淺談變導(dǎo)程螺紋加工方法

陳進(jìn)斌

摘要：介紹在簡易數(shù)控車床上用程序量相對(duì)較少的宏程序指令加工可變導(dǎo)程螺紋的其中一種編程方法及過程。

關(guān)鍵詞：變導(dǎo)程螺紋 宏程序 編程方法

現(xiàn)在的變導(dǎo)程螺紋基本上都可以在數(shù)控車床上用G34指令來加工完成，但是G34指令的使用對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的要求較高，并且較多的方法中均采用子程序的加工方法，程序量相對(duì)還是較大，一旦尺寸變動(dòng)修改也較麻煩。在一些中小企業(yè)中，從成本方面考慮，經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床因具有價(jià)格低廉、操作使用方便等優(yōu)點(diǎn)，因此，企業(yè)較多的是購買“經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床”或普通車床改造為簡易型數(shù)控車床較簡單，所以簡易經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床在中小企業(yè)中占絕大多數(shù)。而這樣配置都是較低檔的數(shù)控系統(tǒng)上不具備直接通過指令來加工變導(dǎo)程螺紋的功能。下面結(jié)合本人經(jīng)驗(yàn)淺談一種配備FANUC系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床上用G32和G34的宏程序加工可變導(dǎo)程螺紋的編程方法及過程。

變導(dǎo)程螺紋根據(jù)其牙槽變化規(guī)律我們把它分為牙變槽不變（圖1）與槽變牙不變（圖2）兩種不同的結(jié)構(gòu)形式：牙變槽不變螺紋的加工相對(duì)比較簡單，主要是解決相鄰兩螺紋牙遞增或遞減變化；槽變牙不變螺紋除了要解決相鄰兩螺紋牙遞增或遞減變化外，在車削該螺紋的過程中還要使刀具牙型寬度均勻變大或變小才能完成加工，但是刀具在加工過程中是不可能改變寬度的，因此它的加工比較復(fù)雜。以下通過具體實(shí)例（圖2）程序，重點(diǎn)講解槽變牙不變結(jié)構(gòu)形式的兩種變螺距螺紋的編程方法及過程。

圖1 圖2

1 分析圖紙

①圖紙第一個(gè)螺距為5mm，并且k=1，所以螺距F=4（此為初始條件）。

②初始螺距F=4mm，螺紋端面在工件處為-5，則起刀點(diǎn)從-1開始。

③在初始螺距的基礎(chǔ)上每轉(zhuǎn)一圈螺距增加1mm。

④中止螺距為9mm（此為中止條件）。

⑤車完一層后要X向退刀到31mm，并Z向返回車削起點(diǎn)-1。

⑥X向初始值為30mm（大徑為初始條件）。

⑦X向中止值為24mm（小徑為中止條件）。

⑧每層X向進(jìn)刀增量設(shè)為每次進(jìn)刀0.1mm。

⑨每次Z向趕刀增量設(shè)為每次進(jìn)刀0.02mm。

在這一過程中要分析出哪些是變量，哪些是常量，哪些是初始條件，哪些是中止條件。

2 編程加工

2.1 用變導(dǎo)程螺紋的切削指令G34來編程加工。其指令格式為G34 X（U）_ Z（W）_ F_ K±_。其中“X、Z”為螺紋編程終點(diǎn)的X、Z向坐標(biāo)值；“U、W”是指螺紋編程終點(diǎn)相對(duì)編程起點(diǎn)的增量坐標(biāo)值，“F”是指螺紋的基本導(dǎo)程，“K”是指螺紋每導(dǎo)程的變化量。此程序中只有兩個(gè)變量：層與層之間的X值#1與刀具的偏移量#3。

過程描述：

螺紋車刀到達(dá)起刀點(diǎn)（螺紋車削起點(diǎn)），X向進(jìn)刀至30mm處，此時(shí)螺距為初始值4mm，開始螺紋車削，當(dāng)工件轉(zhuǎn)過一周后刀具前進(jìn)4mm，此時(shí)螺距增至5mm，當(dāng)工件再轉(zhuǎn)過一周后刀具前進(jìn)5mm，照此依次類推車削至Z向-52mm，此時(shí)X向退刀，刀具回到車削起點(diǎn)。X向進(jìn)刀至29.9mm，進(jìn)行一次比較（如果X向尺寸≥24mm繼續(xù)進(jìn)刀），照此進(jìn)刀至X向尺寸為24mm時(shí)進(jìn)行最后一次車削后退刀至起刀點(diǎn)，至此車出牙變槽不變螺紋。

然后改變導(dǎo)程F和相應(yīng)的起刀點(diǎn)來趕刀，導(dǎo)程逐漸減小0.02mm、起刀點(diǎn)逐漸向左移動(dòng)0.02mm，在此過程中要進(jìn)行一次比較（如果趕刀量≤1mm繼續(xù)遞增）。依次類推，直至車到尺寸要求為止。

O0001；

N010 G40 G97 G99 S300 M03 T0101；N020 G00 X31 Z-1；

N030 #1= 30；（螺紋頂徑） N040 G00 X#1；（設(shè)定螺紋吃刀深度）

N050 G34 Z-52 F4 K1；（第一段螺距F=5，所以前一段螺距F=4）

N060 G00 X31；N070 Z-1；N080 #1=#1-0.1；（每次切深遞減0.1mm）

N090 IF[#1 GE 24] GOTO 40；（如果吃刀深度≥24，則跳轉(zhuǎn)到N40程序段）

N100 #3=0.02；（每次趕刀量）

N110 G00 Z[-1-#3]；（螺紋起刀點(diǎn)向左移動(dòng)#3） N120 X24；

N130 G34 Z-52 F[4-#3] K1；（每轉(zhuǎn)一圈，刀具向右移動(dòng)#3） N140 G00 X31； N150 Z-1；N160 #3=#3+0.02；（每次趕刀量遞增0.02mm）

