焦 軍

(天津現(xiàn)代職業(yè)技術(shù)學(xué)院 天津300350)

應(yīng)用技術(shù)

利用數(shù)控車(chē)加工大螺距螺紋的方法

焦 軍

(天津現(xiàn)代職業(yè)技術(shù)學(xué)院 天津300350)

普通數(shù)控編程可以車(chē)削螺距在3,mm以下的螺紋，但加工大螺距螺紋難度大、廢品率高、加工效率低，因此只能在普通車(chē)床上加工。這是由于螺紋牙形越深，刀具的接觸面就越大，造成車(chē)出的牙形面上出現(xiàn)顫紋，甚至還會(huì)損壞刀頭，極易產(chǎn)生廢品。然而，普通車(chē)床加工的人工勞動(dòng)強(qiáng)度大，且只能采用G92直進(jìn)法進(jìn)刀、G72斜進(jìn)法進(jìn)刀。采用數(shù)控加工，用左右借刀的編程方法在數(shù)控車(chē)加工上很好地解決了以上不足，通過(guò)實(shí)踐取得了實(shí)際效果，也得到了用戶(hù)的認(rèn)可。

大螺距 數(shù)控技術(shù) 左右借刀 調(diào)用子程序

隨著數(shù)控機(jī)床的普及，加工軸類(lèi)、盤(pán)類(lèi)、套類(lèi)零件已經(jīng)非常方便，且零件表面粗糙度高、精度好。目前，盡管利用數(shù)控車(chē)床編程加工螺紋的方法有很多，如：加工內(nèi)外三角形螺紋、內(nèi)外梯形螺紋、滾珠絲杠、蝸桿等，但利用數(shù)控車(chē)床加工大模數(shù)蝸桿的難度卻很大，一方面沒(méi)有現(xiàn)成的程序可用，另一方面隨著螺紋螺距和牙形的不斷加深加大，采用單純的直進(jìn)法進(jìn)刀和斜進(jìn)法進(jìn)刀很難加工出高精度的大螺距螺紋。這是由于螺紋牙形越深，刀具的接觸面就越大，車(chē)出的牙形面上會(huì)出現(xiàn)顫紋，甚至還會(huì)損壞刀頭，極易產(chǎn)生廢品。

1 實(shí)際生產(chǎn)中的問(wèn)題

文中所用的數(shù)控車(chē)床是沈陽(yáng)第一機(jī)床廠生產(chǎn)的FANUC Oi MATE-TB的數(shù)控系統(tǒng)。編程思路為，對(duì)小于3,mm螺距的螺紋采用直進(jìn)法加工，利用G92編程、采用機(jī)夾刀頭，刀頭上標(biāo)明螺距的大小，只需依據(jù)螺距的大小換上合適的刀頭；對(duì)小于6,mm的螺紋可以采用G72編程，因?yàn)镚72的加工軌跡是斜進(jìn)法切削，也就是刀具的一側(cè)切削，隨著刀具吃刀的深入，吃刀量逐漸變小，避免了扎刀現(xiàn)象的產(chǎn)生。但對(duì)于更大螺距的螺紋，若再采用以上方法就會(huì)明顯暴露不足。因此，必須換用另一種通過(guò)調(diào)用子程序加工的方法來(lái)進(jìn)行切削加工，以避免因雙刀刃同時(shí)切削而出現(xiàn)的一系列困難。同時(shí)仿造普車(chē)上的左右進(jìn)刀法加工，實(shí)現(xiàn)每次加工深度可控，使每次的左右借刀控制寬度。下文就利用實(shí)際生產(chǎn)中加工過(guò)的M＝6.5,mm大螺距螺紋蝸桿(見(jiàn)圖1)，進(jìn)行分析并編出程序加以說(shuō)明，以供參考。

圖1 M＝6.5,mm大螺距螺紋蝸桿Fig.1 M＝6.5,mm large pitch thread worm

2 解決方案

FANUC系統(tǒng)加工螺紋的一個(gè)指令G32往往容易被人們忽略，但其在加工中用途很廣，現(xiàn)以加工M＝6.5,mm的大模數(shù)蝸桿為例進(jìn)行說(shuō)明。

其外徑為75,mm，長(zhǎng)度為110,mm，各個(gè)工藝參數(shù)分別為：分度圓直徑為62,mm，牙行角a＝40 °，齒距P＝3.14×6.5＝20.41,mm，導(dǎo)程Pz＝3.14×mx×z＝3.14×6.5×1＝20.41,mm，全齒高h(yuǎn)＝2.2×mz＝2.2×6.5＝14.3,mm，齒頂高h(yuǎn)a＝mx＝6.5,mm，齒頂圓直徑da＝d1(分度圓直徑)＋2,m＝62＋2×6.5＝75,mm，齒跟圓直徑df＝d1－2.4,m＝75－2.4×6.5＝59.4,mm，齒頂寬Sa＝0.843×mx＝0.843×6.5＝5.479,5,mm，齒根寬G＝0.697×mx＝4.530,5，軸向齒厚Sx＝P/2＝20.41/2＝10.205,mm，法向齒厚Sn＝P/2×cosa＝6.5/2×cos40,°＝2.49。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，基圓距齒頂?shù)木嚯x為1,mx，基圓距齒底的距離為1.2,m。

根據(jù)齒頂與基圓和齒底與基圓的關(guān)系計(jì)算得出單側(cè)加工深度為2.2,m＝2.2×6.5＝14.3,mm，所以雙側(cè)加工深度為28.6,mm。G32程序加工吃刀量為0.1,mm，循環(huán)一次的加工深度為0.2,mm，單側(cè)需加工深度為14.3,mm，所以子程序共需調(diào)用72次。G32加工程序方法如下：

