正弦線螺紋的車削加工*

楊 羊

(1.江蘇聯合職業技術學院 鹽城機電分院，江蘇 鹽城 224000;2.江蘇省鹽城機電高等職業技術學校，江蘇 鹽城 224000)

1 前言

目前，數控車床加工普通的螺紋和規則的曲線都比較統一，也相對比較簡單，如圓弧的加工直接有G02、G03指令來編程加工，普通的三角螺紋、梯形螺紋等的編程加工指令有G76、G32、G92等。而正弦線等非規則曲線的編程根據所選系統、加工工藝的不同，所使用的編程方法也各不相同。機床數控系統本身不存在直接加工正弦曲線螺紋的G指令，使編程難度大大增加。另外在實際加工中還要考慮參數的調整將是非常困難的，而這些變量的參數直接影響著加工的效率以及質量，也很容易產生過切現象。而且以非規則曲線形成的螺紋的加工更是難上加難，下面筆者根據技能大賽訓練中的加工經驗以及相關資料，總結出使用宏程序編程在FANUC0iMate—TC數控系統的數控車床上車削正弦線螺紋。

2 正弦線的標準方程

正弦線的大小由它的周期決定，如圖1所示，就是由兩個周期組成，總角度為720°。正弦線在加工時是將該段曲線分成若干段，利用直線擬合而成。

圖1 正弦線l

3 零件圖樣

圖2是技能訓練練習中小件的零件圖，零件內外形都需要加工，外形主要由正弦線螺紋，寬槽和兩個R2.5凹圓弧，內形是螺距為6mm，底徑為36mm的梯形螺紋。本文就以該正弦線螺紋為例來介紹編程加工的方法。

圖2 正弦線螺紋軸

4 螺紋的常規加工方法

在法拉克系統中，螺紋的常規加工方法是利用G76螺紋復合循環指令自動分層切削或者利用單行程指令G32來分層切削。如上圖所示的正弦線螺紋的加工指令依然是用上述螺紋指令，只是加工出的螺紋線路是按照正弦線的走向來定，就需要在編程時既要加工出螺紋，又要形成正弦線線路。

5 刀具的選擇

粗加工刀具選擇對中尖刀，如圖3所示，角度30°，刀片選用涂層硬質合金材料。精加工時也選用對中尖刀，刀片選用陶瓷材料，為了減少對曲線輪廓形狀的影響，刀尖半徑選用0.2mm。為了保證在加工時，刀具后刀面不和正弦線的螺旋槽發生干涉現象，選用刀片的主后角為6～8°。

圖3 對中尖刀

6 宏程序編寫

(1)對圖2正弦螺紋線的分析

螺紋深度為2mm，小徑=44-4=40，螺距=6.28。曲線軌跡:正弦曲線X=SIN［Z］，變量范圍:Z［1.57～-1.57］，即圓心偏移X向上1mm(X+1)，則Z向右偏移1.57mm(Z+1.57)。

圖4 正弦線螺距、深度

(2)角度與弧度的轉換:角度=弧度×180/3.14。

(3)程序編寫

#1:基于小徑上的X方向的變量;

#2:正弦線螺紋Z方向的變量;

#3:正弦線Z方向的弧度值，根據刀尖圓弧半徑來設定初始數值;

#4:每刀X方向的進給量

%

O6002

M03S600T0202G99G40

G0Z10

X80

=1.56

#4=0.1(每刀進給深度)

WHILE［#3GE-1.57］DO1

#1=SIN［#3*180/3.14］+1(1為正弦線的振幅)

#2=#3+1.57

IF［#3LE-1.5］THEN#4=0.04(當深度到達一定程度時，減少刀具的每刀進給量，變量#4改為每刀下切深度0.04mm，保證刀具正常切削)

WHILE［#2GE0］DO2

G00Z［10+#2］

X［40+#1*2］

G32X［40+#1*2］Z-27F6.28(螺距為6.28)

G00X60

G00Z［10-#2］

X［40+#1*2］

G32X［40+#1*2］Z-27F6.28

G00X60

#2=#2-0.7

END2

#3=#3-#4

END1

G00X100

Z100

M05

M30

%

7 結語

對于圖2所示的特殊螺紋，要達到表面粗糙度在1.6通過選用圖3所示的刀具和針對粗、精加工采用不同材料的刀片，降低了學生在訓練中的磨刀強度，而且刀具的角度和強度也能適應高速的加工，從而能加工出圖中所要求的表面粗糙度為1.6的高要求。本文中采用的數控車床采用宏程序編程，通過宏變量的設定，條件語句的組合使用，與以前的程序相比，簡化了程序，縮短了加工時間，降低了比賽過程中學生的比賽強度。

［1］ 馬麗華，馬立克.數控編程與加工技術［M］.大連:大連理工出版社，2006.

［2］ 袁名偉，吳立國.數控車削大螺距螺桿的技術分析［J］.機械工程師，2005(3):32-33.

［3］ 王元生.數控車削正弦線螺紋用戶宏程序編程［J］.制造技術與機床，2009(6):83-84.