正弦线螺纹的车削加工*

杨 羊

(1.江苏联合职业技术学院 盐城机电分院，江苏 盐城 224000;2.江苏省盐城机电高等职业技术学校，江苏 盐城 224000)

1 前言

目前，数控车床加工普通的螺纹和规则的曲线都比较统一，也相对比较简单，如圆弧的加工直接有G02、G03指令来编程加工，普通的三角螺纹、梯形螺纹等的编程加工指令有G76、G32、G92等。而正弦线等非规则曲线的编程根据所选系统、加工工艺的不同，所使用的编程方法也各不相同。机床数控系统本身不存在直接加工正弦曲线螺纹的G指令，使编程难度大大增加。另外在实际加工中还要考虑参数的调整将是非常困难的，而这些变量的参数直接影响着加工的效率以及质量，也很容易产生过切现象。而且以非规则曲线形成的螺纹的加工更是难上加难，下面笔者根据技能大赛训练中的加工经验以及相关资料，总结出使用宏程序编程在FANUC0iMate—TC数控系统的数控车床上车削正弦线螺纹。

2 正弦线的标准方程

正弦线的大小由它的周期决定，如图1所示，就是由两个周期组成，总角度为720°。正弦线在加工时是将该段曲线分成若干段，利用直线拟合而成。

图1 正弦线l

3 零件图样

图2是技能训练练习中小件的零件图，零件内外形都需要加工，外形主要由正弦线螺纹，宽槽和两个R2.5凹圆弧，內形是螺距为6mm，底径为36mm的梯形螺纹。本文就以该正弦线螺纹为例来介绍编程加工的方法。

图2 正弦线螺纹轴

4 螺纹的常规加工方法

在法拉克系统中，螺纹的常规加工方法是利用G76螺纹复合循环指令自动分层切削或者利用单行程指令G32来分层切削。如上图所示的正弦线螺纹的加工指令依然是用上述螺纹指令，只是加工出的螺纹线路是按照正弦线的走向来定，就需要在编程时既要加工出螺纹，又要形成正弦线线路。

5 刀具的选择

粗加工刀具选择对中尖刀，如图3所示，角度30°，刀片选用涂层硬质合金材料。精加工时也选用对中尖刀，刀片选用陶瓷材料，为了减少对曲线轮廓形状的影响，刀尖半径选用0.2mm。为了保证在加工时，刀具后刀面不和正弦线的螺旋槽发生干涉现象，选用刀片的主后角为6～8°。

图3 对中尖刀

6 宏程序编写

(1)对图2正弦螺纹线的分析

螺纹深度为2mm，小径=44-4=40，螺距=6.28。曲线轨迹:正弦曲线X=SIN［Z］，变量范围:Z［1.57～-1.57］，即圆心偏移X向上1mm(X+1)，则Z向右偏移1.57mm(Z+1.57)。

图4 正弦线螺距、深度

(2)角度与弧度的转换:角度=弧度×180/3.14。

(3)程序编写

#1:基于小径上的X方向的变量;

#2:正弦线螺纹Z方向的变量;

#3:正弦线Z方向的弧度值，根据刀尖圆弧半径来设定初始数值;

#4:每刀X方向的进给量

%

O6002

M03S600T0202G99G40

G0Z10

X80

=1.56

#4=0.1(每刀进给深度)

WHILE［#3GE-1.57］DO1

#1=SIN［#3*180/3.14］+1(1为正弦线的振幅)

#2=#3+1.57

IF［#3LE-1.5］THEN#4=0.04(当深度到达一定程度时，减少刀具的每刀进给量，变量#4改为每刀下切深度0.04mm，保证刀具正常切削)

WHILE［#2GE0］DO2

G00Z［10+#2］

X［40+#1*2］

G32X［40+#1*2］Z-27F6.28(螺距为6.28)

G00X60

G00Z［10-#2］

X［40+#1*2］

G32X［40+#1*2］Z-27F6.28

G00X60

#2=#2-0.7

END2

#3=#3-#4

END1

G00X100

Z100

M05

M30

%

7 结语

对于图2所示的特殊螺纹，要达到表面粗糙度在1.6通过选用图3所示的刀具和针对粗、精加工采用不同材料的刀片，降低了学生在训练中的磨刀强度，而且刀具的角度和强度也能适应高速的加工，从而能加工出图中所要求的表面粗糙度为1.6的高要求。本文中采用的数控车床采用宏程序编程，通过宏变量的设定，条件语句的组合使用，与以前的程序相比，简化了程序，缩短了加工时间，降低了比赛过程中学生的比赛强度。

［1］ 马丽华，马立克.数控编程与加工技术［M］.大连:大连理工出版社，2006.

［2］ 袁名伟，吴立国.数控车削大螺距螺杆的技术分析［J］.机械工程师，2005(3):32-33.

［3］ 王元生.数控车削正弦线螺纹用户宏程序编程［J］.制造技术与机床，2009(6):83-84.