宏程序在锥管螺纹铣削加工中的应用

钟 睿 刘春兰 罗 福

（江西赣州技师学院，江西 赣州 341000）

宏程序在锥管螺纹铣削加工中的应用

钟 睿 刘春兰 罗 福

（江西赣州技师学院，江西 赣州 341000）

采用若干个微小的直线段逼近的方式，围绕锥管螺纹铣削加工的工艺分析、螺纹铣刀的种类、宏程序的编程等与大家共同探讨锥管螺纹铣削加工。

锥管螺纹；铣削加工；宏程序

学院数控实训车间近期接到市某管道加工企业的一批锥管螺纹零件产品的来料加工业务，该产品应用于水、煤、汽车等管路中，靠径向密封，只要有泄漏就继续旋入直至不漏为止，因此，本文主要围绕锥管螺纹铣削加工的工艺分析、螺纹铣刀的种类、宏程序的编程等与大家共同探讨一下锥管螺纹铣削加工

1 锥管螺纹铣削加工的工艺分析

由于加工中心编程中没有单独的螺纹加工编程指令，且锥管螺纹有1：16的锥度，单纯的圆弧指令是满足不了锥管螺纹的铣削加工，因此，在满足编程误差允许的条件下，采用若干个微小的直线段逼近的方式来铣削锥管螺纹。根据锥管螺纹1：16锥度，不难看出。随着螺旋线的上升，其半径也随着增大，所以，其运动轨迹为螺纹铣刀走螺旋曲线，绕螺纹轴线作X、Y方向进行圆周运动，同时Z方向作直线运动，每绕螺纹轴线运行一周沿Z方向移动一个螺距，因此，可以把螺旋线的圆周分成360度和螺旋线旋转一周上升的高分成360等分，随着螺旋线的圆周角度变化，X、Y、Z坐标值也发生相应的变化，再加上螺纹的圈数，就能把整个锥管螺纹铣削出来。螺旋线的圆周角度变化一般选用1度左右比较合适，其每变化1度，移动一个直线段，这个精度应该能保证锥管螺纹的质量，当然，如果精度要求较高，可以把螺旋线的圆周角度变化划成0.5度，甚至更小。

圆锥螺纹的锥度是指圆锥的底面直径与锥体高度之比，如果是圆台，则为上、下两底圆的直径差与锥台高度之比值。如标准锥管螺纹的锥度为1∶16，当用半径计算时，其斜则为1∶32，即每一等分长度上的半径差△r和螺距P 的关系为：斜度=△r/p=1/32，即△r=p/32。

2 螺纹铣刀的种类

图1 单排铣刀

图2 多排铣刀

图3 旋风螺纹

（1）单排铣刀（图1），其通用性好，同一刀片可用于不同的螺距，它是不对称零件上加工较大外螺纹时的首选，也是低切削力加工中等至大尺寸内螺纹的理想的补充选择，此外，它还是稳定性较差时的理想之选，例如在需要长刀具悬伸和或对薄壁零件铣螺纹时，适用于小批量生产和混合生产。

（2）多排铣刀（图2），通用一般，只能加工螺距是相等的螺纹，优点是仅通过单次360度走刀便可加工出一圈螺纹，提供有45度的埋头孔，可只在一种刀具中进行螺纹加工和倒角加工。

（3）旋风铣螺纹（图3），只需单次走刀就可去除所有余量，可大大减少加工时间，用于快速纵切机床中，螺纹旋风铣环倾斜到螺旋角，可生成精确的螺纹，良好的切屑控制，适用于细长零件，可获得无变形的高质量螺纹。

3 锥管螺纹宏程序的铣削编程应用

加工说明（图4）：NPT2锥管螺纹，其中心位置（40，25），螺距2.209，牙型高度1.767，螺纹深度28，锥度为1：16，牙型角60度，基准距离11.065，基准平面内的基本直径：大径：60.092；中径：58.325；小径：56.558。

根据本次锥管螺纹的特点和加工量及每种铣刀其自身的优势，适用场合，本文选用山特维克可乐满提供单排螺纹铣刀（图1），铣刀直径为26，三齿。假设螺纹底孔已预先加工，为简明扼要说明宏程序原理，这里使用一刀精加工，实际加工可合理分配余量分次加工。

