利用數控車加工大螺距螺紋的方法

焦 軍

(天津現代職業技術學院 天津300350)

應用技術

利用數控車加工大螺距螺紋的方法

焦 軍

(天津現代職業技術學院 天津300350)

普通數控編程可以車削螺距在3,mm以下的螺紋，但加工大螺距螺紋難度大、廢品率高、加工效率低，因此只能在普通車床上加工。這是由于螺紋牙形越深，刀具的接觸面就越大，造成車出的牙形面上出現顫紋，甚至還會損壞刀頭，極易產生廢品。然而，普通車床加工的人工勞動強度大，且只能采用G92直進法進刀、G72斜進法進刀。采用數控加工，用左右借刀的編程方法在數控車加工上很好地解決了以上不足，通過實踐取得了實際效果，也得到了用戶的認可。

大螺距 數控技術 左右借刀 調用子程序

隨著數控機床的普及，加工軸類、盤類、套類零件已經非常方便，且零件表面粗糙度高、精度好。目前，盡管利用數控車床編程加工螺紋的方法有很多，如：加工內外三角形螺紋、內外梯形螺紋、滾珠絲杠、蝸桿等，但利用數控車床加工大模數蝸桿的難度卻很大，一方面沒有現成的程序可用，另一方面隨著螺紋螺距和牙形的不斷加深加大，采用單純的直進法進刀和斜進法進刀很難加工出高精度的大螺距螺紋。這是由于螺紋牙形越深，刀具的接觸面就越大，車出的牙形面上會出現顫紋，甚至還會損壞刀頭，極易產生廢品。

1 實際生產中的問題

文中所用的數控車床是沈陽第一機床廠生產的FANUC Oi MATE-TB的數控系統。編程思路為，對小于3,mm螺距的螺紋采用直進法加工，利用G92編程、采用機夾刀頭，刀頭上標明螺距的大小，只需依據螺距的大小換上合適的刀頭；對小于6,mm的螺紋可以采用G72編程，因為G72的加工軌跡是斜進法切削，也就是刀具的一側切削，隨著刀具吃刀的深入，吃刀量逐漸變小，避免了扎刀現象的產生。但對于更大螺距的螺紋，若再采用以上方法就會明顯暴露不足。因此，必須換用另一種通過調用子程序加工的方法來進行切削加工，以避免因雙刀刃同時切削而出現的一系列困難。同時仿造普車上的左右進刀法加工，實現每次加工深度可控，使每次的左右借刀控制寬度。下文就利用實際生產中加工過的M＝6.5,mm大螺距螺紋蝸桿(見圖1)，進行分析并編出程序加以說明，以供參考。

圖1 M＝6.5,mm大螺距螺紋蝸桿Fig.1 M＝6.5,mm large pitch thread worm

2 解決方案

FANUC系統加工螺紋的一個指令G32往往容易被人們忽略，但其在加工中用途很廣，現以加工M＝6.5,mm的大模數蝸桿為例進行說明。

其外徑為75,mm，長度為110,mm，各個工藝參數分別為：分度圓直徑為62,mm，牙行角a＝40 °，齒距P＝3.14×6.5＝20.41,mm，導程Pz＝3.14×mx×z＝3.14×6.5×1＝20.41,mm，全齒高h＝2.2×mz＝2.2×6.5＝14.3,mm，齒頂高ha＝mx＝6.5,mm，齒頂圓直徑da＝d1(分度圓直徑)＋2,m＝62＋2×6.5＝75,mm，齒跟圓直徑df＝d1－2.4,m＝75－2.4×6.5＝59.4,mm，齒頂寬Sa＝0.843×mx＝0.843×6.5＝5.479,5,mm，齒根寬G＝0.697×mx＝4.530,5，軸向齒厚Sx＝P/2＝20.41/2＝10.205,mm，法向齒厚Sn＝P/2×cosa＝6.5/2×cos40,°＝2.49。根據機械設計手冊，基圓距齒頂的距離為1,mx，基圓距齒底的距離為1.2,m。

根據齒頂與基圓和齒底與基圓的關系計算得出單側加工深度為2.2,m＝2.2×6.5＝14.3,mm，所以雙側加工深度為28.6,mm。G32程序加工吃刀量為0.1,mm，循環一次的加工深度為0.2,mm，單側需加工深度為14.3,mm，所以子程序共需調用72次。G32加工程序方法如下：

