应用宏程序加工变螺距螺纹

时间：2022-10-05 21:08:48 硕士毕业论文我要投稿

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应用宏程序加工变螺距螺纹

　　应用宏程序加工变螺距螺纹【1】

　　摘要：传统的加工螺纹工艺很难完成变螺距螺纹的加工。本文通过具体实例程序，浅谈通过数控车床编制宏程序加工变螺距螺纹的方法，第一步完成牙变槽不变螺纹加工，第二步完成槽变牙不变的变螺距螺纹的加工。

　　关键词：变螺距螺纹牙变槽不变槽变牙不变

　　变螺距螺纹螺距有规律地增大或减小，一般应用在饮料灌装机械、塑料机械、饲料机械上，特点是加工难度较大，在普通车床上很难加工，在数控车床上虽然借助CAM软件来完成是可行的，但编程效率较低，通过宏程序来加工变螺距螺纹效率较高。本文通过具体实例程序，来讲解如何利用宏程序车削牙变槽不变与槽变牙不变两种不同结构形式的变螺距螺纹。

　　一、牙宽变槽宽不变螺纹

　　指令格式：

　　G32 X_____ W_____ F_____

　　x、z为绝对值编程时，有效螺纹终点在工件坐标系中的坐标;指令中用f为所加工变螺距螺纹的初始螺距;W指工件旋转一圈后刀具移动的距离。

　　零件为矩形螺纹，采用3mm切断刀直接加工，零件上第一螺距为8mm、第二螺距是10mm、第三螺距是12mm，每次螺距的变化量是2mm，根据螺距变化的特点相对应的每一次的移动量是W-8、W-10、W-12。完成螺距变化的这种切削，就是采用如下原理编写，如图1所示。

　　01;

　　G99 G97 G40 T0101; (选用3mm切槽刀)

　　M03 S400; (转速为400r/min 速度不能高)

　　G0 X42 Z5;

　　#1=0;

　　N1 G0X50Z5; (定位点)

　　X[40-#1]; (刀具每次下刀深度)

　　G32 Z0 F6; (P为6mm切到端面)

　　G32 W-8 F8; (P为8mm Z轴增量为8)

　　G32 W-10 F10; (P为10mm Z轴增量为10)

　　G32 W-12 F12; (P为12mm Z轴增量为12)

　　G32 W-10 F12; (P为14mm Z轴增量为10)

　　G0X50; (退刀)

　　Z5; (返回定位点)

　　#1=#1+0.1; (每次增量为0.1mm)

　　IF[#1LE3]GOTO1; (如果剩余牙高≤3，则转移到N1程序段)

　　G0X100 Z100; (返回安全点)

　　M30;

　　二、牙宽不变槽宽变螺纹

　　牙宽不变槽宽变螺纹是在牙宽变槽宽不变螺纹基础上进行切削，将多余的余量切除。通过CAD绘图将改变后的螺距计算出来，再进行编制改变后的螺距，改变后第一螺距为8mm、第二螺距也是8mm、第三螺距是10mm等，通过循环切削每次下刀0.1mm，就完成了变螺距的车削。如图2所示。

　　O2;

　　G99 G97 G40 T0101; (选用3mm切槽刀)

　　M03 S400; (转速为400r/min速度不能高)

　　G0 X42 Z5;

　　#1=0;

　　N1 G0X50Z5; (定位点)

　　X[40-#1]; (刀具每次下刀深度)

　　G32 Z0 F6; (P为6mm 切到端面)

　　G32 W-8 F8; (P为8mm Z轴增量为8)

　　G32 W-10 F10; (P为10mm Z轴增量为10)

　　G32 W-12 F12; (P为12mm Z轴增量为12)

　　G32 W-2 F14; (P为14mm Z轴增量为2)

　　G0X50; (退刀)

　　Z5; (返回定位点)

　　#1=#1+0.1; (每次增量为0.1mm)

　　IF[#1LE3]GOTO1;(若剩余牙高≤3mm，则转移到N1程序段)

　　G0X100 Z100; (返回安全点)

　　M30;

　　此方法已得到验证，且加工出的零件符合图样要求，效率较高。

　　利用宏程序加工几种特殊螺纹【2】

　　摘要 2010年第四届全国数控技能大赛如约而至，本人从第二届开始就一直参与这项赛事，深深感受到每届比赛对选手知识面的深度、知识深度、广度要求不断加大。从第一届的梯形螺纹配合到第二届的宏程序加工旋转椭圆，第三届正余弦曲线、蜗杆加工，再到今年的圆弧螺纹加工。

