剖析數(shù)控車異形螺紋的加工

① G32加工端面螺紋介紹:

概述：端面螺紋大多以矩形螺紋為主，車床的自定心卡盤（盤絲）使用的就是這種結(jié)構(gòu)。這類螺紋沒有具體的代號(hào)標(biāo)注，一般是文字注釋。

如圖2-8是端面螺紋的簡(jiǎn)圖

圖（a）是端面螺紋整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，圖（b）是端面螺紋的局部放大圖，規(guī)定當(dāng)螺紋深度小于5mm時(shí)，需加0.1mm。

端面螺紋旋向的判斷：

在主軸正轉(zhuǎn)情況下，從外往里車，屬于右旋（順時(shí)針），反之是左旋螺紋（逆時(shí)針）。

指令格式：G32 X＿ F＿（X為切削的終點(diǎn)坐標(biāo)，F(xiàn)為螺紋的導(dǎo)程）

程序語(yǔ)句（僅車端面螺紋段）

G99 M3 S500 T0202;(切槽刀 B=3mm)

G0 X100. M8;

Z-0.5;

G32 X40. F3.0;

G0 Z3.;

X100.;

Z-0.7;

G32 X40.（考慮刀刃寬 圖2-9） F3.0;

G0 Z3.;

X100.;

Z-1.0;

G32 X40. F3.0;

G0 Z3.;

X100.;

Z-1.5;

G32 X40. F3.0;

G0 Z3.;

X100.;

Z-2.0;

G32 X40. F3.0;

G0 Z3.;

X100.;

Z-2.5;

G32 X40. F3.0;

G0 Z3.;

X100.;

Z-3.1;

G32 X40. F3.0;

G0 Z90.;

M5;

M30;

注：這幾次定位要一致。

② 變距螺紋加工介紹

廣州數(shù)控（GSK）等一些國(guó)內(nèi)數(shù)控系統(tǒng)在加工變距螺紋時(shí)使用G32指令。

如圖2-10所示：

數(shù)值計(jì)算：

M27×4的牙高（直徑值）=1.3×4=5.2mm；

M27×12的牙高（直徑值）=1.3×12=15.6mm；

牙高以最小牙高為依據(jù)：

所以小徑=27-5.2=21.8mm。

車變距螺紋時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速由最大螺紋的螺距（P=12）確定。

程序語(yǔ)句（僅車螺紋段）

G99 M3 S200 T0202;

G0 X30.;

Z3.;

X26.;

G32 Z-20 F4.0;

G32 Z-56 F12.;

G0 X30.;

Z3.;

X25.6;

G32 Z-20. F4.0;

G32 Z-56. F12.;

…;

G32 X30.;

Z3.;

X21.8;

G32 Z-20. F4.;

G32 Z-56. F12.;

G0 X30.;

Z90.;

M5;

M30;

所謂變距螺紋指的是以螺紋切入開始指定基準(zhǔn)螺距值F，然后每隔一個(gè)螺距產(chǎn)生一個(gè)螺距差值K（增值或減值）

在FANUC（發(fā)那科）等一些進(jìn)口的數(shù)控系統(tǒng)中，有加工變距螺紋的特定指令G34。

指令格式：G34 X＿Z＿F＿K＿;

其中 X、Z為螺紋的終點(diǎn)位置，F(xiàn)為長(zhǎng)軸方向在起點(diǎn)處的導(dǎo)程，K為主軸每轉(zhuǎn)導(dǎo)程的增加量和減少量，K值的指令范圍：

0.0001-500.0000mm，如下圖所示。

例如：起點(diǎn)導(dǎo)程5mm，導(dǎo)程增量為1mm，螺紋長(zhǎng)度為50mm，程序?yàn)椋篏34 Z-50. F5. K1。

③ 多線螺紋的加工

多線螺紋一般用于傳動(dòng)，都是直螺紋，數(shù)控加工多線螺紋，可以使用G92通過調(diào)用子程序的方法，進(jìn)口機(jī)床還支持G32指令加工多線螺紋，G76指令也可以加工多線螺紋（后面講到）。

G92調(diào)用子程序加工多線螺紋

加工如圖2-11多線螺紋

圖中標(biāo)注的含義：M27×9/3

其中M27是公稱直徑，9是螺紋導(dǎo)程，3是螺距。

因?yàn)椋簩?dǎo)程=螺距×線數(shù) 所以：這是一個(gè)三線螺紋。

數(shù)值計(jì)算：

大徑=27-0.13×3=26.61mm；

小徑=27-1.3×3=23.1mm；

程序語(yǔ)句（僅車螺紋段）

子程序（O0046）

G92 X26. Z-40. F9.;

