硬质合金刀片向上移动退刀，Y向滑台向Y轴正方向移动X；然后，三爪卡盘由旋转电机二驱动旋转，Z向滑台带动硬质合金刀片向下移动到切深为0.5(D1‑d1)，进行弹簧远离尾座的支撑圈切割；最后，将切下的第一条螺旋线和第二条螺旋线之间的中间材料从PFA管料上去除，完成PFA弹簧的切割加工。
[0022] 优选地，所述的三爪卡盘采用尼龙材料。
[0023] 优选地，m＝1r/min，Y向滑台的导程为5mm，行星减速器和蜗轮蜗杆减速器的减速比均为30：1，旋转电机一的转速为24r/min。
[0024] 优选地，所述PFA管料的壁厚为2mm。
[0025] 优选地，所述内撑式夹具的材料为PFA。
[0026] 优选地，所述硬质合金刀片的厚度为
[0027] 优选地，所述的旋转电机一、旋转电机二、旋转电机三和旋转电机四均自带编码器。
[0028] 本发明PFA弹簧切割加工装置，主要由底板、工件运动模块和刀具切割模块组成。所述的工件运动模块主要由Y向滑台、旋转电机二、蜗轮蜗杆减速器、三爪卡盘、内撑式夹具、螺栓式顶尖、螺母和尾座组成；所述Y向滑台的底座固定在底板上；Y向滑台的丝杆水平设置，并与行星减速器的输出端通过联轴器一连接，旋转电机一的输出轴与行星减速器的输入端连接；行星减速器的外壳与Y向滑台的底座固定，旋转电机一的底座与行星减速器的外壳固定；蜗轮蜗杆减速器的外壳固定在Y向滑台的滑动块上，旋转电机二的底座与蜗轮蜗杆减速器的外壳固定；旋转电机二的输出轴与三爪卡盘的固定部通过蜗轮蜗杆减速器连接；所述的尾座固定于Y向滑台的底座上；螺栓式顶尖的外螺纹与固定在尾座开设的支撑孔内的螺母构成螺旋副。所述内撑式夹具的中心孔为螺纹孔，且螺纹孔的孔壁开设两个以上沿周向均布的轴向槽；所述轴向槽的槽底开口于内撑式夹具的外壁，且轴向槽的一端开口于内撑式夹具的端面。
[0029] 所述的刀具切割模块主要由龙门架、激光测距仪、Z向滑台、旋转电机四、刀杆和硬质合金刀片组成。所述的龙门架固定在底板上；所述Z向滑台的底座固定于龙门架上；Z向滑台的丝杆竖直设置，并由旋转电机三驱动；旋转电机三的底座固定于Z向滑台的底座上；所述旋转电机四的底座与Z向滑台的底座固定；所述的刀杆竖直设置，并与旋转电机四的输出轴通过联轴器二连接；所述的硬质合金刀片固定于刀杆底部开设的刀片槽内；所述的激光测距仪固定在龙门架上；激光测距仪出射的激光与刀杆的轴线相交。
[0030] 优选地，所述Y向滑台的滑动块上开设有沿Y向滑台移动方向等距排布的多个定位孔组，所述的定位孔组由垂直Y向滑台移动方向间距排布的两个定位孔组成，尾座开设的两个通孔与其中一个定位孔组的两个定位孔分别通过螺栓连接。
[0031] 本发明具有的有益效果：
[0032] 本发明利用低速双螺旋线自动化切割方法切割出一种可溶性聚四氟乙烯(PFA)弹簧，避免了机加工过程中塑性材料热软化而变形的问题，保证了PFA弹簧加工的高服役可靠性。进一步，本发明通过计算加工行程而准确预留支撑圈加工量，解决了现有PFA弹簧机加工时无法在同一道工序加工出支撑圈的问题，即本发明切割PFA弹簧时连同支撑圈一次性加工成型，实现了带支撑圈PFA弹簧的高效加工。更进一步，本发明通过严格控制弹簧切割工序，有效解决弹簧切割过程中的弯曲、折断等问题，保证加工出的PFA弹簧满足高精度要求。
