石顯奎， 趙燕偉，2

（1.浙江工業(yè)大學(xué)特種裝備制造與先進(jìn)加工技術(shù)教育部/浙江省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，杭州310014；2.廣東省創(chuàng)新方法與決策管理系統(tǒng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州510000）

基于FANUC－0i數(shù)控車床系統(tǒng)的曲線牙型螺紋加工技術(shù)

石顯奎1， 趙燕偉1，2

（1.浙江工業(yè)大學(xué)特種裝備制造與先進(jìn)加工技術(shù)教育部/浙江省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，杭州310014；2.廣東省創(chuàng)新方法與決策管理系統(tǒng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州510000）

隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，在一些機(jī)械零件上使用的螺紋牙型要求也越來越多，對于常用的三角牙型螺紋、梯形螺紋都有比較成熟的加工技術(shù)，但是一些特殊的曲線牙型螺紋由于牙型復(fù)雜，面積較大，采用成型刀加工時(shí)易出現(xiàn)振動，同時(shí)零件精度不能滿足使用要求。文中針對常見的非標(biāo)二次曲線螺紋的加工基于FANUC-0i數(shù)控車床進(jìn)行技術(shù)分析。

螺紋；二次曲線螺紋；橢圓曲線螺紋；數(shù)控；宏程序

0 引言

隨著現(xiàn)代制造技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)械零件精度不斷提高，對于一些非常規(guī)螺紋零件的使用也越來越廣，在各種機(jī)械中，螺紋零件有的用于連接、緊固，有的用于傳遞動力，改變運(yùn)動等，由于用途不同，它們的牙型和加工方法也不盡相同，按剖面分常見的有：三角螺紋、梯形螺紋、鋸齒螺紋和矩形螺紋。這些都可以采用成型刀具來完成加工。但是對于一些非標(biāo)準(zhǔn)牙型螺紋，這種加工方法不能達(dá)到理想加工精度。本文主要闡述了在FANUC系統(tǒng)車床上采用宏程序來實(shí)現(xiàn)曲面螺紋的加工方法。

1 曲線螺紋的加工

1.1 曲線螺紋

1）普通螺紋。

三角形螺紋：又稱普通螺紋，截面為三角形，主要包括英制螺紋、米制錐螺紋、特種細(xì)牙螺紋、過渡配合螺紋、過盈配合螺紋、短牙螺紋、MJ螺紋、小螺紋、60°圓錐管螺紋、牙型角為60°。

矩形螺紋：螺紋截面為矩形，效率高，主要用于傳動，其截面呈現(xiàn)為矩形，但因不易磨制，且內(nèi)外螺紋旋合定心較難，通常用梯形螺紋代替。

梯形螺紋：截面為等腰梯形，牙型角為30°，與矩形螺紋相比，傳動效率略低，但工藝性好，牙根強(qiáng)度高，對中性好。

鋸齒形螺紋：鋸齒形螺紋牙的工作邊接近矩形直邊，多用于承受單向軸向力，其牙型有（3°/30°）、（7°/45°）、（3°/ 45°）、（7°/45°）等。

圓弧螺紋：其截面為半圓形，主要用于傳動，多用在滾動絲杠上，與矩形螺紋相比，工藝性好，螺紋效率更高，對中性好，目前很多地方都取代了矩形螺紋和梯形螺紋，但因其配件加工復(fù)雜，成本較高，所以對傳動要求不高的地方應(yīng)用很少。

2）二次曲線螺紋。曲線螺紋截面為二次曲線，因其剖面較復(fù)雜，成型刀制作困難，加工難度大，精度很難保證，適用于某些特殊常合。常見的二次曲線螺紋有：

1.2 曲線螺紋加工

1.2.1 普通螺紋加工

普通螺紋加工方法很多，加工中需要多次進(jìn)刀，所以程序較長，而且在編寫中容易出錯(cuò)，在數(shù)控車床的數(shù)控系統(tǒng)中均設(shè)有G33、G32、G76、和G92螺紋加工指令。單行程螺紋切削用G32指令，簡單螺紋切削循環(huán)用G92指令，螺紋切削復(fù)合循環(huán)用G76指令。數(shù)控車床上加工普通三角螺紋筆者習(xí)慣用G92指令，加工梯形螺紋時(shí)多采用G32指令。