　　实际操作中，若对几种特殊类型螺纹用传统加工方法如直进法，斜进法，左右进法和分层进法进行加工，难以完成。本文针对这几种特殊螺纹，巧用宏程序编程加工，可在最短的时间里完成加工，方便在竞赛中熟练运用。

　　关键词数控;宏程序;螺纹;加工

　　2010年7月我作为参赛选手，参加了全国第四届全国数控技能大赛广东省省属技校数控车床教师组的选拔。记得在6月份广州市技工院校职业技能竞赛样题中，有一个圆弧螺纹加工的题目，一般传统加工螺纹方法有：直进法，斜进法，左右进法和分层进法。

　　由于螺纹的形状是圆弧形的，圆弧半径为R4.5，在传统的加工方法中，例如用直进法(又称成形法)车削普通螺纹时，车刀不向左右“赶刀”，只由中滑板作横向进给，逐步切进，使螺纹直接成形，操作简单，能保证牙型清晰，其轴向切削分力在加工中互相抵消，使压型误差减小。

　　但是用这个方法加工圆弧型的牙型，圆弧面很难保证顺滑，而且圆弧切削刃同时参与切削，排屑困难，总切削力和径向切削力增大，受力和受热严重，刀尖容易磨损。而比赛是一个选手综合素质的体现，不仅要求过硬的操作技术，果断的判断思维，还必须有与时间竞赛的意识;不仅要有高质量的刀具，还要有所在单位强有力的资金

　　支持等等。

　　笔者经过不断尝试，总结出方便快捷、高质高效解决圆弧螺纹加工的办法：利用宏程序用变量的形式编写出加工圆弧螺纹轨迹的程序，用起始点和终点坐标控制轨迹，利用坐标偏移法用35°尖刀进行加工。

　　图1 图2

　　1 螺纹的圆弧半径为R4.5，螺距为10mm，如图1

　　在比赛过程中，一般很少有选手会配备R3以上的圆弧刀具，原因一：在使用圆弧刀具加工过程中刀具与工件接触面积大，切削力大，很有可能会造成工件报废，甚至出现工件飞脱造成危险;原因二：用圆弧刀具加工无法保证表面粗糙度。

　　而利用宏程序编程加工这种大螺距特殊螺纹，可以减少切削力，缩短加工时间，提高工作效率，能更好地保证加工尺寸，得到更好的表面粗糙度。

　　说明：采用R0.4的尖刀，利用刀具圆心编程。

　　加工程序

　　O0001

　　T0101 调用一号刀具R0.4尖刀

　　G99 G0 X150 Z150 定位

　　M03 S700 主轴正转，转速700

　　G0 X85 Z2 定位到起点

　　#1=-20 赋值

　　WHILE[#1GE-160]DO1 条件循环

　　#2=SIN[#1]*4.1 用角度编圆方程X方向半径4.1(圆弧R4.5减刀尖圆弧0.4)

　　#3=COS[#1]*4.1 用角度编圆方程Z方向半径4.1(圆弧R4.5减刀尖圆弧0.4)

