梯形螺纹数控车削编程与加工研究
2016-10-21王恒厂刘源王万里
王恒厂 刘源 王万里
摘 要：对比普通车床加工梯形螺纹的工艺方法和数控车宏程序编程特点，应用宏程序中的变量运算、逻辑运算和条件转移，用分层切削方法，分粗车和精车对梯形螺纹分别编程，解决现有梯形螺纹宏程序粗车、精车不分的编程方式，与现有编程方法相比，此方法为达到高效、稳定地车削梯形螺纹提供参考。
关键词：梯形螺纹;数控加工;分层法;精加工
1 梯形螺纹加工工艺分析
常用梯形螺纹车削方法如图1所示，a直进法适合用螺纹加工指令G32、G92编程，该方法梯形螺纹车刀的前、左、右三面切削，刀头部分切削力受力较大，而且排屑困难，刀尖磨损严重，产生“扎刀”现象，适合小螺距螺纹加工;b斜进式方法螺纹车刀沿牙型角方向斜向、间歇进给至牙底，车刀单刃切削，G76指令编程使用较多;c交错式车削加工是最常用的方法，该方法刀具左右两切削刃磨损、受力均匀，牙形正确，牙根清晰。此法适用于加工螺距较大的螺纹。
2 梯形螺纹宏程序编程
如图2所示梯形螺纹加工图，查阅现资料中，无论用螺纹加工指令（G92、G32、G76）编程还是宏程序编程，都极少用粗加工和精加工分开编程，因为螺纹加工指令不能单独实现精加工，宏程序编程计算比较麻烦，但是梯形螺纹加工不可能一次精车就能够达到尺寸要求，往往需要3-5次精加工才能达到合格要求，因此每次精车都要重复执行粗车的指令或语句，增加了辅助时间。现以交错式分层切削方式，以粗车和精车分别对图2编程。
首先计算梯形螺纹各部分尺寸，依据表1，计算如下：
螺纹大径d=36;
螺纹中径d2=d-0.5P=36-3=33mm，查表确定其公差，故d2=33;
螺纹牙高h3=0.5P+ac=3.5mm;
螺纹小径d3=d-2h3=29mm，查表确定其公差，故d3=29;
螺纹牙顶宽f=0.366P=2.196mm
螺纹牙底宽W=0.366P-0.536ac=2.196-0.268=1.928mm
梯形螺纹刀刀头宽b=1.8mm。
粗、精加工程序如下：
粗车
O0001;（程序名）
N1;
T0101;（1号梯形螺纹螺纹刀具）
M3 S80;（正转80r/min）
G0 X38 Z12; （起刀点）
#1=0.8;（初始第一刀深度）
#5=36;（被车工件的初始直径）
#6=15;（导入空刀量）
#7=-40;（螺纹长度）
N10 #8=TAN[15]*3.5-TAN[15]*#1;（Z向借刀距离）
G0 [#5-2*#1] Z[#6-#8];（Z向左借刀）
G32 Z[#7-6] F6;（车左侧螺纹）
G0 X40;（退刀）
Z[#6+#8];（Z向右借刀）
G0 X[#5-2*#1];（X切削深度）
G32 Z[#7-6] F6;（Z向右借刀）
G0 X40;（退刀）
#5=#5-#1;（被车工件的直径减小量）
#1=#1-0.1;（调整切削深度）
IF[#5 GE 32.5] GOTO10;（条件判断是否小于等于32.5）
G0 X100 Z100;（返回换刀点）
M00;（暂停）
N2;精车
T0101;（1号梯形螺纹螺纹刀具）
M3 S60;（正转60r/min）
G0 X38 Z12; （起刀点）
#1=0.1;（初始第一刀深度）
#5=36;（被车工件的初始直径）
#6=15;（导入空刀量）
#7=-40;（螺纹长度）
N10 #8=TAN[15]*3.5-TAN[15]*#1;（Z向借刀距離）
G0 [#5-2*#1] Z[#6-#8];（Z向左借刀）
G32 Z[#7-6] F6;（车左侧螺纹）
G0 X40;（退刀）
Z[#6+#8];（Z向右借刀）
G0 X[#5-2*#1];（X切削深度）
G32 Z[#7-6] F6;（Z向右借刀）
G0 X40;（退刀）
#5=#5-#1;（减小被车工件的直径）
IF[#5 GE 29] GOTO10;（条件判断是否小于等于29）
G0 X100 Z100;（返回换刀点）
M05;（停主轴）
M30;（结束程序）
上述程序执行一次粗、精车后，螺纹尺寸仍有余量，可以从程序N2开始执行，只执行精车加工。
3 结束语
采用粗加工和精加工分别编程，使得梯形螺纹车削时，粗加工吃刀深，走刀快，去除材料余量大，节省时间。精加工从粗加工后的精加工余量开始，可以频繁多次重复精车，避免二次精车再次重复粗车路径，这样一次粗车，完成多余材料去除，提高生产效率，降低刀具磨损。
参考文献
[1]王思忠，刘锦武.宏程序在梯形螺纹加工中的巧妙应用[J].自动化与控制，2013，5：63-65.
[2]单小明，马文丽.基于宏程序的梯形螺纹加工[J].科技创新导报，2010，11：116-117.
[3]马汉伟，张绍杰.用宏程序在数控车床上加工大螺距梯形螺纹[J].科教文汇，2010，3（下）：65-66.
作者简介：王恒厂（1971，5-），男，山东临沂人，硕士研究生，工程师，已发表文章6篇，主要研究方向：CAD/CAM。
