基于CAXA 數控車軟件的異形螺紋加工編程

閆 博，馮 能

（1.東莞市德勤教育科技有限公司，廣東東莞 523108；2.東莞市技師學院，廣東東莞 523466）

0 引言

在機械制造中，螺紋零件的應用十分廣泛，使用螺紋成型車刀在車床上加工螺紋是最常用的加工方法。異形螺紋形式多樣，無法用常見的專門指令編程，一般都用宏程序，通過擬合的方式完成編程與加工。宏程序的編程難度大，編程花費時間長，對編程人員的經驗要求較高，無形中增加了加工難度，在單件小批量生產中效率低下。在數控車床中加工梯形、矩形、鋸齒形、圓弧、圓弧與圓弧相接螺紋等，無論采用何種指令進行加工，由于切削深度不斷加深，切削面積逐漸增大，加工也越來越困難，使加工不能流暢進行，輕則產生振動增加刀具的磨損、降低刀具壽命，重則出現崩刀、扎刀、斷刀等損壞加工工件，影響加工效率。合理利用編程技巧，可降低加工難度、提高加工效率。自動編程不需要編程人員有很高的邏輯思維能力，只需要簡單的幾步操作，即可讓電腦軟件協助完成很多復雜的計算，節省了人力成本，對于有數車自動編程經驗的人員，稍經培訓即能操作。從異形螺紋車削加工的工藝特點出發，以CAXA 數控車自動編程軟件、程序后置處理等功能示范異形螺紋的加工編程。

1 異形螺紋加工工藝

異形螺紋由于螺距寬、牙型大、形狀不規則等特點，在車削加工中容易出現崩刀、扎刀等現象。在實際生產過程中，發現對異形螺紋進行分層切削，大大減少刀具切削刃的背吃刀量，在整個車削過程中螺紋車刀始終只有一側切削刃沿牙型截面切削，切削刃受力較小、切屑排出順暢，能有效提高刀具壽命和車削加工的安全性以及加工表面質量等。

2 零件結構分析

異形螺紋如圖1 所示，該異形螺紋零件材料為鋁合金，異形螺紋牙型像梯形螺紋，形狀不規則，螺距12 mm，螺紋大徑Φ40 mm，螺紋牙深5 mm，角度為43.6°，牙型各處倒角為R2 mm。為保證異形螺紋加工的完整性，異形螺紋加工區域的起始位置必須超出一個螺紋的螺距，即Z 向起刀位置為+12 mm。螺紋終點坐標為位置為-95 mm。

圖1 異形螺紋零件

3 工藝準備

（1）毛坯。根據圖紙要求，選擇毛坯尺寸為Φ62 mm×160 mm 的6061 鋁棒，Φ40 mm 外徑已經在前序加工完成。

（2）機床。加工該異形螺紋的機床為國產經濟型數控車床，該機床采用4 工位刀架，結構簡單，維修方便，普遍應用在我國的各個技工學校。機床系統采用廣州數控系統GSK980Tdb，其數控系統采用中文界面，易學易用，操作方便。

（3）刀具。根據螺紋截面形狀和大小，該異形螺紋宜選用R1.5 mm、帶有25°螺紋升角的圓弧切槽刀進行加工。

（4）裝夾。毛坯采用沈陽數控車床的機械三爪自定心卡盤夾緊，伸出120 mm 長。圓弧螺紋切槽刀具的刀桿垂直于工件外圓，刀頭部分伸出刀架10 mm 長即可，并用螺絲鎖緊裝在刀架上，同裝外圓車刀相同。

（5）工藝。根據該異形螺紋的特點，用分層切削的加工方法加工該異形螺紋。X 方向每次下沉0.3 mm 左右，再用螺紋的左右切削法，Z 方向平移步距為0.5 mm，切完一層再切第二層，一層一層往下切，直到切深到螺紋深度5 mm 底部。如果用手工編程，其程序量大，圓弧的點位計算太多，也不夠精確。而CAXA數控車切槽刀路徑剛好適合該異形螺紋的加工，只需畫出該螺紋的截面圖形，設置好相關的刀具參數、加工參數、切削用量之后點擊確定，即可生成刀具路徑，繼而生成G 代碼指令。

