一種燃機(jī)產(chǎn)品FANUC系統(tǒng)銑NPT螺紋宏程序的應(yīng)用

韓海瑞 董兆鵬 李蘭花

（共享裝備股份有限公司，寧夏 銀川 750021）

0 引言

燃?xì)廨啓C(jī)產(chǎn)品上有各種螺紋，如EGM30、Rc2、2NPT、1NPT等。一般銑螺紋都是采用主軸方式來(lái)加工，主軸方式即G17平面，在G17平面是利用X軸和Y軸作為定位軸，利用Z軸作為進(jìn)給軸，銑螺紋時(shí)屬于三軸聯(lián)動(dòng)。NPT螺紋屬于內(nèi)錐螺紋，常規(guī)機(jī)床自身帶有的編程指令中無(wú)相關(guān)內(nèi)錐螺紋的簡(jiǎn)易編程。常用低版本UG編程中也無(wú)內(nèi)錐螺紋的編程，現(xiàn)在高版本UG系統(tǒng)中有內(nèi)錐螺紋的編程指令，但使用UG編程只能編制一刀加工到位的程序。在加工球墨鑄鐵件時(shí)，調(diào)整好刀具參數(shù)，可以一刀到位來(lái)銑螺紋；在加工低碳鋼時(shí)，調(diào)整好刀具參數(shù)，至少需要兩刀才能將螺紋銑合格；在加工合金鋼時(shí)，調(diào)整好刀具參數(shù)，一般都會(huì)分三刀銑出合格螺紋。銑螺紋需要根據(jù)工件的材質(zhì)來(lái)確定刀數(shù)，對(duì)于需要多刀數(shù)才能銑合格的螺紋編程，使用UG編程，不僅程序長(zhǎng)，還無(wú)法讀出刀路的正確性；在加工過(guò)程中需要多次調(diào)整、多次編程，對(duì)于相似內(nèi)錐螺紋，UG編程需要針對(duì)性去編程，無(wú)通用性。而使用宏程序編程，簡(jiǎn)明直觀(guān)，具有靈活性、通用性和智能性的特點(diǎn)。

對(duì)于G17平面編程的NPT螺紋程序，在G18平面是利用X軸和Z軸作為定位軸，利用Y軸作為進(jìn)給軸，銑螺紋時(shí)屬于三軸聯(lián)動(dòng)；在G19平面是利用Y軸和Z軸作為定位軸，利用X軸作為進(jìn)給軸，銑螺紋時(shí)也屬于三軸聯(lián)動(dòng)，只需要將對(duì)應(yīng)進(jìn)給軸和定位軸進(jìn)行對(duì)調(diào)，將螺紋進(jìn)刀點(diǎn)和退刀點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整即可使用，對(duì)于左旋和右旋螺紋也只需要調(diào)整函數(shù)計(jì)算即可使用。NPT螺紋是一種美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)60度錐管螺紋，分為一般密封圓柱管螺紋和一般密封圓錐管螺紋，配合方式有“錐/錐”配合、“柱/錐”配合。常規(guī)的螺紋加工方式有攻絲和銑螺紋兩種，螺紋有左旋和右旋的區(qū)別，在實(shí)際加工中，對(duì)于2NPT以上一般采用銑功能來(lái)加工，除了常在G17平面內(nèi)銑螺紋外，還會(huì)在G18、G19兩個(gè)平面內(nèi)銑螺紋。本文總結(jié)了一套FANUC系統(tǒng)基于宏程序在五面體數(shù)控龍門(mén)銑加工中心上利用銑功能銑出合格螺紋的方法，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試切以及多次實(shí)踐，得出此類(lèi)編程方法適合錐管螺紋的加工。

1 G17平面銑NPT螺紋

小直徑的內(nèi)螺紋一般采用絲錐攻螺紋完成，大直徑內(nèi)螺紋在數(shù)控機(jī)床上可通過(guò)螺紋銑刀采用螺旋插補(bǔ)指令銑削加工完成。螺紋銑刀的壽命是絲錐的十多倍，不僅壽命長(zhǎng)，而且對(duì)螺紋直徑尺寸的控制十分方便，因此螺紋銑削加工已逐漸成為螺紋加工的主流方式[1]。

