數控車削螺紋指令的綜合應用*

許光彬，楊 輝

(阜陽職業技術學院，安徽阜陽236016)

引言

隨著先進制造技術的發展，大批量專業加工螺紋廣泛采用滾絲、扎絲、搓絲等先進制造技術．但是，對于一些單件或小批量、加工精度中等的螺紋通常采用數控車削加工的方法．數控車削加工螺紋技術是編程人員和機械加工人員掌握的重要基本技能之一．由于螺紋結構的特殊性和工藝的復雜性，螺紋切削加工存在著精度低、效率低等問題．針對這些問題，在螺紋切削加工中通過選擇合適的編程指令G92與G76組合應用，可實現螺紋數控車削加工的精確控制，高精、高效、穩定可靠地加工出合格的較大螺距螺紋產品．

1 螺紋切削單一循環指令—G92的格式及其應用特點

1．1 G92螺紋切削循環指令的格式

G92 X(U)____Z(W)____R____F____;

X、Z—螺紋終點絕對坐標值;

U、W—加工螺紋終點相對循環起點的增量坐標;

R—圓錐螺紋切削起始點與螺紋切削終點的半徑差．該值有正、負之分．當R為零時，則為圓柱螺紋切削循環，可省略;

F—螺紋導程，若為單線螺紋，則F為螺紋的螺距．

1．2 螺紋切削單一循環指令—G92的應用特點

G92指令的進刀方式為直進式，螺紋車刀X向間歇進給至牙深處．一次車削循環包括:快速切入、切削進給、退刀、返回運動．

圖1 直進式、斜進式進刀

如圖1所示，直進式車削螺紋時車刀左、右兩側刃同時參與切削，刀具兩側對稱受力、兩側刃磨損均勻，能夠保證螺紋牙型精度．在切削螺距較大的螺紋時，由于刀具兩刃同時參加切削，切削深度大，切削力大、加工排屑較困難，切削刃易磨損等問題，容易產生“扎刀”和“爆刀”現象，從而造成螺紋中徑產生誤差．

因此G92多用于切削小螺距、高精度螺紋加工［1］．采用G92指令編程，程序較簡單，參數設置清晰，不容易出錯，但加工程序較長．

2 螺紋切削復合循環指令—G76的格式及其應用特點

2．1 螺紋切削復合循環指令—G76的格式

G76 P(m)(r)(a)Q(Δdmin)R(d);

G76 X(U)Z(W)R(i)P(k)Q(Δd)F(L);

m為精加工重復次數，從01～99，用2位數表示，模態值．

r為退尾量，單位0．1個螺距，用00～99之間的2位數表示，模態值．

a為刀尖角度，模態值，可以選擇800，600，550，300，290和0o中的一種．普通螺紋為600，英制螺紋為550，梯形螺紋為300，用2位數指定．式中m、r、a用地址P同時指定．

Δd min為最小切削深度，半徑值，模態值，μm．

d為精加工余量，半徑值，模態值，mm．

X、Z是螺紋切削終點的絕對坐標．

i為螺紋切削起點與切削終點的半徑差，如果i=0，即為直螺紋切削．合義、正負符號與G92判斷方法相同．

k為螺紋牙高，半徑值，μm．

K=(大徑一小徑)/2．

Δd為螺紋第1刀切深，半徑值，模態值，μm．后續加工為遞減式．

L為螺紋導程．

2．2 螺紋切削復合循環指令—G76的應用特點

圖2 G76進刀與切削參數

如圖2所示，G76斜進式進刀方法，螺紋車刀沿牙型一側斜向間歇進給切削至牙底．其切削參數由編程人員根據螺紋切削條件給定，走刀軌跡由數控系統計算給出．切削深度按照遞減，通過多次走刀粗、精車螺紋至規定的牙高(總切深)．由于G76為單側刃加工，其加工優點:刀具負載相對較小，切屑從刀刃上卷開，容易形成條狀屑，排屑、散熱較好;但是加工缺點也較為突出，例如:刀容易磨損和損壞，加工過程中易產生積屑瘤，螺紋面有刀痕或彎曲不直，刀尖角精度較差，表面粗糙度值增高和工件產生加工硬化［2］，螺紋牙形精度較差．由于G76加工方法排屑、散熱容易，刀刃負載較小，此加工方法一般適用于螺紋精度要求不高、較大導程的螺紋加工［3］．

采用G76編程，比G92簡單，而且程序較短，可以節省程序設計與計算時間，只要合理設置各項參數即可完成螺紋程序的編制．但G76參數設置太多，較容易出錯，對螺紋加工工藝要求較高，同時計算機需要計算的時間也長，不夠簡單明了，只有加工較大螺距的螺紋時才采用．

