成組技術(shù)在數(shù)控車床上加工矩形螺紋的應(yīng)用

胡江平，李 杰

(1.黃石職業(yè)技術(shù)學(xué)院，黃石 435000；2.黃石三豐智能機(jī)械有限公司，黃石 435000)

0 引言

成組技術(shù)是適應(yīng)產(chǎn)品多樣化要求的一門科學(xué)技術(shù)，由于生產(chǎn)中許多事物是相似的，把相似的事物歸納成組，尋找解決這組問題的最優(yōu)方案，從而獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。對(duì)數(shù)控加工來說，成組技術(shù)就是根據(jù)被加工零件的幾何形狀、結(jié)構(gòu)及加工工藝的相似性進(jìn)行分組，同一組的零件可按照共同的工藝流程，簡單地改變程序，便能制造出某一零件族中的任何零件。

矩形螺紋牙型為正方形，牙型角α=0°，多用于傳力或螺旋傳動(dòng)中，其傳動(dòng)效率比其他螺紋高。例如風(fēng)動(dòng)設(shè)備、氣動(dòng)設(shè)備上的螺桿等都是矩形螺紋。由于螺距大，切削余量大，切削抗力大，所以加工難度大，往往需要分層車削和左右“趕刀”的方法來車削。如果每次車削都編寫程序，編程會(huì)變得很麻煩。特別是每刃磨或更換刀具，就需要根據(jù)不同的刀頭寬度。如圖2所示，修改整個(gè)程序，費(fèi)時(shí)費(fèi)力生產(chǎn)效率低下。

為適應(yīng)生產(chǎn)的需要，可以應(yīng)用成組技術(shù)編程，通過對(duì)零件圖紙的工藝分析與總結(jié)，找出程序中的共同點(diǎn)，制作成矩形螺紋編程的標(biāo)準(zhǔn)模板。在實(shí)際生產(chǎn)中直接套用模板，就可以正確、快速地完成新程序的編制，節(jié)省編程時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。

1 成組技術(shù)編程的工藝基礎(chǔ)

成組技術(shù)編程具有極好的易讀性和易修改性，編寫出的程序邏輯嚴(yán)密，通用性極強(qiáng)。程序里應(yīng)用了大量的編程技巧，如數(shù)學(xué)關(guān)系的表達(dá)，加工刀具的選擇，走刀方式的確定等，直接地體現(xiàn)編程者的工藝指導(dǎo)思想。

在湖北黃石三豐智能機(jī)械有限公司生產(chǎn)的鑿巖設(shè)備上，有批量的矩形螺紋加工（如圖1所示）。

圖1 矩形螺紋加工

圖2 不同刀頭寬度

1.1 螺紋切削方式的選擇

對(duì)于矩形螺紋，通常采用硬質(zhì)合金螺紋刀進(jìn)行高速車削。在矩形螺紋的如圖1所示生產(chǎn)中，通過研究，其加工路線相同，只是刀具的位置參數(shù)不同。車螺紋時(shí)，根據(jù)牙型高度分二層車削，同時(shí)把刀頭寬度4mm作為變量賦值，令#1=4，進(jìn)行邏輯運(yùn)算。讓車刀向左作微量移動(dòng)（俗稱借刀法或趕刀法），通過調(diào)用子程序的方法，經(jīng)幾次行程后把螺紋牙型車好。

1.2 各節(jié)點(diǎn)數(shù)值的計(jì)算

1.2.1 矩形螺紋各部分尺寸的計(jì)算

式中 t：螺距（毫米）；

α：牙頂寬（毫米）；

b：牙槽底寬（毫米）；

h1：牙型高度（毫米）；

d：螺紋外徑（毫米）；

d1：螺紋小徑（毫米）。

1.2.2 車螺紋時(shí)，Z向借刀量的計(jì)算

#2= b -#1

式中 #1為刀頭寬度（毫米）。

1.2.3 借刀車螺紋時(shí)，Z向加工起始點(diǎn)的計(jì)算

#3= t-#2

2 成組技術(shù)編程的的加工應(yīng)用

如圖1所示矩形螺紋加工程序01111（文件名）

程序正文 注釋說明

%1 (程序起始符)

T0202 (矩形螺紋刀)

M03 S400 (主軸轉(zhuǎn)速400r/min)

#1= 4 (刀頭寬度)

#2=5.04-#1 (車螺紋Z向借刀量)

#3=10-#2 (借刀車螺紋加工起始點(diǎn))

#4=49.8 (工件大徑)

#5=39.7 (螺紋小徑)

#6=#4-3 (調(diào)用2號(hào)程序車削螺紋的第一層深度)

G00 X56 Z10 (到螺紋外徑起始點(diǎn))

M98 P2 (調(diào)用2號(hào)子程序)

G00 X56 Z10 (到螺紋外徑起始點(diǎn))

M98 P3 (調(diào)用3號(hào)子程序)

G00 X56 Z[#3] (到借刀車螺紋加工起始點(diǎn))

M98 P2 (調(diào)用2號(hào)子程序)

G00 X56 Z[#3] (到借刀車螺紋加工起始點(diǎn))

M98 P3 (調(diào)用3號(hào)子程序)

G00 X200 Z[#1] (快速退刀)

M05 (主軸停轉(zhuǎn))

M30 (程序結(jié)束并復(fù)位)

%2 (2號(hào)子程序)

WHILE #4 GE #6 (用變量編程方式，循環(huán)車削螺紋第一層深度)

G82 X[#4] Z-58 F10

#4=#4-0.8

ENDW

%3 (3號(hào)子程序)

WHILE #6GE#5 (用變量編程方式，循環(huán)車削到螺紋的小徑)

G82 X[#6] Z-58 F10

#6=#6-0.5

ENDW

M99

換新刀，刀頭寬度若為“4.8mm”，將“#1=4”句中的“4”改為“4.8”。

刀具磨損后，刀頭寬度若為“3.67mm”，將“#1=4”句中的“4”改為“3.67”，其他方面不作修改，實(shí)現(xiàn)快速編程。

3 結(jié)束語

以上程序在配置華中世紀(jì)星HNC-21/22T系統(tǒng)的數(shù)控車床運(yùn)行通過。如果使用配置其他系統(tǒng)的數(shù)控車床，也只需要修改個(gè)別語句，矩形螺紋的編程模板即可使用。編程員根本無需觸動(dòng)程序本身，只需對(duì)刀頭寬度所對(duì)應(yīng)的變量作簡單調(diào)整，就能迅速的將程序調(diào)整到最優(yōu)化的狀態(tài)，把編程人員從繁瑣的、大量重復(fù)性的編程工作中解脫出來，最大限度地提高生產(chǎn)效率。生產(chǎn)實(shí)踐表明，在數(shù)控車床上加工矩形螺紋應(yīng)用成組技術(shù)可以減少設(shè)計(jì)工作量，提高設(shè)計(jì)工作的標(biāo)準(zhǔn)化與合理化，縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間，有利于生產(chǎn)管理科學(xué)化。

[1] 曹作人.車工技師手冊(cè)[M].北京:宇航出版社,2007.

[2] 劉萬菊.數(shù)控加工工藝及編程[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2007.

[3] 胡濤,朱國文.數(shù)控車床編程與操作基礎(chǔ)[M].武漢:華中科技大學(xué)出版社,2001.

[4] 唐國良.Cimatron數(shù)控編程與后置處理[M].北京:人民郵電出版社,2005.

[5] 張伯霖.高速切削技術(shù)及其應(yīng)用[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2002.