（6）編程。應用CAXA 數控車軟件繪制出螺紋切削截面圖形，編制異形螺紋截面圖形的切槽刀具路徑。

4 數控車編程

4.1 CAXA 數控車自動編程

（1）切槽刀具參數設置。刀具號設為1，刀具補償號設為1，刀具長度設為20 mm，刀具寬度設為3 mm，刀刃寬度設為3 mm，刀尖半徑設為1.5 mm，刀具引角設為0°，刀柄寬度設為20 mm，刀具位置為0，編程刀位點設為“前刀尖”。

（2）切槽加工參數設置。切槽表面類型設為“外輪廓”，加工工藝類型設為“粗加工”，加工方向設為“縱深”，拐角過度方式設為“圓弧”，勾選“刀具只能下切”選項。粗加工參數，加工精度設為0.02 mm，平移步距設為0.5 mm，加工余量設為0 mm，切深步距設為0.3 mm，延遲時間設為0 s，退刀距離設為0.01 mm，刀具半徑補償設為“編程時考慮半徑補償”。

（3）切削用量參數設置。速度設定選項，進退刀時快速走刀勾選“是”選項，進刀量設為0.2 mm/r，主軸轉速選項勾選“恒轉速”，主軸轉速設為1000 r/min，樣條擬合方式設為“圓弧擬合”，擬合圓弧最大半徑設為9999。

（4）切槽參數表設定完成后勾選“確定”選項，生成切槽刀具路徑（圖2）。

圖2 切槽刀具路徑

4.2 程序后置處理

點擊CAXA 數控車軟件代碼生成圖標“G”，代碼文件名定義為“O0001”，選擇數控系統為“發那科”，點擊“確定”，鼠標左鍵選擇CAXA 數控車軟件生成的刀具路徑，然后再點擊鼠標右鍵，生成G 代碼。生成的程序為：

4.3 運用Word 文檔編輯程序

經過分析需要對整個程序刪除和增加一些內容，“G0 X40.04”等所有紅色標注的需要刪掉，“F0.08”需要單獨刪掉，所有“G01 X”要替換成如下指令：“G32Z-93.F12.；G0X45.；Z20.；G0 X”，具體操作方法如下所示：

（1）刪掉所有包含“G0 X * *”的指令。用Word 打開程序“O0001”進行編輯，點擊“查找”和“替換”圖標，在查找內容選項右邊輸入“G0 X *^13”替換為選項留空，點擊“確定”即可完成。

（2）刪掉所有包含“F0.08”的指令。點擊“替換”圖標，在查找內容選項右邊輸入“F0.08”替換為選項留空，點擊“確定”即可完成。

（3）替換“G01 X”為“G32Z-93.F12.；G0X45.；Z20.；G0 X”。點擊“替換”圖標，在查找內容選項右邊輸入“G01 X”替換為選項輸入“G32Z-93.F12.^lG0X45.^lZ20.^lG0 X”，點擊“確定”即可完成。

（4）為程序加入程序頭和程序尾，程序即可完成。程序頭刪掉“G0 Z9.21 G99”，程序頭加入“T0101 M3 S500；G0 X45；Z20；”；程序尾刪掉“G0 X30.00”，程序尾加入“Z100.；M30；”。

（5）修改完成后的程序為：

至此整個程序修改完成，保存完成后即可傳輸進機床加工異形螺紋。

5 結束語

異形螺紋歷來都是加工難題，用宏程序編程雖然可以解決，但是需要編程人員有較強的邏輯思維和經驗基礎，還需要長時間的學習才能完成宏程序編程。而自動編程簡單易學，比較容易上手，只要有一定的繪圖能力，依照講解即可完成對異形螺紋的編程。在整個編程速度上，這種方法是最快的，也是最容易操作的。其簡化了單件小批量生產的編程工作，降低了編程難度，提高了生產效率和程序運行的可靠性，解決了廣大編程初學者對異形螺紋加工的難題，為異形螺紋的加工編程提供了新的解決方案。