　　#4=#2*2+77 定义圆心与编程原点的距离X方向

　　#5=#3+2 定义圆心与编程原点的距离Z方向

　　G0 X#4 Z#5 坐标定位

　　G32 Z-48 F10 螺纹切削

　　#1=#1-1 变量定义

　　G0 X85 退刀

　　G0 Z2 退刀

　　END1 条件循环结束

　　G0 X150 Z150 退刀

　　M30 程序结束

　　2 在圆弧面上进行圆弧螺纹加工，如图2。

　　说明：采用R1.5的圆弧刀具，利用刀具圆心进行编程，沿着R1.5圆周走刀。

　　加工程序

　　O0010

　　T0101

　　G99 G0 X150 Z150

　　M03 S700

　　G0 X90 Z6

　　#1=0

　　WHILE[#1GE-180]DO1

　　#2=SIN[#1]*1.5

　　#3=COS[#1]*1.5

　　#4=#2*2+76.08

　　#5=#3+6

　　G0 X#4 Z#5

　　#1=#1-4

　　#6=73.536

　　WHILE[#6LE106.46]DO2

　　#7=SIN[#6]*60

　　#8=COS[#6]*60

　　#9=[#7+#2]*2-39

　　#10=[#8+#3]-11

　　G32 X#9 Z#10 F7.5

　　#6=#6+5

　　END2

　　G0 X90

　　END1

　　G0 X150

　　Z150

　　M30

　　3 在锥面上进行锥螺纹加工，如图3

　　首先把零件外形尺寸加工完成，接着就利用对中尖刀进行加工。(加了刀尖圆弧补偿0.5)第二段减了0.5，第三段跟着偏移。起点延长10mm，终点延长4mm。

　　图3

　　说明：采用35度对中刀，改刀补分层加工。

　　加工程序

　　T0202

　　G0 X150 Z150

　　M3 S500

　　G0 X85 Z10

　　#1=0

　　WHILE[#1GE-1.03]DO1

　　#2=#1/TAN[20]*2+48.72 　　#3=#1+10

　　G0 X#2 Z#3

　　G32 U32.02 W-44 F6

　　G0 X85

　　Z10

　　#1=#1-0.1

　　END1

　　#11=0

　　WHILE[#11GE-1.38]DO2

　　#12=#11*TAN[-20]*2+43.08

　　#13=#11+8.97

　　G0 X#12 Z#13

　　G32 U32.02 W-44 F6

　　G0 X85

　　Z10

　　#11=#11-0.15

　　END2

　　#21=0

　　WHILE[#21GE-1.34]DO3

　　#22=#21/TAN[-20]*2+44.09

　　#23=#21+7.59

　　G0 X#22 Z#23

　　G32 U32.02 W-44 F6

　　G0 X85

　　Z10

　　#21=#21-0.1

　　END3

　　G0 X150

　　Z150

　　M30

　　4 在椭圆面上进行圆弧螺纹加工，如图4

　　图4

　　说明：采用R3圆弧刀，因为进、退刀都没有进退刀槽所以采用螺旋进退刀方式。

　　加工程序

　　T0101

　　G99 G0 X150 Z150

　　M03 S700

　　G0 X52 Z10

　　#1=19

　　WHILE[#1LE129.5]DO1

　　#2=SIN[#1]*22.5

　　#3=COS[#1]*55

　　#4=#2*2

　　#5=#3-55

　　G32 X#4 Z#5 F12

　　#1=#1+5

　　G32 X52 F12

　　G0 Z10

　　END1

　　G0 X150 Z150

　　M30

　　特别注意，在以上四种典型的特殊螺纹加工过程中，由于螺距较大，有些数控车床可能对最高切削速度有限制，所以使转速受到一定约束。但是我们可以通过修改车床相关参数提高切削速度。例如在广州数控GSK980TDa的数控车床系统中，可以设置27号系统参数为8000(一般默认设置为5000)。

　　随着数控加工技术不断发展，可能会有更好的特殊螺纹加工方法。本文所提出的方法仅供参考，在实践应用中，由于存在机械损耗、振动、伺服系统定位精度等各种因素，仍存在少许误差，只要精车余量稍留多些就可修正。

　　在修改参数值时，要注意螺纹切削中各轴指数加减速的下限值的设置。在不同数控系统和不同数控机床中，其软件设计升降速规律不同，参数设置也会有所不同，这就需要另行处理、解决才能达到最佳的效果。

　　参考文献

　　[1]沈建峰，朱勤蕙主编.数控加工生产实例.北京：化学工业出版社出版，2007，1.

　　[2]全国数控培训网络天津分中心.数控编程.北京：机械工业出版社，1997，3.

　　[3]唐应谦主编.数控加工工艺学.北京：中国劳动社会保障出版社，2000，5.

　　[4]数控加工技师手册.北京：机械工业出版社，2005，4.

　　巧用宏程序编程加工非标梯形螺纹【3】

　　摘要：加工螺纹一般采用成型刀具，非标准螺纹加工往往需要定制刀具。这不但增加了加工的成本，而且由于刀具的误差造成螺纹牙型不正确。在此巧妙应用宏程序就能够很好地弥补不足，收到事半功倍的效果。

　　关键词：螺纹加工非标梯形螺纹宏程序进刀方法

　　螺纹加工是机械加工中最常见的加工类型之一，在数控机床正在革命性普及的今天，在数控车床上加工螺纹正越来越多地被使用。要高质量、高效率地加工螺纹，正确合理地使用数控车削加工螺纹的方法就变得至为关键。

　　而三角螺纹、梯形螺纹现在在加工方面的应用就已经非常广泛。我就借助于宏程序中变量的使用，从编程加工方面探讨了数控车削非标梯形螺纹的方法。

　　一、螺纹车削指令分析

　　螺纹编程指令主要有三个，适用在不同情形当中。

　　1.单刀螺纹切削指令

　　格式：G32 X_ Z_ F_;

　　其中X、Z为螺纹切削终点的坐标值，F为螺纹的导程。

　　其加工轨迹如图1。

　　2.简单循环螺纹切削指令

　　格式：G92 X_ Z_ F_;

