運用數控宏程序加工大模數多頭螺紋

【摘 要】為了加工大模數多頭梯形螺紋或蝸桿，采用FANUC數控系統的數控車床。根據軸向分度法基本原理進行分度，采用斜向單面車削與左右擴削相結合的加工方法，利用所編制的加工宏程序加工大模數多頭梯形螺紋或蝸桿，既能保證螺紋的加工競速，又可以減少刀具損壞，縮短輔助時間，提高生產效率。

【關鍵詞】大模數；多頭梯形螺紋；數控編程

多頭螺紋加工程序編制重復語句多，工作量大，程序檢查繁瑣，容易出錯，本文借助宏程序的特點，研究出切實可行的多頭螺紋加工程序，該程序結構簡單，具備循環加工的特點，適合于任何形式的多頭螺紋的加工，用戶只須在主程序中對相關變量賦值，調用宏程序即可加工出所需要的螺紋，其通用性靈活性強。

1.用戶宏程序的特點

將一群命令所構成的功能，像子程序一樣登錄在內存中，再把這些功能用一個命令作為代表，執行時只需寫出這個代表命令，就可以執行其功能。在這里，所登錄的一群命令叫做用戶宏主體（用戶宏程序）。簡稱用戶宏（custom macro）。這個代表命令稱為用戶宏命令，也稱作宏調用命令。使用時，操作者只需會使用宏命令即可，而不必去理會宏主體。用戶宏的最大特點是：

（1）可以在用戶宏程序中使用變量。

（2）可以進行變量之間的演算（包括算術和邏輯運算）。

（3）對變量的賦值既可以通過宏命令，又可以通過機床的鍵盤輸入到數控裝置中去。

（4）可以使用程序控制指令（包括有條件和無條件轉移）。

（5）宏命令還可以修改和優化系統的參數（通過與I/O、PMC通訊）。

因此，用戶宏程序編程常用于成組工藝，將相似的工件歸納為一組，每組使用變量組成的程序，在這組內的工件只要把實際值賦予變量，將相同的加工操作編為用程序，如固定加工循環宏程序和螺紋切削加工循環宏程序等，這樣就不必為每一工件編程。大大降低了編程工作量。

2.問題的提出

當前我國所使用的數控車床中，FANUC數控系統占有比較大比例，該系統在加工螺紋時可以使用的指令有G92、G76、G32等，以上指令對于單頭，普通螺紋加工，具有編程簡單，容易掌握等特點。但如用復雜的多頭梯形螺紋或蝸桿編程時，編制的程序復雜語句多，編程工作量大，檢查困難，容易出錯，尤其是多頭螺紋加工的編程，程序編制尤為繁瑣。

3.多頭螺紋加工宏程序設計思路

對于上述問題，借助于FANUC系統的宏程序，通過條件轉移，判斷，比較等功能編制出具有循環特點的，切實可行的多頭螺紋加工通用程序。

首先對有關螺紋參數如螺紋車刀角度，螺距，刀尖寬一半，同一切削層中左右切削時毎刀進給量，頂寬，切深，毎刀切削層深度，刀位點到工件的距離，Z軸終點坐標，槽深，加工螺紋起刀點，螺紋頭數，加工余量，精車螺紋時，最小背吃刀量，螺紋尾部倒角值，精車螺紋重復次數等進行賦值，利用條件轉移功能進行螺紋加工頭數的比較，切深與槽深的比較，和刀具距左右切削邊界余量Q與0的比較。其中，先進行刀具距左右切削邊界余量Q與0的比較，當條件不滿足時程序返回到加工第i頭螺紋，再進行切深與槽深的比較，當條件不滿足時進行i+1頭數的螺紋切削加工程序返回到螺紋加工頭數的比較，直至所有頭數加工完畢。

這種編程思路的特點是，不論加工何種螺紋，頭數多少，只需對螺紋有關參數進行賦值，即可實現對螺紋的加工，該程序應具備螺紋加工的通用性和靈活性，且程序結構簡單。

4.程序編制及應用

一直徑為32mm，6頭梯形螺紋零件，其導程為10mm，以此為例在車床CL-20型，多功能車床系統為FANUC-Oi上加工，根據宏程序結構圖編制多頭螺紋加工程序如下：

主程序：

O0001

N10 G28 U0 W0；（回機械原點）

N20 T0101；（調T形螺紋刀）

N30 G00 X36.0 Z10.0；（加工螺紋起刀點）

N40 M04 S400；

N50 G65 P0011；（粗加工，調用宏程序）

N60 A0.5 B32 C116 I（25+0.5）J1 K90000 D32 E6 F10；（粗加工時螺紋參數賦值）

N70 G65 P0011（精加工，調用宏程序）

N80 A0.1 B32 C116 I25 J1 K90000 D32 E6 F10；

N90 G28 U0 W0；（精加工時螺紋參數賦值）

N100 T0100；（取消刀號）

N110 M30；（程序結束）

宏程序：0011

﹟5=﹟8*﹟6

﹟5=﹟5+﹟6；

WHILE[﹟5LE﹟8]DO1；

WHILE[﹟7GT﹟4]DO2；

G00X[﹟7-﹟1]；

G32 W[-﹟3]F﹟Q﹟5；

G00X[﹟2+10]；

W﹟3；

END2；

﹟7=﹟2；

END1

M99；

程序中：A為在X方向加工切入深度增量

B為螺紋外徑

C為切削長度（導入+螺紋長度+導出）

I為螺紋底徑

J為加工頭數初始值

K為轉角增量

D為X方向加工初始值

E為螺紋頭數

F為螺紋導程

程序中考慮到分為粗，精加工兩部分進行切削加工，粗加工時以盡快去除多余材料，選用較大的每次切削深度，設置螺紋底徑時，預留了精加工余量，以防止在螺紋加工比較過程中，出現誤判斷，精加工余量及精加工參數設置，應根據工件的材料，螺紋的表面加工精度及刀具的具體工藝狀況進行設置。

5.結束語

上述程序結構簡單，具備循環加工的特點，適合于任何形式的多頭螺紋加工，用戶只須在主程序中對相關變量賦值，調用宏程序即可加工出所需要的螺紋，通用性，靈活性非常強。 [科]

【參考文獻】

[1]FANUC0-Oi操作說明書.

[2]勞動部培訓司組織編寫.高級車工技能訓練：中國勞動出版社，1991.

[3]劉又午.數字控制機床.北京：機械工業出版社，1997.