2.1 粗加工程序

O3207；

N010 G99 G97 G40 M41；

N020 M03 S30；

N030 T0303；

N040 G00 X104.Z10.(Z向離工件距離稍遠是為機床預備時間以調整脈沖信號，保證加工精度，X向停在104處是給G32加工保留退刀余量，防止退刀時破壞已加工表面。這是由于G32編程以增量方式編寫，每次進刀量為0.1,mm，如果刀具停在工件表面附近，刀具在第1次切削完成后以相對值退刀，再以相對值進刀，在加工深度較大時，刀具X向上將會無法完全退出工件表面，再Z向退刀時會將已加工齒面損壞)；

N050 M98 P600007；

N060 T0300；

N080 M05；

N090 M30；

O0007；

N010 G00 U-0.1 W-2.7.；

N020 G00 U-29.；

N030 G32 W-110.F20.41；

N040 G00 U29.；

N050 G00 W110.；

N060 G00 U-0.1 W2.7.；

N070 G00 U-29.；

N080 G32 W-110.F20.41；

N090 G00 U29.；

N100 G00 W110.；

N110 M99；

整個子程序調用過程中，刀具的行走路線是在工件表面兩個齒頂的中線上，先向左偏移，再向右偏移，這種方法為左右借刀法。應注意加工時刀具的選擇，因為齒根寬為G＝0.697×mx＝0.697×6.5＝4.530,5,mm，刀頭寬度應為牙底槽寬減去左右偏移量，在此刀具寬度選擇為1.853,05,mm，左右偏移量為2.7,mm。

2.2 精加工程序

O3208；

N010 G99 G97 G40 M41(G97取消恒線速，G40取消刀補)；

N020 M03 S20；

N030 T0305(因為在前面調用3號刀是03號刀補，是在主軸轉速30,rpm的前提下測量的，如果繼續調用03號刀補而主軸轉速變為20,rpm，進給量不變的情況下，會損壞粗加工出來的蝸桿表面，所以測量刀具輸入刀補時要先測量30,rpm時的值，還要以車蝸桿的進給速度車削一下，再改變轉速為20,rpm，以同樣的進給速度車削一下，量出兩道劃痕的距離，再把距離輸入到其他沒有用的刀號的Z向上以免影響其他刀具的使用)；

N040 G00 X104.Z10.；

N050 M98 P120008；

N060 G00 X200.Z200.；

N070 T0300；

N080 M05；

N090 M30；

O0008；

N010 GOO U-0.1 W-2.7；

N020 GOO U-55.2；(此處進刀為粗加工深度加上29,mm，粗加工深度為26.2,mm。)

N030 G32 W-110.F20.41；

N040 G00 U55.2.；

N050 G00 W110.；

N060 G00 U-0.1 W2.7；

N070 G00 U-55.2.；

N080 G32 W-110.F20.41；

N090 G00 U55.2；

N100 G00 W110.；

N110 M99。

3 結 語

用左右借刀法不但可以車削外螺紋，還可車削內螺紋、梯形螺紋、多頭螺紋。車內螺紋時應注意停刀點的位置及進刀與退刀方向，車多頭螺紋時應在第1條螺紋線成型后使停刀點向后移動1個螺距。總之，無論采用哪種方法，切削操作者必須在實踐中不斷探索和總結經驗，才能為以后的工作奠定堅實的基礎。

［1］ 嚴愛珍. 機床數控原理與系統[M]. 北京：機械工業出版社，1999.

［2］ 李誠人，吳武賢. 機床計算機數控[M]. 西安：西北工業大學出版社，1988.

［3］ 吳祖育，秦鵬飛. 數控機床[M]. 上海：上?？茖W技術出版社，1989.

［4］ 實用數控加工技術編委會. 實用數控加工[M]. 北京：兵器工業出版社，1995.

On Processing Method of Threads with Coarse Pitch by CNC Lathe

JIAO Jun
(Tianjin Modern Vocational Technology College，Tianjin 300350，China)

Simple NC programming is able to process threads with pitch below 3,mm.For threads with coarse pitch，due to the difficulty，high rejection rate and low processing efficiency，the processing can only be handled by normal lathes.This is because deeper thread profile requires greater contact area of a tool，which makes chatter marks on thread form，and even damages the cutting head，resulting in a reject.For a normal lathe，the manual labor intensity is large and only G92 straight entered feed and G72 oblique entered feed can be adopted.Based on NC processing，the adoption of borrow knife programming method has well solved the above shortcomings and has obtained actual effect through practice，meeting with customer’s demands.

coarse pitch；numerical control technology；borrow knife；call subroutine

TH13

：A

：1006-8945(2016)05-0049-02

2016-05-09