X25.7;

X25.4;

X25.2;

X25.0;

…;

X23.1;

M99;

主程序

G99 M3 S700 T0202;

G0 X30. M8;

Z3.;

M98 P0046;

G0 X30.;

Z6.;

M98 P0046;

G0 X30.;

Z9.;

M98 P0046;

G0 Z90.;

M5;

M30;

Z3.→Z6.→Z9.每次定位增加一個(gè)螺距（P=3）

有一些系統(tǒng)也支持G32加工變距螺紋

指令格式：G32 X＿Z＿F＿Q＿;

其中 X、Z為螺紋的終點(diǎn)位置，F(xiàn)為螺紋導(dǎo)程，Q為螺紋的起始角。增量為0.001°，不能指定小數(shù)點(diǎn)；如果加工雙線螺紋，相應(yīng)位移為180°，則指定Q180000.

起始角Q不是模態(tài)值，每次必須指定，否則系統(tǒng)認(rèn)為是0.

多線螺紋加工對(duì)G32，G34，G92，G76指令均有效。

④ 梯形螺紋的加工

在數(shù)控車床上，可用G76螺紋切削循環(huán)指令，采用斜進(jìn)法、交錯(cuò)切削等方法加工梯形螺紋，但有一定的技術(shù)難度。所以根據(jù)長(zhǎng)期的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，摸索出一套在一系列經(jīng)驗(yàn)公式對(duì)編程數(shù)據(jù)精細(xì)計(jì)算的基礎(chǔ)上，使用螺紋切削指令G32和調(diào)用子程序，并在子程序中巧妙設(shè)置加工方法來加工梯形螺紋，能夠安全、可靠地加工出合格的梯形螺紋。

編程與加工技巧分析

（1）刃磨刀時(shí)注意保證車刀的刀尖角與牙型角一致，而且刀尖寬度必須小于槽底寬。

（2）盡量使車削過程牙槽間隙足夠大，保證車刀單刃切削，排屑順利。如螺距為5mm的梯形螺紋槽底寬為1.7mm，刃磨刀尖為1.2-1.4mm為宜。刀尖過大會(huì)使刀尖與牙側(cè)的間隙過小，不易排屑，容易扎刀；刀尖過小會(huì)使刀尖剛性變差，容易引起震動(dòng)造成加工表面粗糙度較差，精度難以控制。

（3）注意車刀在車螺紋前的定位，刀尖到牙頂?shù)木嚯x要大于牙高h(yuǎn)，小于牙高h(yuǎn)會(huì)造成刀尖在螺紋加工后階段與螺紋牙頂之間摩擦，產(chǎn)生廢品。

（4）編制和調(diào)用子程序，可采用一重子程序，也可以調(diào)用多重子程序。

1.編程數(shù)據(jù)的計(jì)算

（1）毛坯的定位點(diǎn)X值=公稱直徑＋（0.5P+ac）×2＋1

式中P為螺距，ac為牙頂間隙，0.5P+ac為牙形高。根據(jù)螺距的大小來選擇牙頂間隙的值參見下表。

P	1.5-5	6-12	13-44
ac	0.25	0.5	1

(2)第一刀下刀點(diǎn)X值

X=公稱直徑-上下偏差平均值-0.2

（3）小徑=公稱直徑-（0.5P＋ac）×2

（4）加工加數(shù)=（第一刀下刀點(diǎn)X值-小徑）/X方向進(jìn)刀量（直徑值）＋1

（5）U=毛坯定位點(diǎn)X值-第一刀下刀點(diǎn)X值。

2.走刀路線：加工梯形螺紋一般采用左右切削法，螺距小的可分為粗車、半精車、精車；螺距大的可分為粗車、半粗車、半精車、精車。采用左右切削法，調(diào)用一次子程序時(shí)，車刀進(jìn)一個(gè)切削深度在左側(cè)車一刀后向右移動(dòng)一個(gè)間隙再車一刀，再調(diào)用一次子程序時(shí)，車刀又進(jìn)一個(gè)切削深度在左側(cè)車一刀后向右移動(dòng)一個(gè)間隙再車一刀，這樣直到完成。

[梯形螺紋加工范例]如下圖所示是梯形螺紋加工件

3.加工梯形螺紋數(shù)據(jù)計(jì)算

（1）毛坯定位點(diǎn)X值

X=公稱直徑＋（0.5P+ac）×2＋1=36＋(0.5×6＋0.5)×2＋1=44

（2）查表確定公稱直徑上下偏差值：上偏差為0，下偏差為-0.375，其平均值為-0.2，第一刀下刀點(diǎn)X值=36-0.2-0.2=35.6.

