宏程序在编写特殊牙形螺纹中的应用

2014-03-12朱孔雷

新媒体研究 2014年2期

关键词：数学模型

朱孔雷

摘要数车可方便的车削螺纹，但特殊牙形不便加工，而宏程序的运用可方便的解决这个问题。宏程序编写球形螺纹时要控制螺旋引入点，使点的散布轨迹呈牙形规定的圆弧状。

关键词螺纹程序；数学模型；特殊牙形

中图分类号：TG51 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）02-0137-02

车削螺纹是数控车床的优势项目。但是有一些特殊牙形的螺纹，由于受到刀具、工序设备、时间等因素的限制很难进行正常的编程与加工。而分析图纸利用宏程序编程则可快速的加工出这些螺纹。

在教学和生产的过程中本人就遇到过这样的螺纹，而宏程序的运用则解决了这个问题。如图1。

图1

1 图样分析

从图1上可以看出零件是内螺纹，牙形是特殊性的球形，牙顶、牙底都是R3的球形。

螺纹表面质量要求不高，且加工数量少，交货时间很短。

2 加工方案的确立

1）由于牙顶、牙底都是R3的球形，考虑到切削力的影响因而用和牙形相符的螺纹刀加工不太可能。

2）编排工序定制专用设备、定制刀具，则加工时间长、投入费用高、并且数量太少不合适。

3）从螺纹牙形的形状分析仿形加工可行，但螺纹加工程序编写困难。只要想办法编写出程序，螺纹就能加工出来。

3 宏程序编程

3.1 宏程序

宏程序是指采用了宏变量及利用公式来编写的程序。宏一般分为A类宏和B类宏。A类宏是以G65 H xx P#xx Q#xx R#xx的格式输入的；B类宏程序则是以直接的公式和语言输入的和C语言很相似，在oi系统中应用比较广。

本文宏程序采用FANUC oi的B类宏程序语言。

3.2 数学模型建立

在数控加工中圆弧有直接的圆弧插补指令（G2/G3），但只对应于简单的外形轮廓加工。对于牙形是球形的螺纹仿形加工要编制加工程序，首先确立编程的思路。多头螺纹加工时我们要控制螺旋引入点，如果螺旋引入点的散布轨迹呈圆弧状则牙形呈球形。因此牙形球形的螺纹加工就是控制螺纹起点、终点使其散布轨迹逼近圆弧。用螺纹插补指令在圆弧轮廓逼近点处下刀，遍历整个圆弧就可以了。

建立数学模型，找到描述加工零件的数学公式。

圆的数学方程：X?+Y?=R?

为了方便编程，圆形宏程序仿形加工一般都采用等长步距逼近法，步距值根据圆精度要求和编程人员经验确定。

4 球形牙形的螺纹宏程序编写

1）宏程序编写球形螺纹时，用圆标准方程X?+Y?=R?。为了保证等长步距的均匀性，可以选择△X或△Y的值为增量，在程序执行过程中根据X和Z值的对应变化找到圆上对应的坐标点，再用相应的插补指令（G 32）遍历这些点即可。

2）加工刀具的确立。由于牙形有凹圆弧、凸圆弧的存在，加工选用槽刀装球形仿形刀片（注意刀具后角和螺旋不要干涉）。

图2

3）刀具轨迹如加工原理图2，车刀是沿着圆的轮廓逐点倾入加工出球形螺纹，粗加工可参照示意图（但注意螺旋线的空间位置的吻合）或利用刀具磨损放量分层加工。

图3 螺纹起点逐点逼近球形轮廓图

4）圆弧步距变量的确定，依据逐层下刀原则确定△X为增量它的设定依据图3，经历Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个图形阶段△Z用圆的数学方程进行求解，从而在加工轮廓上逼近圆弧牙形。

5）程序编制如下（FANUC语言）。

G99 G21 M08