基于宏程序的梯形螺紋加工程序編制

陳國奇,劉一波

(遼寧軌道交通職業學院，遼寧 沈陽 110023)

0 引言

梯形螺紋的牙型角一般為30°，按旋向可分為右旋螺紋和左旋螺紋兩種，一般大型的機械設備上的傳動都會用到梯形螺紋。在數控車加工指令中一般采用G76來實現梯形螺紋的加工，除了第一刀切深和精加工可以控制外，切削循環過程的背吃刀量是由機床根據參數進行內部運算得到的，這樣容易產生扎刀現象。因此，本文運用宏程序來進行梯形螺紋加工程序的編制，為梯形螺紋確定一個合理的加工方案。

1 梯形螺紋的加工工藝分析

1.1 零件圖分析

梯形螺紋零件如圖1所示。該零件為Tr38×6的單線米制梯形螺紋，材料為45鋼，其兩端直徑為Φ20 mm；在對梯形螺紋編程加工前，其外徑和軸向尺寸都已加工完成，在這里只需要加工梯形螺紋部分。

圖1 梯形螺紋零件圖

1.2 工藝路線分析

該零件裝夾時，利用三爪自定心卡盤采用一夾一頂方式，用百分表進行找正。刀具選用30°梯形螺紋刀，刀尖寬度小于螺紋小徑的寬度，為了減小螺紋加工誤差，刀具數量為2把，分別用于粗、精加工。量具選用0 mm～150 mm卡尺、25 mm～50 mm外徑千分尺、25 mm～50 mm公法線千分尺配帶三針。同時三針測量需要計算測量時的理論數值，其計算公式為：

M=d+4.864D-1.866P.

其中：M為三針實測的螺紋中徑理論值;d為螺紋的中徑;D為鋼針的直徑，D=0.518P，P為螺距。

1.3 編程思路規劃及切削參數設定

在車削梯形螺紋時可以參照加工普通三角螺紋的走刀動作來完成定位、進刀、加工螺紋、退刀這幾個動作。首先選用粗加工梯形螺紋刀，對刀點為刀尖的位置，由零件圖可知要加工的是螺距為6 mm的梯形螺紋，宏程序編制采用左右交替分層切削方法。程序的大概思路為：刀具快速定位到X=38、Z=-15的位置設定第一刀螺紋起始點，把0賦值給#101為背吃刀量的初始值，-15賦值給#102為螺紋加工Z向起點，0.5賦值給#104為第一層背吃刀量，0.144賦值給#105為Z軸進刀量。設#101=#101-#104為徑向車削的每次背吃刀量，#106為X方向退刀量。經過G0X[#106]使X方向進刀，Z[#102-#105]為Z軸進刀量，運用G32螺紋指令加工螺紋螺距為6 mm，進行第一刀螺紋加工，Z軸到達螺紋終點之后使用G00X[#106+10]進行X方向退刀，經過運行Z[#102+#105]確定Z向定位，然后進行第二刀X定位，在第一刀的基礎上遞減0.5 mm距離進行G32螺紋切削，以此類推，直至滿足條件IF[#101GT-3]GOTO10(如果#101大于-3，則程序跳轉到N10程序段)。條件語句一共使用4個，分別為第一層切削吃刀量0.5 mm，第二層切削吃刀量0.3 mm，第三層切削吃刀量0.1 mm，第四層切削吃刀量0.05精加工；當加工到第三層，加工之后程序暫停，換精加工刀具，其對刀點與粗加工對刀點重合。繼續運行程序，當條件語句不滿足時跳出循環體外，運行IF[#101GT-7]GOTO10以下程序，最后M30程序結束。

2 梯形螺紋加工程序

梯形螺紋加工程序如下：

O1234 //程序名

T505M3S300 //刀具，主軸正轉300 r/min

G0 X38Z1 //G00快速定位

G0Z-15 //快速移到螺紋切削起點位置

#101=0 //螺紋背吃刀量的初始值

#102=-15 //螺紋加工Z向的起點

#104=0.5 //第一層螺紋背吃刀量0.5 mm

#105=0.144 //Z軸進刀量

N10#101=#101-#104 //螺紋深度每次減去背吃刀量

#106=#101+38 //X方向退刀位置

G0X[#106] //徑向進刀量

Z[#102-#105] //軸向進刀量

G32Z-85F6 //螺紋車削

G00 X[#106+10] //徑向退刀

Z[#102+#105] //軸向進刀

X[#106] //返回到上次螺紋加工進刀起點

G32 Z-85F6 //螺紋車削

G00 X[#106+10] //徑向退刀

Z[#102-#105] //軸向進刀

IF[#101GT-3]GOTO10 //如果#101大于-3，則跳轉到N10

#104=0.3 //第二層螺紋背吃刀量

IF[#101GT-6]GOTO10 //如果#101大于-6，則跳轉到N10

#104=0.1 //第三層螺紋背吃刀量

IF[#101GT-6.8]GOTO10 //如果#101大于-6.8，則跳轉到

N10

GO X100 //徑向退刀

Z100 //軸向退刀

M05

M09

M00 //程序暫停

T505 M3S300 //刀具，主軸正轉300 r/min

G0X42Z1 //快速定位

Z-15 //定位到螺紋起點位置

#104=0.05 //第四層螺紋背吃刀量

IF[#101GT-7]GOTO10 //如果#101大于-7，則跳轉到N10

G0 X100 //X方向快速退刀

Z100 //Z方向快速退刀

M05 //主軸停止

M30 //程序結束

3 梯形螺紋加工仿真

梯形螺紋加工程序編制完成后，利用VERICUT仿真軟件進行切削仿真模擬，以校驗加工程序的準確性，這樣可以清晰地觀察刀具的運行路徑，直觀地發現錯誤或不符合加工梯形螺紋的走刀方法，避免在機床上運行導致撞機或不必要的錯誤。程序的驗證結果如圖2所示。

圖2 梯形螺紋仿真加工

4 結束語

運用宏程序加工梯形螺紋實現了左右交替分層切削方法，該方法是加工梯形螺紋一個較為典型的方法。靈活地使用#104變量重新賦值來控制每層的背吃刀量變化，解決了螺紋加工后期吃刀量大的問題，使整個梯形螺紋加工的效率、精度均有所提高。