数控车床加工梯形螺纹B类宏程序的设计

陈发金

摘要：梯形螺纹作为传动性螺纹，承载能力较强，传动效率较高，主要用于各类机械设备上传递运动和动力。作为传动零件，精度要求较高，加工制造难度较大，在传统的普通车床上加工，劳动强度较高，加工效率较低，精度很难保证。随着数控技术的发展越来成熟，CAM软件和B类宏程序应用越来越广泛，目前梯形螺纹主要通过宏指令在数控车床上加工，加工速度快，精度容易保证，加工效率较高;本文主要通过作者实践应用总结，以FANUC 0I-MATE-TD系统为例，利用B类宏指令对梯形螺纹进行程序设计。

关键词：梯形螺纹;B类宏程序;数控车床

中图分类号：TH16 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2019）12-0016-02

1 梯形螺纹的相关知识

1.1 梯形螺纹的应用及分类

梯形螺纹作为一种传动螺纹，主要应用于各类机械传动机构。例如铣床、车床、磨床和刨床的丝杠等。目前梯形螺纹按照牙型来分有两种梯形螺纹，一种是公制梯形螺纹，牙型角为30°，主要在国内一些机械中使用。另一种英制梯形螺纹，牙型角为29°，主要在国外一些机械中使用。

1.2 梯形螺纹的标记

梯形螺纹的标记由螺纹代号、公称直径、螺距、公差带代号、旋合长度等组成。左旋为LH，右旋不不作标记，公差带代号只标注中径公差带，如6H、6e，外梯形螺纹为小写，内梯形螺纹为大写。

例如：Tr40×6—7e

Tr表示梯形螺纹代号，40为公称直径40mm，螺距为6mm，中径公差带代号为e，等级为7级。

2 梯形螺纹加工方法分析

2.1 在传统的普通车床加工

普通车床加工梯形螺纹主要有直进法、斜进法和左右切削方法三种方法，其中前两种方法适合螺距较小的梯形螺纹加工，对于大螺距的梯形螺纹，由于切削深度较深，为避免扎刀现象，须采用左右切削法。由于切削速度较低，精度要求较高，对操作者水平要求较高，不仅能操车床，而且会手工刃磨高速钢车刀，使劳动者劳动强度较高，不利于批量生产[1]。

2.2 用宏指令在数控车床加工

根据普通车床加工梯形螺纹的工作原理，通过对梯形螺纹参数分析、三角函数计算和坐标点计算，采用B类宏程序嵌套编程，实现了刀具左右切削循环加工。其加工特点：每次的切削用量可以通过程序设计，不易扎刀;刀片标准化程度高，采用三用涂层硬质合金刀片，耐磨性、刚性和抗冲击强较好，由于整个加工过程由程序控制，工作强度较低。易实现批量生产。

3 宏程序的应用

本文以 FANUC-0i-mateTD数控系统为例，对梯形螺纹轴Tr40×6-7e进行宏程序设计编程。

3.1 螺纹指令选择

FANUC系统螺纹加工指令主要有G32、G76、G92指令，其中G76属于复合循环指令，不适合宏程序编程。G32指令属于单步指令，编程较为繁琐，因此，本文选择G92指令进行螺纹编程，G92循环螺纹指令采用直进法，能优化梯形螺纹加工程序。

G92指令格式：G92 X（U）__ Z（W）__ F___;

参数含义：

（1）其中X为螺纹切削终点X方向上绝对坐标值，单位为mm;

（2）其中Z为螺纹切削终点Z方向上绝对坐标值，单位为mm;

（3）其中U、W为螺纹切削终点X和Z方向相对坐标值，单位为mm;

（4）F为螺纹的螺距，单位为mm;

3.2 梯形螺纹基本参数

如图1所示。

（1）梯形螺纹牙高h3计算公式：h3=0.5×p+ac;h3=0.5×p+ac=0.5×6+0.5=3.5（mm）

（2）梯形螺纹中径d2计算公式：d2=d-0.5×p;d2=d-0.5×p=40-0.5×6=37（mm）

（3）梯形螺纹底径d3计算公式：d3=d-2×h3;d3=d-2×h3=40-2×3.5=33（mm）

（4）三针测量读数值计算公式：M=d2+4.864×Dd-1.8666×p;M=d2+4.864×Dd-1.8666×p=37+4.864×3.1-1.866×6= 40.882（mm）[2]

3.3 宏程序程序的編制

3.3.1 采用用左右切削方法进行编程

G99 G21 G97 G40M03 S500; （设定加工速度为500r/min）

T0101;                   （螺距为6mm刀）

G00 X42 Z10;             （设定螺纹定位点）

#2=0;                    （#2初始设定为0）

N1 #3=0.94-#2×TAN[15];  （左右偏移值）

G00 X42 Z[10-#3];        （左定位点）

G92 X[40-2×#2] Z-40 F6; （切削加工螺纹）

G00 X42 Z [10+#3];        （右定位点）

G92 X[40-2×#2] Z-40 F6; （切削加工螺纹）

#2=#2+0.1;              （递增值0.1）

IF[#12LE3.5]GOTO1;      （條件语句段）

G0X100 Z100;            （返回换刀点）

M30;                  （程序结束）

3.3.2 采用用斜进法进行编程

G99 G21 G97 G40M03 S500; （设定加工速度为500r/min）

T0101;                   （螺距为6mm刀））

G00 X42 Z10;               （设定螺纹定位点）

#2=0;                     （#2初始设定为0）

N1 G0 X42 Z5              （左定位点）

G92 X[40-2×#2] Z-40 F6;  （切削加工螺纹）

G00 X342 Z5.05;            （右定位点）

G92 X[40-2×#2] Z-40 F6;  （切削加工螺纹）

#2=#2+0.1;               （每次增量为0.1mm）

IF[#12LE3.5]GOTO1;       （如果剩余牙高≦3.5，则转移到N1程序段）

G0X100 Z100;             （返回换刀点）

M30;                    （程序结束）

在数控车床上加工梯形螺纹的方法很多，由软件编程和手动宏程序编程，本文只对手动宏程序编程方法进行阐述，在FANUC-0i-mateTD系统上采用了左右切削法和斜进法两种方法进行程序设计，程序简洁、编程灵活，效率较高，并在长期实训和比赛过程中得到广泛运用，加工质量较好，效率较高。

参考文献

[1] 王祖锋.用宏4程序加工梯形螺纹[J].数字技术与应用，2012（04）：68-69.

[2] 单小明.基于宏程序的梯形螺纹加工[J].科技创新导报，2010（11）：116.

The Design of  Macro Program for Machining Trapezoidal Thread with NC Lathe

CHEN Fa-jin

（Lianyungang Secondary Vocational School of  Jiangsu Province， Lianyungang  Jiangsu  222000）

Abstract：As a driving thread， trapezoidal thread has strong bearing capacity and high transmission efficiency， which is mainly used to transmit motion and power on various mechanical equipment. As a transmission part， it has high precision requirements and is difficult to process and manufacture. When it is processed on the traditional ordinary lathe， the labor intensity is high， the processing efficiency is low， and the precision is difficult to guarantee. With the development of numerical control technology， CAM software and class B macro program are more and more widely used. At present， trapezoidal thread is mainly processed on the numerical control lathe through macro instructions， with fast processing speed， easy to ensure accuracy and high processing efficiency. This paper mainly summarizes the practical application of the author， taking FANUC 0i-mate-td system as an example， using class B macro instructions to program trapezoidal thread.

Key words：Trapezoidal thread; class B macro program; CNC lathe