淺析用宏程序加工梯形螺紋的方法

作者簡介：

姓名：張長紅（1978年3月4日）

性別：女

籍貫：江蘇泗洪

學歷：本科

職稱：機械講師

畢業院校：天津職業技術師范學院

單位：江蘇省連云港工貿高等職業技術學校/江蘇省經貿技師學院

研究方向：數控專業理論及實踐教學。

摘要：螺紋傳動在機械傳動中應用廣泛，在傳遞較大動力的大型設備中梯形螺紋應用較多。但由于梯形螺紋加工工藝要求較高，在數控車床加工中往往會因工藝不當，而會產生很多問題，梯形螺紋的數控加工程序編制也是個比較復雜的難題。基于FANUC-0i-mate TC數控系統，利用宏程序可以解決梯形螺紋編程的困難問題，為數控車削梯形螺紋提供了一個實用合理的通用程序。

關鍵詞：螺紋傳動 梯形螺紋 宏程序 編程

梯形螺紋加工常用的方法有直進法、斜進法、左右車削法和車階梯槽法等，這些加工方法由于其自身存在缺陷，生產效率較低，精度穩定性差，很難實現產品批量生產或產品的改型，這也極大地影響了產品的加工效率和加工質量。以FANUC系統數控車床為例，能夠用來加工螺紋的基本指令有G32、G92、G76等，它們各有自身的優缺點。如果單獨使用其中某一指令來加工梯形螺紋的話，只能加工小螺距或精度較低的螺紋，切削效率低，難以滿足更高的要求。

一、梯形螺紋加工的相關知識

1.車刀的選擇與安裝。梯形螺紋加工選擇的是成型車刀，車刀在安裝時，車刀主切削刃必須與工件軸線等高，同時應和工件軸線平行。刀頭的角度平分線要垂直于工件軸線。可以使用樣板找正裝夾，以免產生螺紋半角加工誤差。

2.工件的裝夾。一般采用兩頂尖或一夾一頂的方式裝夾。

3.數控車床的選擇和調整。梯形螺紋加工選擇CK6140數控車床，FANUC-0i-mate TC數控系統。要求數控車床加工精度高、磨損少、滾珠絲杠反向間隙小。

二、梯形螺紋的車削方法

1.直進法

刀具沿直徑方向進刀，如下圖1所示，常用于小螺距普通螺紋的加工。使用G32＼G92指令代碼編程常采用此種進刀方式。該加工方式采用的是三刃同時參與切削，刀頭負荷較大，為了均衡刀具的受力，常采用遞減規律分配吃刀量。對于大螺距普通螺紋和梯形螺紋如采用該種方式加工，刀頭很容易受力過大而折斷或者產生扎刀現象。

2.斜進法

刀具進刀方向沿牙形角方向，如圖2所示，由于采用單刃切削，切削力減少，排屑順暢，FANUC 系統中的G76指令即為典型的斜進法加工方式。

3.分層左右粗精車法

對于梯形螺紋成型車刀，采用此種方法能很好的解決大導程切削的問題。其加工方法如圖3所示，它可以克服傳統加工方法的缺陷，提高加工效率。它先將螺紋X向分成若干層，每一層的切削都采用直進法，先粗車后精車車削方法。由于左右切削時槽深不變，刀具只需做向左或向右的縱向進給即可，這樣可以降低了車削難度，提高車削效率。此方法中刀具采用單刃切削，保證切削面積均勻，工作平穩，不易產生振動和扎刀，排屑流暢，加工表面質量較好。基于以上分層左右粗精車的思想，可以通過宏程序來實現梯形螺紋的參數化編程。

三、梯形螺紋的編程實例

1.零件圖紙如下圖4所示

圖4

外輪廓粗精加工及槽加工程序省略。

2.梯形螺紋加工程序如下：

O0001；

T0101；（梯形螺紋車刀）

M03 S400；

G00 X40 Z5；

#1=36；（螺紋直徑賦值）

WHILE [#1 GE 29] DO1；（判斷#1如果大于等于29，則執行該指令后面的語句，如果#1小于29，則執行END1后面的語句）

G00 X40 Z4.6；（梯形螺紋車刀向左偏移0.4mm）

G92 X[#1] Z-32 F6；（粗車梯形螺紋）

G00 X40 Z4.65；（梯形螺紋車刀向右偏移0.05mm）

G92 X[#1] Z-32 F6；（精車梯形螺紋）

#1=#1-0.1；（螺紋直徑每次遞減0.1mm）

END1；

G00X100；

Z100；

M30；

3.加工出的工件如下圖5所示：

圖5 圖6

四、梯形螺紋的測量

常用螺紋的牙型種類很多，用游標卡尺和千分尺只能測量外徑尺寸，而牙型的檢測就需要專門的檢測工具。測量三角螺紋用螺紋千分尺最為簡單方便；而對于成批生產的螺紋，就必須選用螺紋卡規和環規等專用檢測工具，可大大提高檢測效率。測量梯形螺紋要選用三針測量法比較準確。下面主要介紹三針測量法測量梯形螺紋的方法。

三針測量法是測量外螺紋中徑的一種比較精密的方法。適用于測量一些精度要求較高，螺紋升角小于4°的螺紋工件。測量時把三根直徑相等的量針放置在螺紋相對應的螺旋槽中（如上圖6所示），用千分尺量出兩邊量針頂點之間的距離M，取5個測量點記錄數值，取其平均值。根據公式d2=M-（4.864d0-1.866P）算出實際中徑值（d0為量針的直徑），根據中徑的極限尺寸判斷被測螺紋中徑是否合格。

結束語

在數控車床上加工梯形螺紋的編程方法有很多，本文主要采用分層左右粗精車削法。運用參數化宏程序編制的方法，極大地提高了宏程序的通用性。采用帶有參數變量的宏程序編程，當螺紋規格改變時，只需改變宏程序中的相關變量和數據，就可以實現不同規格梯形螺紋的加工。

參考文獻

[ 1] 劉蔡保.數控車床編程與操作.北京：化學工業出版社，2009.1

[ 2] 翟瑞波.數控車床編程與操作實例（第2版）.機械工業出版社，2012.3.1

[ 3] 黃衛.數控加工實訓教材.高等教育出版社，2012.1

[ 4] GB5796.4-1986梯形螺紋公差.北京：中國標準出版社，1986.6.27