　　指令中X、Z、F的含义与G32的相同。

　　其加工轨迹如下图。

　　G92循环轨迹

　　3.复合循环螺纹切削指令G76

　　格式：G76 P(m)(r)(a) Q(△dmin) R(d)

　　G76 X(u) Z(w) R(i) P(k) Q(△d) F(f)

　　指令中m:精加工重复次数(1至99)(用两位数表示如02)

　　r:螺纹尾端倒角值(用两位数表示0―99L如1.2L为12(L为导程))

　　a:螺纹牙型角，可选择80度、60度、55度、30度、29度、0度，用2位数指定。

　　△dmin:最小一次吃刀量单位是微米(最小切削深度)(数字后不准加小数点)。

　　d：最后一次吃刀量单位是微米(数字后不准加小数点)。

　　X、Z坐标：最后一刀螺纹切削的终点坐标。

　　i:螺纹部分的半径差，如果i=0，即为直线螺纹切削。

　　k:螺纹牙型角高度=0.5413P(单位是微米)，这个值在X方向用半径值指定。

　　△d:第一次的切削深度或叫吃刀量(单位是微米)。

　　F：螺纹的导程。

　　其轨迹如下图。

　　螺纹切削循环指令G76轨迹 G76循环单边切削及其参数

　　二、螺纹车削进刀方法分析

　　螺纹车削的进刀方法有许多种，但在数控车削中一般使用的就只有直进法和斜进法两种。

　　1.直进法

　　车螺纹时在每次往复行程中，车刀作X向进刀，车刀两侧刃同时参加切削，经多次行程把螺纹车好的方法。此种方法的特点是操作简单，但容易产生扎刀现象，只适用于螺距较小的螺纹。指令G32和G92就是采用的这种方法。

　　2.斜进法

　　在螺纹切削的每次行程中，车刀同时作X向和Z向单侧进刀，车刀单侧刃参加切削，多次往复把螺纹车好的方法。此种方法的特点是计算复杂，但其只用单刃切削，不易扎刀，适用于螺距较大的螺纹。指令G76就是采用的这种方法。

　　三、编程思路

　　非标准梯形螺纹具有梯形螺纹加工的共性，即牙型深、导程大，也有其个性，即牙型角是非常规的。因此可以利用宏程序适应变化的特点来解决这个问题，也就是借鉴G76指令的思路，斜向进刀可以避免车刀两侧刃都参加切削，同时沿着牙侧斜进又能保证螺纹牙型角的正确。

　　四、编程实例

　　在本例中出现的是牙型角为45°的非标准的螺纹，要加工此类螺纹首先让人想到的就是成型加工法即使用45°的螺纹成型刀。而我现选用30°梯形螺纹车刀，刀头宽度取大于槽底宽的1/2小于槽底宽，设为a，使用宏程序编程采用左右斜进法进刀。

　　其轨迹如下图。

　　右侧斜向进刀轨迹左侧斜向进刀轨迹

　　程序如下：

　　O2011;

　　T0101;

　　M03 S200;

　　#1=0.1; #1为右向X轴进刀量

　　N1 G00 X94 Z4;

　　#2=#1*TAN22.5;#2为右向Z轴每次移动量

　　G00 X[92-#1*2] W-#2;

　　G32 Z-47 F8;

　　G00 X94;

　　#1=#1+0.1;

　　IF[#1LT4]GOTO1;

　　#3=0.1; #3为左向X轴进刀量

　　N2 G00 X94 Z[6.55+a];

　　#4=#3*TAN22.5; #4为左向Z轴每次移动量

　　G00 X[92-#3*2]W#4;

　　G32 Z-47 F8;

　　G00 X94;

　　#3=#3+0.1;

　　IF [#3LT4] GOTO2;

　　G00 X100 Z100;

　　M05;

　　M30;

　　此种方法就类似于G76的斜进法，但G76只能沿右侧斜进，而在本例中既使用G76右侧斜进的原理，又考虑左侧由于刀具牙型角不够也用斜进法来加工完成。这当中#1和#3的每次进给量可以控制螺纹左右侧表面的形状精度，在实例中选用的每次进给量为0.1，如果要求精度更高，就可以将其改小，但要注意不能太小，否则会影响系统计算时间和效率。

　　参考文献：

　　[1]王公安.车工工艺学[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2005.6(第四版).

　　[2]沈建峰.数控车床编程与操作系统集锦(数控加工类)[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2008.6.

　　[3]孔春艳.螺纹数控车削编程方法的研究[J].工具技术，2008，VOL42.

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