图4 加工图

O1000

G90 G54 G40 G00 X0 Y0 Z200 S2000 M03

G65 P2000 A26 B0 X40 Y25

G90 G00 Z100 M05

M30

自变量赋值说明

#1=A 铣刀直径（选用单排3齿螺纹铣刀即图一）

#2=B 螺纹孔顶面Z坐标（非绝对值）

#24=X 螺纹中心X坐标值

#25=Y 螺纹中心Y坐标值

O2000

G52 X[#24] Y[#25] 在待加工的螺纹孔中心（顶面）建立局部坐标系

#3=2.209 螺纹的螺距

#4=1.767 螺纹的牙型高度（半径值）

#5=5 加工安全高度

#6=1：16 螺纹的锥度

#7=ROUND[1000*100/[#1*3.14]] 主轴转速n,并取整，由理论切削速度Vc（此处100m/min）

#8=0.1*3*#7 铣刀边缘切削刃处的进给速度F1，此处每齿进给量为0.1mm

#9=1 螺旋线圆周角

#10=60.092 螺纹的大径

#12=28 螺纹的深度

#13=ROUMD[#12/#3] 铣削螺纹的圈数，并取整

#14=ROUND[#8*[#10-#1]/#10] 铣刀中心的进给速度，并取整，由铣刀边缘的速度F1计算

#15=#10-[#13*#3/16] 铣削起点螺纹有大径（因对铣削圈数取整，起点有所变动）

S[#7] M03

GOO X0 Y0 移至孔螺纹孔中心

G00 G43 H1 Z100

G00 Z[#5] 刀具移至安全距离

G01 Z[-#13*#3] F[#14] 刀具移至孔底

G01 G41 D01 X[[#15-#1]/2/2] Y-[[#15+#1]/2/2] F[#14]走45度斜线，引入刀具左补偿

G03 X[#15/2] Y0 R[[#15+#1]/2/2] 圆弧切入

#16=#3/360/32 螺旋线圆周角旋转1度后，其半径的增量

WHILE [#9 LE #13*360] DO 1 判断圆周角是否到位

#17=#15/2+#16*#9 螺旋线旋转一定角后的半径

G01 X[#17*COS[#9]] Y[#17*SIN[#9] ] Z-[#13*#3-#3*#9/360]直线切削XYZ三轴同时移动

#9=#9+1 螺旋线圆周角变化

END1

G00 G40 X0 Y0 取消刀具补偿

G00 Z[#5]

G52 X0 Y0

G00 Z100

M99

4 结语

螺纹铣削通过旋转刀具的圆弧坡走移动生成螺纹，刀具在一圈中的运动产生螺距。虽然不像螺纹车削那样被广泛使用，但螺纹铣削在某些应用场合中却能实现高生产效率。以下情况下，应始终选择螺纹铣削：加工非对称/非旋转零件时、加工会导致断屑和排屑问题的材料时、加工会产生高切削力的刚性材料时、切削至台肩或靠近盲孔底部时、加工薄壁零件时零件装夹不稳定时、需要将刀具库存降至最低时、不希望在加工昂贵零件时冒着丝锥破裂的风险时（螺纹铣刀总是可以从零件上完全移开）。

[1] BEIJING-FANUC 0i-MC 操作说明书[S].

[2] 陈海舟.数控机床铣削加工宏程序及应用[M].北京:机械工业出版社,2006.

[3] 成大先.机械设计手册[M].北京:化学工业出版社,2003.

[4] 计志考.螺纹加工新工艺[M].北京:兵器工业出版社,1990.

Application of macro program in taper pipe thread milling of

This paper adopts a plurality of micro line segment approximation method, around the taper pipe thread milling process analysis, thread milling cutter type, macro program programming with you to explore the taper pipethread milling.

Taper pipe thread;milling;macro program

TG62

A

1008-1151(2015)03-0087-02

2015-02-11

钟睿（1976－），男，江西赣州技师学院高级实习指导教师，研究方向为数控加工技术；刘春兰（1979－），女，江西赣州技师学院讲师，研究方向为数控加工技术；罗福（1982－），男，江西赣州技师学院数控车工技师，研究方向为数控加工技术。