宏程序具有賦值、算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算等功能。變量之間進(jìn)行運(yùn)算的通常表達(dá)形式是：#i=（表達(dá)式）[2]。下例程序主要應(yīng)用的是函數(shù)運(yùn)算中的正弦函數(shù)和余弦函數(shù)；應(yīng)用三角函數(shù)對(duì)邊、鄰邊和斜邊的關(guān)系可以計(jì)算不同圓周上兩個(gè)定位軸的函數(shù)，通過(guò)螺旋角可以計(jì)算出進(jìn)給軸的函數(shù)。對(duì)于運(yùn)算的組合，運(yùn)算的先后順序是：函數(shù)運(yùn)算、乘除運(yùn)算、加減運(yùn)算；表達(dá)式中括號(hào)的運(yùn)算優(yōu)先進(jìn)行。循環(huán)指令程序格式：WHILE[條件表達(dá)式]DO m（m=1，2，3）；END m。必須成對(duì)使用[2]。程序頭、程序名、程序坐標(biāo)、程序賦值、抬刀、程序尾等相同的程序在G17平面左旋NPT螺旋刀路中體現(xiàn)，不同重點(diǎn)部位見(jiàn)具體介紹，具體見(jiàn)下例：

G17平面是利用X軸和Y軸作為定位軸，利用Z軸作為進(jìn)給軸。

（1）G17平面左旋NPT螺紋刀路如圖1所示。

圖1 左旋刀路

%（程序頭）

O1111（程序名）

G54 G90 G94 G64 G17（程序坐標(biāo)系及其平面）

/G52 X-100.025 Y-300.812（平移坐標(biāo)系）

#20=36（螺紋銑刀直徑）

#21=-3（刀具補(bǔ)償，從-3銑到0）

#1=[60.092-#20+#21]/2（螺紋頂部半徑）

#2=[56.2-#20+#21]/2（螺紋底部半徑）

#4=2.209（螺距）

#5=#4/360（每度深度運(yùn)算）

#7=17.7/2.209（螺旋圈數(shù)）

#6=#7*360（運(yùn)算）

#8=[#1-#2]/#6（運(yùn)算）

#3=0（起始位置賦值）

G0 Z100（抬刀）

G0 X0 Y0（孔中心）

M3 S800 F500（刀具轉(zhuǎn)速、進(jìn)給）

M08（切削液打開(kāi)）

G1 Z20（安全高度）

G1 Z0（基準(zhǔn)平面）

G3 X#1 Y0 R[#1/2]Z0（銑半圓至切線(xiàn)）

WHILE[#3 LE#6]DO1（循環(huán)語(yǔ)句開(kāi)始）

#11=#8*#3（#11賦值）

#13=[#1-#11]*SIN[#3]（#13賦值）

#14=[#1-#11]*COS[#3]（#14賦值）

#15=[#5*#3]（#15賦值）

G1 X#14 Y#13 Z-#15（螺旋走刀）

#3=#3+1（#3賦值）

END1（循環(huán)語(yǔ)句結(jié)束）

G3 X0 Y0 R[#2/2]（銑半圓至孔中心）

G0 Z100（抬刀）

G52 X0 Y0 Z0（取消平移坐標(biāo)系）

M09（切削液停止）

M05（主軸停止）

M00（程序停止）

M30（程序結(jié)束并返回程序頭）

%（程序尾）

（2）G17平面右旋NPT螺紋刀路如圖2所示。

圖2 右旋刀路

不同部位如下：

……

G2 X0 Y#1 R[#1/2]Z0（銑半圓至切線(xiàn)）

WHILE[#3 LE#6]DO1（循環(huán)語(yǔ)句開(kāi)始）

#11=#8*#3（#11賦值）

#13=[#1-#11]*COS[#3]（#13賦值）

#14=[#1-#11]*SIN[#3]（#14賦值）

#15=[#5*#3]（#15賦值）

G1 X#14 Y#13 Z-#15（螺旋走刀）

#3=#3+1（#3賦值）

END1（循環(huán)語(yǔ)句結(jié)束）

G2 X0 Y0 R[#2/2]（銑半圓至孔中心）

……

G17平面左右旋刀路主要區(qū)別：左旋使用G3切入和退回孔中心，#13使用SIN，#14使用COS；右旋使用G2切入和退回孔中心，#13使用COS，#14使用SIN。

