特殊圓弧螺紋的數控車削宏程序研究

盧萬強，羅忠良

(四川工程職業技術學院，四川德陽 618000)

1 特殊圓弧螺紋的車削技術難點

某飲料罐裝機械產品如圖1所示，其中有一個特殊圓弧螺紋，螺紋牙型結構見圖1的局部放大圖Ⅰ。

圖1 特殊圓弧螺紋零件圖

由于該圓弧螺紋比較特殊，其牙頂和牙底都是光滑連接、均勻變化的圓弧曲線，若采用一般的成型刀具加工或者采用菱形刀具“左右趕刀”，分層加工等常規方法，不僅編程計算復雜，勞動強度大，加工效率低，而且刀具易磨損，加工過程不穩定，表面質量差，尺寸不易控制，容易產生廢品。除此之外，加工余量和螺紋圓弧尺寸的變化都會給編程、加工帶來很大困難。

2 特殊圓弧螺紋車削方案

對于上述問題，較為有效的方法是想辦法減小切削抗力，簡化復雜的數學計算。具體的做法是在螺紋加工的軸向上利用車削多線螺紋的原理，采用近似逼進的方法車削圓弧螺紋，先依次計算出一個螺紋導程上牙頂輪廓、牙底輪廓圓弧上各點的坐標，再分別依次以這些坐標為基準，用螺紋車削指令加工出經過上述各點螺旋線，所有這些螺旋線的包絡軌跡就形成了最終的圓弧螺紋;在徑向上采用分層加工較少切除量。通過兩個方向上的分割處理，逐漸切除多余材料，完成圓弧螺紋加工。

實現上述加工過程的關鍵是每一次刀具起始坐標位置的計算和螺紋牙型的變化規律。可以利用數控系統宏程序編程強大的運算功能和循環控制功能，讓數控系統自己運算獲得每一次走刀的具體坐標，并通過變量編程實現加工。

特殊圓弧螺紋的具體數控車削宏程序設計流程如圖2所示。

圖2 特殊圓弧螺紋加工宏程序設計流程

特殊圓弧螺紋牙型分析計算如圖3所示。

圖3 特殊圓弧螺紋牙型分析計算

該圓弧螺紋的圓弧半徑是R，點1是圓弧螺紋牙頂輪廓的起點，點2是圓弧螺紋牙頂輪廓的終點又是圓弧螺紋牙底輪廓的起點，點3是圓弧螺紋牙底輪廓的終點，即圓弧螺紋的牙頂輪廓的加工范圍是60°～120°，牙底圓弧輪廓的加工范圍是-60°～-120°，牙底和牙頂圓弧螺旋線在軸向錯開了半個螺距。

3 特殊圓弧螺紋車削加工刀具和余量分配

根據上述分析，該零件的特殊圓弧螺紋的加工可以用尖刀 (普通的35°菱形刀片也行)，尖刀的主偏角和副偏角一定要計算合理，既保證刀具強度又要避免干涉和過切。也可以用R刀，但刀具的半徑必須小于螺紋的圓弧半徑。

該零件的圓弧螺紋加工的余量很不均勻，牙底部分余量較大，而牙頂部分余量較少，甚至沒有，因此工藝上要重點考慮，可以單獨完成粗加工、半精加工，也可以在前一道工序 (車光軸時)統一考慮精加工余量。也可以在程序編制時通過牙底部分的子程序調用實現粗加工和半精加工 (參見后面提供的程序)。

4 特殊圓弧螺紋車削的宏程序編制

考慮到程序的通用性和靈活性，對該圓弧螺紋的數控程序的設計，盡量通過變量和宏程序實現，在加工材質不同、尺寸不同而螺紋齒形相同的零件時，只要通過調整變量而不必改變程序，就能加工出所需螺紋。既節省編程時間，又避免在每次編程時可能會出現的失誤，提高了工作效率。

表1是特殊圓弧螺紋數控車削通用宏程序中的變量及含義說明。特殊圓弧螺紋的數控車削通用宏程序 (以

表1 變量及含義

FANUC 0iT系統為例)如下:

5 結束語

通過在軸向和徑向分別多層次切削的方法，減小加工過程中的切削抗力，在計算刀具軌跡的過程中，利用宏程序的運算和控制功能簡化了復雜計算，保證了加工質量。

經實踐證明:加工效果良好，解決了形狀復雜的特殊螺紋用傳統螺紋加工方法無法加工的難題，同時也為其他類似問題提供了參考。

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