端面上加工異形螺紋在數控車削中的應用

摘要:筆者將利用FANUC 0i—TC系統配備的宏程序功能編寫異形螺紋加工的程序，運用宏程序中的變量運算、邏輯運算和條件轉移，將異形面上異形螺旋槽的加工得到推廣。

文獻標識碼：B

文章編號：1672- 0601（2015）08- 0109- 02

作者簡介：許成良（1986-），男，二級實習指導教師，主要研究方向：數控車（銑）宏程序。

The Application of the Processing of Special Shaped Thread on the Surface in Numerical Control Turning

XUChengliang

(The Chinese Electrical Senior Technical School，Jiangyin 214400,China)

Abstract: Use the special thread machining procedure compiled by macro program function equipped by the FANUC 0i - TC system, variable arithmetic and logical operations and conditions transfer in macro program, to promote the processing of the special spiral groove on the special surface

Keywords: numerical control vehicle; special shaped thread; macroprogram

引言

在實際生產或學校學習中，普通螺紋是我們常見的零件，一般情況下，我們見到的都是梯形螺紋、三角形螺紋等，在數控車床上，有專門的螺紋車削指令，如G32、G92等，可以很方便地加工出單頭或多頭的、公（英制）螺紋。但在某些特殊場合，特別是在以前類似于全國大賽中需要加工的一些異形螺紋(如圖1)，應用單一的螺紋車削指令是不能完成的。對于手工編程者來說有一定困難，感覺無從下手，甚至運用自動編程軟件也很難完成，導致無法順利完成異形螺紋加工。實際上只要我們合理運用宏程序并結合螺紋數控切削基本指令的組合編程的方式就能完成對該類零件的加工，難題便會迎刃而解。

1　圖樣分析

通過對圖（1）異形螺紋示意圖分析可得出，異形面上的異形牙形螺紋加工時，刀具的移動軌跡既要按牙形曲線運動，又要按螺紋附著表面曲線變化規律運動車削螺紋。

現以圖（1）為例分析異形螺紋的加工方法：在端面圓弧R50面上的深1mm圓弧R3螺紋，刀具的運動既要按R3的小圓弧運動，又要按圓弧R50的變化規律車削螺紋。編程前首先要找出圓弧R3圓心與圓弧R50的關系，然后再分析圓弧R3上某點與圓弧R50的關系。通過特殊點的分析得出邏輯關系式，然后借助宏程序和G32螺紋車削指令的結合編寫加工程序。

編程之前有以下幾個問題：

（1）刀具的選用及安裝，由于加工的是在端面上的圓弧螺紋，所以選用30°棱形車刀，同時還要考慮車刀的主（副）后角、刀尖角（刀尖圓弧半徑R0.4），刀具安裝時，刀桿與主軸軸線平行。

（2）R3的小圓弧圓心坐標系與橢圓坐標系的關系，從圖（2）中很容易得出R3圓心的坐標隨著隨著X軸的變化而變化，現設Z軸的變量為#5，應變量X軸用#4表示，根據R50圓的方程得出：#5=SQRT[50*50- #4*#4]

(3) R3圓弧上某點的坐標的確定。如圖（3），在R3的小圓的坐標系中，某點的坐標方程為：Z #2=- R*SIN[#1] X #3=R*COS[#1]（R的值要發生變化，把刀尖R0.4考慮進去了）

(4)怎樣在圓弧端面上走出圓弧牙型，如圖（4），其實在加工圓弧端面上的圓弧螺紋的時候，也就是用G32沿著外側弧線車削，只是要在車削之前把每次圓弧的點定位正確。那么異形螺紋就能車削成功。（根據圓弧的延長線，通過方程計算可計算出Z向起點，也可以通過畫圖找出）

(5)為防止產生亂牙現象，車削螺紋之前和之后需要適當的空刀導入量和導出量。如圖（4）（一般選取一個導程的距離）

（6）異形牙形R3圓弧起始角和終止角的確定。將R3圓弧與R50圓的交點分別找出，通過CAXA繪圖得出所要加工牙形圓弧的起始角和終止角，得出牙形R3圓弧角度變化范圍約為18° —162°。如圖（5）

通過以上幾點對異形螺紋的分析，我們可以來順利的編制程序。

2程序參考

O0001；

T0101執行1號刀（30度對稱尖刀）

G00 X100 Z100

M03 S600

G00 X70 Z10快速定位

#1=50 R3圓弧起始角；

N2 #2=- 2.6*SIN [#1]在R3圓坐標系下某點的Z方向坐標值（這里的2.6是指實際是按R2.6的圓弧加工的螺紋，考慮刀尖圓弧半涇R0.4）

#3=2*2.6*COS[#1]在R3圓坐標系下某點的X方向坐標值

G00 X[70+#3]快速定位到加工起點

G00 Z[1.29+#2]

#4=15 R50圓弧圓心到圓弧加工起點的X向距離

N3 #5=SQRT [50*50- #4*#4]R50圓弧圓心在圓坐標系下的Z向值

G32 X[40+2*#4+#3] Z[48.99- #5+#2+2] F5使用G32車削連續螺紋

#4=#4- 5 R50圓X軸變量增值為5

IF [#4GE- 15] GOTO3終點判別，滿足條件時跳到N3程序段

G00 Z10 Z向退刀

G00 X[70+#3] X向定下一個起刀點(可省）

#1=#1+2 R3圓弧上的角度變量增值為2度

IF [#1LE160] GOTO2終點判別，滿足條件時跳到N2程序段

G00 X100 Z100

M30

3　總結

通過本人實踐證明：該程序不僅適用于FANUC數控系統，該編程方法還能用于不同類型(梯形螺紋、矩形螺紋或蝸桿等)螺紋的加工。由于采用宏程序編程，只需在主程序中，根據實際螺紋情況，更改相關變量的初值及其一些方程式，具有很強的實用性，擴展了數控機床的應用范圍，為今后在各種異形面上(圓弧面、橢圓面、拋物線面等)加工異形牙形(圓弧牙形、橢圓形牙形等)螺紋提供了參考。