3 G92與G76車削螺紋中的綜合運用

3．1 分析車削精度高的較大螺距螺紋可行性方案

從以上對比分析可以看出，G76指令適合切削較大螺距和精度要求不高的螺紋;G92指令多用于切削加工的高精度、小螺距螺紋．對于螺紋螺距大、精度要求較高可以綜合應用G92、G76混合編程，即先用G76進行螺紋粗、精加工，再用G92進行修整加工．綜合應用G92、G76方式加工螺紋既可以減少因切削深度、切削力過大而產生的變形，又能保證螺紋加工的精度．值得注意的是:兩者綜合應用編程加工時，因為兩者進給方式不同:G76為斜進式，G92為直進式，兩者螺紋切削的循環起點不相同，所以需事先計算G92修整加工的Z向起點，否則會產生螺紋亂扣現象，造成零件報廢．

3．2 采用G92進行修整加工的Z向起點計算［4］

可以先用G76進行螺紋粗加工，再用G92進行修整．需要注意的是，如果螺紋精度要求較高，用G76和G92時，即使同一把刀具，切削循環起點相同，也會產生螺紋亂扣．如圖3所示，當用G92時切削循環起點B與第一刀假想螺紋牙底的Z坐標值一致;而G76的切削循環起點B'與第一刀假想螺紋牙底的Z坐標值有一個偏移值，該偏移值計算公式為:

式中，a為偏移值(mm)，h為螺紋牙高(mm);d為精車余量(mm)，a為螺紋牙形角(o)．

由于兩切削指令的切削方式的差別，造成循環起點的位置也不同．如圖3所示，如果用G92精加工修整G76指令粗加工的螺紋時，要把G76循環起點B'的Z坐標值順著走刀方向偏移一個a值后才是G92指令的循環起點．即G76的切削循環起點為Z，則執行G76指令粗、精加工螺紋后，用G92修整螺紋時，G92的切削循環起點為(Z—a)．

圖3 G92、G76循環起點Z計算

3．3 G92與G76螺紋車削指令綜合應用實例

如圖4所示，根據有關實例說明兩種指令綜合切削螺紋的用法．因為G76螺紋復合循環指令能夠加工到實際螺紋小徑，所以要想用G92精加工修正G76已粗加工過的螺紋需要在G76加工完畢后在X徑向人為留有修正余量．具體操作步驟為:通過對刀操作把螺紋刀(例如T0202－G76粗加工用刀)對刀數據X、Z輸入到相應番號(例如02)，再修改X方向刀補或磨耗，使X方向有0．1～0．2mm左右的精車余量d(半徑值)．此時T02刀具相對工件位置不變，再把T02螺紋刀對刀數據X、Z輸入到另一個番號(例如03)，修改設定X方向刀補或磨耗值為0 mm，形成T0203－G92精加工用刀．其本質就是同一把刀有兩個刀補值，即使執行G76指令完成粗、精加工螺紋后，零件也會有0．1～0．2 mm(半徑值)的精加工余量，該剩余精加工0．1～0．2 mm(半徑值)由G92精加工修整．

圖4 G92、G76綜合加工實例

根據圖4，查表得M30的粗牙螺紋螺距為3．5 mm，首先利用G76進行螺紋粗加工，然后利用G92進行螺紋修整精加工．如圖4，G76粗加工螺紋時循環起點的Z=8 mm．根據式(1)利用G92修整精加工螺紋式，循環起點的偏移量為:

a=(h－d)×tan(a/2)=(2．05－0．1)tan300≈1．13 mm，

所以G92的切削循環起點的Z值為:Z=8－1．13=6．87 mm．

本例G76的切削循環起點為8 mm，G92的切削循環起點為(Z－a)=6．68 mm．加工程序如表1所示:

表1 G92、G76綜合加工實例程序

4 結論

通過以上分析可得以下結論:G92多用于高精度、小螺距螺紋的切削加工;G76指令一般適用于低精度、較大螺距螺紋的切削加工．本文通過實例綜合應用G92、G76兩種螺紋循環指令進行編程加工螺紋，即先用G76進行螺紋粗、精切削加工，再用G92進行修整加工．以上的編程方法能夠有效地為解決加工精度較高、螺距較大的螺紋提供新的思路與方法，既提高生產效率又保障螺紋的加工精度與表面質量．

［1］劉春利，范慶林，趙紅梅．刀具磨耗補償在FANUC－Oi系統數車加工螺紋中的應用［J］．煤礦機械，2007，28(7):72－73．

［2］陳書法，姚傳維，朱建忠．螺紋的數控切削工藝 研究［J］．連云港化工高等專科學校學報，15(3):23－28．

［3］董小金．FANUC數控系統螺紋切削循環指令的區別及應用［J］．機械制造與自動化，2007，36(6):64－65．

［4］耿國卿．數控車削編程與加工［M］．北京:清華大學出版社，2011(5)．