（3）小徑=公稱直徑-（0.5P＋ac）×2=36-（0.5×6＋0.5）×2=29。

(4)加工加數(shù)=(第一刀下刀點(diǎn)X值-小徑）/X方向進(jìn)刀量（直徑值）＋1=(35.9-29)/0.1＋1=67.

(5)U=毛坯定位點(diǎn)X值-第一刀下刀點(diǎn)X值=44-35.6=8.4.

4.計(jì)算梯形螺紋尺寸并查表確定其公差

大徑D=36

中經(jīng)d中=d-0.5p=36-3=33查表確定其公差，故d=33

牙高h(yuǎn)=0.5p＋ac=3.5

小徑d=d中-2h=29

牙頂寬f=0.336p=2.196

牙底寬w=0.366p0.536a=2.196-0.268=1.928

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，使用梯形螺紋刀尖寬f=1.5mm比較合理。

用3.1mm的測(cè)量棒測(cè)量中經(jīng)，則其測(cè)量尺寸M=d中＋4.864d-1.866p=36.88，根據(jù)中經(jīng)公差帶確定其公差（0--0.355）則M=36.525-36.88.

5.編寫數(shù)控程序

G99 M3 S300 T0101;

G0 X44. Z8.;（44為毛坯定位點(diǎn)X值）

M8;

M98 P470002;(47為粗加工刀數(shù))

M98 P200003;（20為精加工刀數(shù)）

M9;

G0 X100. Z100.;

M30.

編寫粗加工子程序

O0002

G0 U-8.4;（8.4為U值）

G32 Z-37. F6.;

G0 U8.4;

Z7.7;

U-8.4;

G32 Z-37. F6.;

G0 U8.4;

Z8.3;

U-8.4;

G32 U0. Z-37. F6.;

G0 U8.3;

Z8.;

M99;

編寫精加工程序

O0003;

G0 U-8.4;

G32 Z-37. F6.;

G0 U8.4;

Z7.9;

U-8.4;

G32 U0. Z-37. F6.;

G0 U8.4;

Z8.1;

U-8.4;

G32 U0. Z-37. F6.;

G0 U8.3;

Z8.;

M99;

上述工件也可以用G92編制子程序。

主程序

…

G00 X44. Z6.;(螺紋刀快速到達(dá)直徑Φ44mm端面外3mm)

M98 P60002;（粗車調(diào)用O0002子程序6次）

M98 P80003;（半粗車調(diào)用O0003子程序8次）

M98 P80004;（半精車調(diào)用主程序O0004子程序8次）

M98 P80005;（精車調(diào)用O0005子程序8次）

G0 X100. Z100.;（螺紋刀快速退回到程序起點(diǎn)）

…

O0002（粗車子程序）

G00 U-0.5;（粗車每次進(jìn)給深度）

M98 P0006;（調(diào)用基本子程序O0006）

M99;（子程序結(jié)束返回主程序）

O0003;（半粗車子程序）

G00 U-0.3;（半粗車每次進(jìn)給深度）

M98 P0006;（調(diào)用基本子程序O0006）

M99;（子程序結(jié)束返回主程序）

O0004;（半精車子程序）

G0 U-0.15;（半精車每次進(jìn)給深度）

M98 P0006;（調(diào)用基本子程序O0006）

M99;（子程序結(jié)束返回主程序）

O0005（精車子程序）

G0 U-0.05;（精車每次進(jìn)給深度）

M98 P0006;（調(diào)用基本子程序O0006）

M99;（子程序結(jié)束返回主程序）

O0006（基本子程序）

G92 U-8. Z-37. F6.;（車削螺紋左牙側(cè)面）

G00 W0.43;（螺紋刀快速移動(dòng)0.43mm到達(dá)右牙側(cè)面）

G92 U-8. Z-37. F6.;（車削螺紋右牙側(cè)面）

G0 W-0.43;（移動(dòng)-0.43mm返回螺紋左牙側(cè)面軸向位置）

M99;（子程序結(jié)束返回主程序）

編輯：jq