宏程序在螺纹铣削快速编程中的应用

■ 沈阳黎明航空发动机（集团）有限责任公司 （辽宁 110043）

陈国文 马芳薇 周 瑜

1. 加工难题

图1所示某零件在加工过程中，其螺纹（见图2）右旋螺距4mm、长度为45mm，但现有刀具（见图3）的有效铣削长度只有28mm，小于零件螺纹长度，采用传统螺纹铣削无法一次加工完成，数控编程和计算比较复杂。

图1 零件图

图2 螺纹放大图

图3 刀具图

2. 解决方案

螺纹铣削是当今制造业中比较流行的一种螺纹加工方法，它是利用数控机床的螺旋插补功能（G02/G03）进行螺纹加工的一种新方法（见图4），加工中螺纹铣刀依靠机床运动实现螺旋升程的加工，该方法首先流行于欧美，随着数控机床在国内的广泛普及和数控编程技术的提高，螺纹数控铣削方法得到了广泛的应用。

图4 外螺纹数控铣削加工示意图

传统单齿刀具加工螺纹过程中，采用单个螺距的方式进行循环切削（见图5a），而新结构梳式螺纹铣刀由于多个齿同时参与切削，轴向移动一个螺距，即可完成与铣刀长度相等的螺纹（见图5b），加工效率较高。

图5 螺纹接刀示意图

图3 所示螺纹刀具有效长度7（齿数）×4 m m（螺距）=28mm，因螺纹刀具长度小于螺纹长度，无法一次加工完成，铣削加工过程中存在接刀问题。

根据螺纹铣刀的这个特点，接刀方案确定为：轴向刀具每次移动距离为6个齿，剩余1个齿作为重叠加工接刀用，螺纹铣刀每次加工有效长度为6（齿数）×4mm（螺距）=24mm，整个螺纹加工次数为2刀即可。

3. 数控程序编制

程序的编制以及给定的数值直接决定了所加工螺纹的位置、旋向、公称直径及螺距。考虑到螺纹铣刀可以加工相同螺距、不同旋向、不同直径的内外螺纹，具有一定的通用性，所以采取参数化编程，即可通过不同的赋值加工出不同的螺纹。

在螺纹梳刀铣削加工中，螺纹铣削运动轨迹为一螺旋线。在螺纹铣削的切入方法中，推荐采用1/8圆弧切入法，圆弧切线切进工件后，再走360°整圆切削。数控程序如下：

R1=31 ;（刀具直径）

R14=7 ;（刀具轴向齿数）

R2=36 ;（螺纹公称直径）

R3=45 ;（螺纹长度）

R4=4 ;（螺距）

R5=5 ;（安全平面高度）

R13=(R2-R1)/4 ;（刀具运动轨迹的一半）

R15=1; （切削计数变量）

G54 G90 S200 M03 ；（主轴起动）

G00 Z200

X0 Y0

Z=R5 ;（至安全平面）

G01 Z=-R3 F=300 ;（螺纹孔深）

G91 X=R13 Y=-R13 F=15

G03 X=R13 Y=R13 C R=R13 Z=R4/8 ；（圆弧切入）

G03 X0 Y0 I=-R13*2 J0 Z=R4 ;（Z

向移动1个螺距）

R16=R3-(R14-1)*R4 - R4/8 ; （剩余螺纹长度计算）

WHILE R16>0 ;（判断螺纹是否加工完）

G01 X=-R13*2 F300 ;（刀具远离）

Z=(R14-1)*R4 ;（Z向移动）

X=R13*2 F=R12 ;（刀具接近）

G03 X0 Y0 I=-R13*2 J0 Z=R4 ;（接刀继续加工剩余螺纹）

R15=R15+1 ；（加工次数计数器）

R16=R3-(R14-1)*R4*R15- R4/8 ; （剩余螺纹孔长度）

ENDWHILE ；（循环结束）

G03 X=(-R13) Y=R13 CR=R13 Z=R4/8 ；（圆弧切出）

G01 X=-R13 Y=-R13 Z=R5

G90 Z200 ；（退刀）

M05 M30 ；（程序结束）

4. 试验件加工验证

为了确保方案安全可靠，先选用一块试件进行了螺纹分段铣削加工试验，经过螺纹塞规通端、止端分别检测后，检验结果全部合格（见图6），验证了宏程序智能接刀方案的可靠性和数控程序的正确性，保证了正式件的盲孔长螺纹的数控铣削，解决了长螺纹接刀复杂计算的问题。

图6 螺纹加工试验件

5. 结语

铣削不同直径、螺距螺纹的零件，需要编制不同的程序，从而程序编制工作量大且较为繁琐。宏程序由于允许使用变量算术和逻辑运算及条件转移，使得编制相同操作的程序更方便、更容易，在很大程度上降低了对加工各类不同螺距、直径、长度的螺纹的程序编制工作量，也提高了螺纹加工效率和加工稳定性。