N170 IF[#3 LE 1] GOTO 110； （如果趕刀量≤1，則跳轉(zhuǎn)到N110程序段）

N180 G00 X100 Z100；

N190 M30；

2.2 于不具備變導(dǎo)程螺紋功能指令的數(shù)控系統(tǒng)來說我們也可以用G32來編程加工。其指令格式為G32 X（U）_

Z（W）_ F_。這些與螺紋切削指令G34的意義相同。此程序中有三個(gè)變量：層與層之間的X值#1、每層加工時(shí)的螺距#2與刀具的偏移量#3。

過程描述：

螺紋車刀到達(dá)起刀點(diǎn)（螺紋車削起點(diǎn)），X向進(jìn)刀至30mm處，此時(shí)螺距為初始值4mm，開始螺紋車削，當(dāng)工件轉(zhuǎn)過一周后刀具前進(jìn)4mm，此時(shí)螺距增至5mm，當(dāng)工件再轉(zhuǎn)過一周后刀具前進(jìn)5mm，在此過程中要進(jìn)行一次比較（如果螺距≤9mm繼續(xù)進(jìn)行螺紋車削）此時(shí)X向退刀，刀具回到車削起點(diǎn)，螺距初始化為4mm。X向進(jìn)刀至29.9mm，進(jìn)行一次比較（如果X向尺寸≥24mm繼續(xù)進(jìn)刀），照此進(jìn)刀至X向尺寸為24mm時(shí)進(jìn)行最后一次車削后退刀至起刀點(diǎn)，至此車出牙變槽不變螺紋。然后改變導(dǎo)程F和相應(yīng)的起刀點(diǎn)來趕刀，導(dǎo)程逐漸增加0.02mm、起刀點(diǎn)逐漸向右移動(dòng)0.02mm，在此過程中要進(jìn)行一次比較（如果趕刀量≤1mm繼續(xù)遞增）。依次類推，直至車到尺寸要求為止。

O0002；

N010 G40 G97 G99 S300 M03 T0101；

N020 G00 X31 Z-1；

N030 #1=30；（螺紋頂徑）

N040 G00 X#1；（設(shè)定螺紋吃刀深度）

N050 #2=4；（第一段螺距F=5，則前一段螺距F=4）

N060 G32 W-#2 F#2；（每轉(zhuǎn)一圈，刀具Z軸的移動(dòng)與螺距相同）

N070 #2=#2+1；（后一個(gè)導(dǎo)程比前一個(gè)導(dǎo)程遞增一個(gè)增量）

N080 IF[#2 LE 9] GOTO 60；（如果螺距≤9，則跳轉(zhuǎn)到N60程序段）

N090 G00 X31；

N100 Z-1；

N110 #1=#1-0.1；（每次切深遞減0.1mm）

N120 IF[#1 GE 24] GOTO 40；（如果吃刀深度≥24，則跳轉(zhuǎn)到N40程序段）

N130 #3=0.02；（每次趕刀量）

N140 G00 X24；

N150 Z[-1+#3]；（螺紋起刀點(diǎn)向右移動(dòng)#3）

N160 #2=4；（螺距回到初始值）

N170 G32 W[-#2-#3] F[#2+#3]；（每轉(zhuǎn)一圈，刀具向左移動(dòng)#3）

N180 #2=#2+1；（后一個(gè)導(dǎo)程比前一個(gè)導(dǎo)程遞增一個(gè)增量）

N190 IF[#2 LE 9] GOTO 170；（如果螺距≤9，則跳轉(zhuǎn)到N170程序段）

N200 G00 X31；

N210 Z-1；

N220 #3=#3+0.02；（每次趕刀量遞增0.02mm）

N230 IF[#3 LE 1] GOTO 140；（如果趕刀量≤1，則跳轉(zhuǎn)到N140程序段）

N240 G00 X100 Z100；

N250 M30；

3 小結(jié)

在數(shù)控車床上加工同類型不同尺寸的小批量螺紋零件時(shí)，程序編寫繁瑣，編程量大，采用子程序的加工方法，程序量相對(duì)還是較大，而且修改也較麻煩，容易出錯(cuò)。而采用宏程序功能的變量運(yùn)算，則可有效地解決上述這些難題。在使用時(shí)還需要注意，當(dāng)加工不同尺寸的變導(dǎo)程螺紋時(shí)，只需改變變量#1的數(shù)值即可。

編程時(shí)主軸轉(zhuǎn)速應(yīng)取較小值，主軸轉(zhuǎn)速的選取隨著導(dǎo)程的增大而減小。變導(dǎo)程螺紋的螺紋升角隨著導(dǎo)程的增大而變大，所以車右旋變導(dǎo)程螺紋時(shí)刀具左側(cè)切削刃的刃磨后角等于工作后角加上最大螺紋升角ψ，即aOL=（3°～5°）+ψ。為了保證刀頭有足夠的強(qiáng)度，車刀右側(cè)在刃磨后角應(yīng)等于工作后角減去螺紋升角ψ，即aOR=（3°～5°）+ψ。加工左旋時(shí)則相反。

參考文獻(xiàn)：

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