如圖1所示，三角螺紋加工程序?yàn)椋?/p>

圖1

Tr40×7梯形螺紋程序?yàn)椋?/p>

1.2.2 曲線螺紋加工

其它方程轉(zhuǎn)換同理，在此省略。

根據(jù)數(shù)控車床坐標(biāo)系與數(shù)控車編程要求，在數(shù)控加工中將要確定變量，在此設(shè)定以Z軸為變量，從而確定X軸坐標(biāo)：X=a/b*SQRT［a*a-z*z］，在此表達(dá)式中，設(shè)置橢圓螺紋加工刀具軌跡：

2）確定曲線螺紋加工程序。在FANUC系統(tǒng)中，螺紋加工指令有G32、G92、G76等，編程過程中，可以根據(jù)自己的習(xí)慣合理選擇，但是加工中要注意每一次的退刀位置，否則會出現(xiàn)撞刀，仍用G32來編寫，以下則以此為例。

螺紋加工指令為：G32X__Z__F__；其中：X Z為螺紋終點(diǎn)坐標(biāo)；F螺紋導(dǎo)程（單線螺紋為螺距）。

在加工圖2所示的橢圓螺紋中，可將螺紋分解為由無數(shù)個(gè)沿橢圓軌跡切削而成的普通螺紋，其主程序?yàn)椋?/p>

只要確定了X、Z這二個(gè)變量值，則螺紋程序就迎刃而解。雙曲線、拋物線等二次曲線螺紋也可用同樣的方法加工。

2 曲線螺紋生產(chǎn)加工

在實(shí)際加工中，各種二次曲線螺紋的加工方法都類似，在此以橢圓曲線螺紋為例進(jìn)行分析（如圖2）。

圖2

2）螺紋加工分析。以Z軸為變量確定X：

3）程序編寫如下：

4）加工完成工件。工件加工成品如圖3所示，經(jīng)檢測螺紋表面粗糙度、表面精度等都達(dá)到要求，加工過程中刀具無振動，切削狀態(tài)良好，加工效率高，完全能達(dá)到精度要求。

3 結(jié)語

本文通過常用螺紋及二次曲線螺紋的加工工藝及程序分析，總結(jié)出一套適于FANUC車床系統(tǒng)二次曲線螺紋加工方法，并在生產(chǎn)中得到運(yùn)用，這種方法能實(shí)現(xiàn)大剖切面曲線螺紋的加工，比采用傳統(tǒng)成型刀具加工提高了零件加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率，進(jìn)一步提高了零件加工精度。但是這種加工方法有一定的局限性。螺紋的加工方法很多，加工過程中還需要考慮工件形狀、材料、螺紋牙型、生產(chǎn)方式等因素。本文所介紹的加工方法只是作者生產(chǎn)實(shí)踐中的經(jīng)驗(yàn)。

圖3

［1］ 鄧中亮.非圓零件車削加工技術(shù)［M］.北京：人民郵電出版社，1998.

［2］ 方沂.數(shù)控機(jī)床編程與操作［M］.北京：國防工業(yè)出版社，2003.

［3］ 浙江凱達(dá)機(jī)床廠數(shù)控車床操作和使用說明書［M］.

［4］ 劉雄偉.數(shù)控機(jī)床操作與編程培訓(xùn)教程［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.

［5］ 馮志剛.數(shù)控宏程序編程方法、技巧與實(shí)例［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.

（編輯黃 荻）

TG 659

A

1002－2333（2014）05－0081－03

石顯奎（1981-），男，浙江工業(yè)大學(xué)研究生，主要從事數(shù)控加工技術(shù)研究；趙燕偉（1959-），女，教授,博士生導(dǎo)師，主要從事現(xiàn)代集成制造技術(shù)研究。

2014-03-05

廣東省創(chuàng)新方法與決策管理系統(tǒng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金項(xiàng)目（2011A060901001-07A）