成组技术在数控车床上加工矩形螺纹的应用

胡江平，李 杰

(1.黄石职业技术学院，黄石 435000；2.黄石三丰智能机械有限公司，黄石 435000)

0 引言

成组技术是适应产品多样化要求的一门科学技术，由于生产中许多事物是相似的，把相似的事物归纳成组，寻找解决这组问题的最优方案，从而获得良好的经济效益。对数控加工来说，成组技术就是根据被加工零件的几何形状、结构及加工工艺的相似性进行分组，同一组的零件可按照共同的工艺流程，简单地改变程序，便能制造出某一零件族中的任何零件。

矩形螺纹牙型为正方形，牙型角α=0°，多用于传力或螺旋传动中，其传动效率比其他螺纹高。例如风动设备、气动设备上的螺杆等都是矩形螺纹。由于螺距大，切削余量大，切削抗力大，所以加工难度大，往往需要分层车削和左右“赶刀”的方法来车削。如果每次车削都编写程序，编程会变得很麻烦。特别是每刃磨或更换刀具，就需要根据不同的刀头宽度。如图2所示，修改整个程序，费时费力生产效率低下。

为适应生产的需要，可以应用成组技术编程，通过对零件图纸的工艺分析与总结，找出程序中的共同点，制作成矩形螺纹编程的标准模板。在实际生产中直接套用模板，就可以正确、快速地完成新程序的编制，节省编程时间，提高生产效率。

1 成组技术编程的工艺基础

成组技术编程具有极好的易读性和易修改性，编写出的程序逻辑严密，通用性极强。程序里应用了大量的编程技巧，如数学关系的表达，加工刀具的选择，走刀方式的确定等，直接地体现编程者的工艺指导思想。

在湖北黄石三丰智能机械有限公司生产的凿岩设备上，有批量的矩形螺纹加工（如图1所示）。

图1 矩形螺纹加工

图2 不同刀头宽度

1.1 螺纹切削方式的选择

对于矩形螺纹，通常采用硬质合金螺纹刀进行高速车削。在矩形螺纹的如图1所示生产中，通过研究，其加工路线相同，只是刀具的位置参数不同。车螺纹时，根据牙型高度分二层车削，同时把刀头宽度4mm作为变量赋值，令#1=4，进行逻辑运算。让车刀向左作微量移动（俗称借刀法或赶刀法），通过调用子程序的方法，经几次行程后把螺纹牙型车好。

1.2 各节点数值的计算

1.2.1 矩形螺纹各部分尺寸的计算

式中 t：螺距（毫米）；

α：牙顶宽（毫米）；

b：牙槽底宽（毫米）；

h1：牙型高度（毫米）；

d：螺纹外径（毫米）；

d1：螺纹小径（毫米）。

1.2.2 车螺纹时，Z向借刀量的计算

#2= b -#1

式中 #1为刀头宽度（毫米）。

1.2.3 借刀车螺纹时，Z向加工起始点的计算

#3= t-#2

2 成组技术编程的的加工应用

如图1所示矩形螺纹加工程序01111（文件名）

程序正文 注释说明

%1 (程序起始符)

T0202 (矩形螺纹刀)

M03 S400 (主轴转速400r/min)

#1= 4 (刀头宽度)

#2=5.04-#1 (车螺纹Z向借刀量)

#3=10-#2 (借刀车螺纹加工起始点)

#4=49.8 (工件大径)

#5=39.7 (螺纹小径)

#6=#4-3 (调用2号程序车削螺纹的第一层深度)

G00 X56 Z10 (到螺纹外径起始点)

M98 P2 (调用2号子程序)

G00 X56 Z10 (到螺纹外径起始点)

M98 P3 (调用3号子程序)

G00 X56 Z[#3] (到借刀车螺纹加工起始点)

M98 P2 (调用2号子程序)

G00 X56 Z[#3] (到借刀车螺纹加工起始点)

M98 P3 (调用3号子程序)

G00 X200 Z[#1] (快速退刀)

M05 (主轴停转)

M30 (程序结束并复位)

%2 (2号子程序)

WHILE #4 GE #6 (用变量编程方式，循环车削螺纹第一层深度)

G82 X[#4] Z-58 F10

#4=#4-0.8

ENDW

%3 (3号子程序)

WHILE #6GE#5 (用变量编程方式，循环车削到螺纹的小径)

G82 X[#6] Z-58 F10

#6=#6-0.5

ENDW

M99

换新刀，刀头宽度若为“4.8mm”，将“#1=4”句中的“4”改为“4.8”。

刀具磨损后，刀头宽度若为“3.67mm”，将“#1=4”句中的“4”改为“3.67”，其他方面不作修改，实现快速编程。

3 结束语

以上程序在配置华中世纪星HNC-21/22T系统的数控车床运行通过。如果使用配置其他系统的数控车床，也只需要修改个别语句，矩形螺纹的编程模板即可使用。编程员根本无需触动程序本身，只需对刀头宽度所对应的变量作简单调整，就能迅速的将程序调整到最优化的状态，把编程人员从繁琐的、大量重复性的编程工作中解脱出来，最大限度地提高生产效率。生产实践表明，在数控车床上加工矩形螺纹应用成组技术可以减少设计工作量，提高设计工作的标准化与合理化，缩短生产准备时间，有利于生产管理科学化。

[1] 曹作人.车工技师手册[M].北京:宇航出版社,2007.

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