2 G18平面銑NPT螺紋

G18平面是利用X軸和Z軸作為定位軸，利用Y軸作為進(jìn)給軸。

（1）G18平面左旋NPT螺紋刀路如圖1所示。

不同部位如下：

……

G2 X#1 Z0 R[#1/2]Y0（銑半圓至切線(xiàn)）

WHILE[#3 LE#6]DO1（循環(huán)語(yǔ)句開(kāi)始）

#11=#8*#3（#11賦值）

#13=[#1-#11]*COS[#3]（#13賦值）

#14=[#1-#11]*SIN[#3]（#14賦值）

#15=[#5*#3]（#15賦值）

G1 X#13 Z#14 Y#15（螺旋走刀）

#3=#3+1（#3賦值）

END1（循環(huán)語(yǔ)句結(jié)束）

G2 X0 Z0 R[#2/2]（銑半圓至孔中心）

……

（2）G18平面右旋NPT螺紋刀路如圖2所示。

不同部位如下：

……

G3 X0 Z#1 R[#1/2]Y0（銑半圓至切線(xiàn)）

WHILE[#3 LE#6]DO1（循環(huán)語(yǔ)句開(kāi)始）

#11=#8*#3（#11賦值）

#13=[#1-#11]*SIN[#3]（#13賦值）

#14=[#1-#11]*COS[#3]（#14賦值）

#15=[#5*#3]（#15賦值）

G1 X#13 Z#14 Y#15（螺旋走刀）

#3=#3+1（#3賦值）

END1（循環(huán)語(yǔ)句結(jié)束）

G3 X0 Z0 R[#2/2]（銑半圓至孔中心）

……

G18平面左右旋刀路主要區(qū)別：左旋使用G2切入和退回孔中心，#13使用COS，#14使用SIN；右旋使用G3切入和退回孔中心，#13使用SIN，#14使用COS。

3 G19平面銑NPT螺紋

G19平面是利用Y軸和Z軸作為定位軸，利用X軸作為進(jìn)給軸。

（1）G19平面左旋螺紋刀路如圖1所示。

不同部位如下：

……

G3 Y#1 Z0 R[#1/2]X0（銑半圓至切線(xiàn)）

WHILE[#3 LE#6]DO1（循環(huán)語(yǔ)句開(kāi)始）

#11=#8*#3（#11賦值）

#13=[#1-#11]*SIN[#3]（#13賦值）

#14=[#1-#11]*COS[#3]（#14賦值）

#15=[#5*#3]（#15賦值）

G1 Y#14 Z#13 X-#15（螺旋走刀）

#3=#3+1（#3賦值）

END1（循環(huán)語(yǔ)句結(jié)束）

G3 Y0 Z0 R[#2/2]（銑半圓至孔中心）

……

（2）G19平面右旋螺紋刀路如圖2所示。

不同部位如下：

……

G2 Y0 Z#1 R[#1/2]X0（銑半圓至切線(xiàn)）

WHILE[#3 LE#6]DO1（循環(huán)語(yǔ)句開(kāi)始）

#11=#8*#3（#11賦值）

#13=[#1-#11]*COS[#3]（#13賦值）

#14=[#1-#11]*SIN[#3]（#14賦值）

#15=[#5*#3]（#15賦值）

G1 Y#14 Z#13 X-#15（螺旋走刀）

#3=#3+1（#3賦值）

END1（循環(huán)語(yǔ)句結(jié)束）

G2 Y0 Z0 R[#2/2]（銑半圓至孔中心）

……

G19平面左右旋刀路主要區(qū)別：左旋使用G3切入和退回孔中心，#13使用SIN，#14使用COS；右旋使用G2切入和退回孔中心，#13使用COS，#14使用SIN。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)G17、G18、G19平面宏程序編程對(duì)比和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐應(yīng)用可知，在實(shí)際加工時(shí)，通過(guò)修改宏指令#21，可以很方便地控制螺紋尺寸，通過(guò)修改宏指令#1和#2中大徑和小徑可以滿(mǎn)足不同型號(hào)的NPT螺紋加工需求，通過(guò)#20可以自由選擇刀具，從而大大提高編程效率和質(zhì)量。使用宏程序編程，簡(jiǎn)明直觀(guān)，具有靈活性、通用性和智能性的特點(diǎn)。本文提供了同一加工特征在不同平面的編程思路，值得推廣。