B類宏程序在數控車床加工梯形螺紋中的應用

摘 要：螺紋是車削加工中常見的加工內容。數控車床的普及大大提高了螺紋的加工精度和生產效率，但對于大螺距的螺紋，由于螺旋槽比較深，車削螺紋時產生的切削力較大，易損壞刀具。通過用B類宏程序控制單一固定循環指令，采用分層斜進的加工方法，精確控制刀具每次車削螺紋起刀點的位置和切削深度，減小了作用在刀具上的切削力，當切削深度到達終點后，可控制刀具只車削螺旋槽側面，直至中徑尺寸符合要求。

關鍵詞：數控車床 宏程序 梯形螺紋 程序參數化

數控車床在制造業中的廣泛應用，不僅減小了車工操作者的勞動強度，而且大大提高了零部件的加工精度和生產效率。但是，對于大螺距或者大導程的螺紋，例如梯形螺紋的加工和蝸桿的加工，如果簡單的使用螺紋加工指令，由于切削力大，容易損壞刀具和工件。如果能精確控制刀具切深，可有效地解決這一難題。

一、工藝分析

梯形螺紋由于螺旋槽較深，切削力較大，通常采用一夾一頂的裝夾方式。圖1中梯形螺紋部分較短，剛性好，采用三爪卡盤夾持，伸出卡盤的長度應略大于50mm，以刀架或刀具與卡盤不發生干涉為宜，采用一把高速鋼車刀分粗精車完成。

梯形螺紋的牙型高為3.5mm，螺旋槽較深，車削時刀具受力較大，易產生扎刀現象，如何降低刀具受力成為車削成功的關鍵。

采用G92指令直進法進刀，車刀的三個切削刃都參加切削，隨著切削深度的加大，切削力也不斷增大，易損壞刀具。采用G76指令斜進法進刀，刀具每次切削時僅有二個切削刃參加切削，減小了作用在刀具上的切削力。但對于大螺距的螺紋，由于螺旋槽深度大，刀具在到達一定深度時，切削力仍然很大，也易損壞刀具。采用斜進法分層車削，如圖2所示，刀具在同一切削深度上，切削完一層后，再切第二層，即便是螺旋槽很深，而每次作用在刀具上的切削力并不大，可有效解決車削大螺距螺紋時刀具受力過大的問題。

二、加工準備

1.參數計算

2.刃磨刀具

刃磨螺紋刀具符合參數要求，如圖3所示，刀頭寬度小于牙槽底寬，一般為牙槽底寬的2/3，這里取1.5mm。

三、設計程序

編程坐標系零設在工件右端面中心處。下面僅介紹螺紋部分的加工程序，該程序采用分層斜進等切深的加工方法，采用循環語句，雙層嵌套使用，一層循環控制徑向切削的層數，一層循環控制每層切削的刀數。適用于數控車FANUC Series 0i Mate-TD系統。

O1234；

M03 S100 T0101；

G00 X100 Z100；

#1=6； 螺距6mm

#2=0.5； 牙頂間隙0.5mm

#3=1.5； 刀頭寬1.5mm

#4=40； 公稱直徑為40mm

#5=0.5； 徑向每層切深為0.5mm

#6=0.2； 軸向進刀每層切削量0.2mm

#7=45； 螺紋部分長度

#8=10； 軸向起刀點

#9=#1-0.366*#1； 外圓處牙槽寬

#10=0.366*#1-0.536*#2； 牙槽底寬

#11=0.5#1+#2； 牙型高

#12=#4-2*#11； 牙底直徑

#13=2*#5*TAN[15]； 徑向每層之間的螺旋槽寬度差

#15=#9-#3-#13； 第一層螺旋槽槽軸向總切削量

#17=#4-2*#5； 第一層牙槽底的直徑

#19=#8； 切螺紋時的軸向起刀點

WHILE[#17GE#12] DO 1； 當刀尖坐標大于等于牙底

直徑時執行DO1至END1之間

#20=0； 每次軸向起刀點的變化量

WHILE[#20LE#15] DO 2； 當起刀點的軸向變化量小

于等于牙槽軸向切削量時，

執行DO2至END2之間的程序

段，否則跳出此循環

G00 X[#4+5] Z[#19-#20]；刀尖到達起刀點

G92 X[#17] Z[-#7] F#1； 切削螺紋

#20=#20+#6； 軸向起刀點遞減0.2mm

END 2；

#15=#15-#13； 每層螺旋槽的軸向切削余量

遞減

#17=#17-2*#5； 牙槽底直徑遞減2倍的層深

#19=#19-#5*TAN[15]； 切削每層牙槽時起刀點遞減

END 1；

N1 M03 S100 T0101；

G00 X[#4+5] Z[#8-#11*TAN[15]]； 精車牙槽右側面

起刀點

G92 X[#12] Z[-#7] F#1； 精車牙槽右側面

G00 X[#4+5] Z[#8-#11*TAN[15]-#10+#3]； 精車牙槽

左側面的起刀點

G92 X[#12] Z[-#7] F#1； 精車牙槽左側面

G00 X100 Z100； 刀具遠離工件

M05； 主軸停

M00； 程序暫停。此時可測量螺紋中經

尺寸，若尺寸不合格，則調整刀

具磨耗，按循環啟動鍵繼續加

工；若尺寸合格按“reset”鍵

終止程序

GOTO 1； 程序跳轉至N1段執行

M30 ； 程序結束

用此方法加工梯形螺紋和蝸桿，比采用普通的程序指令G92、G76等方法編程，產生的切削力小，不易出現因切削力過大而損壞刀具的現象。本程序已經參數化，工件尺寸變化后，按照注釋調整#1至#8的變量賦值，即可實現再次加工。

（作者單位：許昌技師學院）