2.1 粗加工程序

O3207；

N010 G99 G97 G40 M41；

N020 M03 S30；

N030 T0303；

N040 G00 X104.Z10.(Z向離工件距離稍遠(yuǎn)是為機(jī)床預(yù)備時(shí)間以調(diào)整脈沖信號(hào)，保證加工精度，X向停在104處是給G32加工保留退刀余量，防止退刀時(shí)破壞已加工表面。這是由于G32編程以增量方式編寫(xiě)，每次進(jìn)刀量為0.1,mm，如果刀具停在工件表面附近，刀具在第1次切削完成后以相對(duì)值退刀，再以相對(duì)值進(jìn)刀，在加工深度較大時(shí)，刀具X向上將會(huì)無(wú)法完全退出工件表面，再Z向退刀時(shí)會(huì)將已加工齒面損壞)；

N050 M98 P600007；

N060 T0300；

N080 M05；

N090 M30；

O0007；

N010 G00 U-0.1 W-2.7.；

N020 G00 U-29.；

N030 G32 W-110.F20.41；

N040 G00 U29.；

N050 G00 W110.；

N060 G00 U-0.1 W2.7.；

N070 G00 U-29.；

N080 G32 W-110.F20.41；

N090 G00 U29.；

N100 G00 W110.；

N110 M99；

整個(gè)子程序調(diào)用過(guò)程中，刀具的行走路線是在工件表面兩個(gè)齒頂?shù)闹芯€上，先向左偏移，再向右偏移，這種方法為左右借刀法。應(yīng)注意加工時(shí)刀具的選擇，因?yàn)辇X根寬為G＝0.697×mx＝0.697×6.5＝4.530,5,mm，刀頭寬度應(yīng)為牙底槽寬減去左右偏移量，在此刀具寬度選擇為1.853,05,mm，左右偏移量為2.7,mm。

2.2 精加工程序

O3208；

N010 G99 G97 G40 M41(G97取消恒線速，G40取消刀補(bǔ))；

N020 M03 S20；

N030 T0305(因?yàn)樵谇懊嬲{(diào)用3號(hào)刀是03號(hào)刀補(bǔ)，是在主軸轉(zhuǎn)速30,rpm的前提下測(cè)量的，如果繼續(xù)調(diào)用03號(hào)刀補(bǔ)而主軸轉(zhuǎn)速變?yōu)?0,rpm，進(jìn)給量不變的情況下，會(huì)損壞粗加工出來(lái)的蝸桿表面，所以測(cè)量刀具輸入刀補(bǔ)時(shí)要先測(cè)量30,rpm時(shí)的值，還要以車(chē)蝸桿的進(jìn)給速度車(chē)削一下，再改變轉(zhuǎn)速為20,rpm，以同樣的進(jìn)給速度車(chē)削一下，量出兩道劃痕的距離，再把距離輸入到其他沒(méi)有用的刀號(hào)的Z向上以免影響其他刀具的使用)；

N040 G00 X104.Z10.；

N050 M98 P120008；

N060 G00 X200.Z200.；

N070 T0300；

N080 M05；

N090 M30；

O0008；

N010 GOO U-0.1 W-2.7；

N020 GOO U-55.2；(此處進(jìn)刀為粗加工深度加上29,mm，粗加工深度為26.2,mm。)

N030 G32 W-110.F20.41；

N040 G00 U55.2.；

N050 G00 W110.；

N060 G00 U-0.1 W2.7；

N070 G00 U-55.2.；

N080 G32 W-110.F20.41；

N090 G00 U55.2；

N100 G00 W110.；

N110 M99。

3 結(jié) 語(yǔ)

用左右借刀法不但可以車(chē)削外螺紋，還可車(chē)削內(nèi)螺紋、梯形螺紋、多頭螺紋。車(chē)內(nèi)螺紋時(shí)應(yīng)注意停刀點(diǎn)的位置及進(jìn)刀與退刀方向，車(chē)多頭螺紋時(shí)應(yīng)在第1條螺紋線成型后使停刀點(diǎn)向后移動(dòng)1個(gè)螺距。總之，無(wú)論采用哪種方法，切削操作者必須在實(shí)踐中不斷探索和總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，才能為以后的工作奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

［1］ 嚴(yán)愛(ài)珍. 機(jī)床數(shù)控原理與系統(tǒng)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.

［2］ 李誠(chéng)人，吳武賢. 機(jī)床計(jì)算機(jī)數(shù)控[M]. 西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，1988.

［3］ 吳祖育，秦鵬飛. 數(shù)控機(jī)床[M]. 上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1989.

［4］ 實(shí)用數(shù)控加工技術(shù)編委會(huì). 實(shí)用數(shù)控加工[M]. 北京：兵器工業(yè)出版社，1995.

On Processing Method of Threads with Coarse Pitch by CNC Lathe

JIAO Jun
(Tianjin Modern Vocational Technology College，Tianjin 300350，China)

Simple NC programming is able to process threads with pitch below 3,mm.For threads with coarse pitch，due to the difficulty，high rejection rate and low processing efficiency，the processing can only be handled by normal lathes.This is because deeper thread profile requires greater contact area of a tool，which makes chatter marks on thread form，and even damages the cutting head，resulting in a reject.For a normal lathe，the manual labor intensity is large and only G92 straight entered feed and G72 oblique entered feed can be adopted.Based on NC processing，the adoption of borrow knife programming method has well solved the above shortcomings and has obtained actual effect through practice，meeting with customer’s demands.

coarse pitch；numerical control technology；borrow knife；call subroutine

TH13

：A

：1006-8945(2016)05-0049-02

2016-05-09