宏程序在螺紋銑削快速編程中的應用

■ 沈陽黎明航空發動機（集團）有限責任公司 （遼寧 110043）

陳國文 馬芳薇 周 瑜

1. 加工難題

圖1所示某零件在加工過程中，其螺紋（見圖2）右旋螺距4mm、長度為45mm，但現有刀具（見圖3）的有效銑削長度只有28mm，小于零件螺紋長度，采用傳統螺紋銑削無法一次加工完成，數控編程和計算比較復雜。

圖1 零件圖

圖2 螺紋放大圖

圖3 刀具圖

2. 解決方案

螺紋銑削是當今制造業中比較流行的一種螺紋加工方法，它是利用數控機床的螺旋插補功能（G02/G03）進行螺紋加工的一種新方法（見圖4），加工中螺紋銑刀依靠機床運動實現螺旋升程的加工，該方法首先流行于歐美，隨著數控機床在國內的廣泛普及和數控編程技術的提高，螺紋數控銑削方法得到了廣泛的應用。

圖4 外螺紋數控銑削加工示意圖

傳統單齒刀具加工螺紋過程中，采用單個螺距的方式進行循環切削（見圖5a），而新結構梳式螺紋銑刀由于多個齒同時參與切削，軸向移動一個螺距，即可完成與銑刀長度相等的螺紋（見圖5b），加工效率較高。

圖5 螺紋接刀示意圖

圖3 所示螺紋刀具有效長度7（齒數）×4 m m（螺距）=28mm，因螺紋刀具長度小于螺紋長度，無法一次加工完成，銑削加工過程中存在接刀問題。

根據螺紋銑刀的這個特點，接刀方案確定為：軸向刀具每次移動距離為6個齒，剩余1個齒作為重疊加工接刀用，螺紋銑刀每次加工有效長度為6（齒數）×4mm（螺距）=24mm，整個螺紋加工次數為2刀即可。

3. 數控程序編制

程序的編制以及給定的數值直接決定了所加工螺紋的位置、旋向、公稱直徑及螺距。考慮到螺紋銑刀可以加工相同螺距、不同旋向、不同直徑的內外螺紋，具有一定的通用性，所以采取參數化編程，即可通過不同的賦值加工出不同的螺紋。

在螺紋梳刀銑削加工中，螺紋銑削運動軌跡為一螺旋線。在螺紋銑削的切入方法中，推薦采用1/8圓弧切入法，圓弧切線切進工件后，再走360°整圓切削。數控程序如下：

R1=31 ;（刀具直徑）

R14=7 ;（刀具軸向齒數）

R2=36 ;（螺紋公稱直徑）

R3=45 ;（螺紋長度）

R4=4 ;（螺距）

R5=5 ;（安全平面高度）

R13=(R2-R1)/4 ;（刀具運動軌跡的一半）

R15=1; （切削計數變量）

G54 G90 S200 M03 ；（主軸起動）

G00 Z200

X0 Y0

Z=R5 ;（至安全平面）

G01 Z=-R3 F=300 ;（螺紋孔深）

G91 X=R13 Y=-R13 F=15

G03 X=R13 Y=R13 C R=R13 Z=R4/8 ；（圓弧切入）

G03 X0 Y0 I=-R13*2 J0 Z=R4 ;（Z

向移動1個螺距）

R16=R3-(R14-1)*R4 - R4/8 ; （剩余螺紋長度計算）

WHILE R16>0 ;（判斷螺紋是否加工完）

G01 X=-R13*2 F300 ;（刀具遠離）

Z=(R14-1)*R4 ;（Z向移動）

X=R13*2 F=R12 ;（刀具接近）

G03 X0 Y0 I=-R13*2 J0 Z=R4 ;（接刀繼續加工剩余螺紋）

R15=R15+1 ；（加工次數計數器）

R16=R3-(R14-1)*R4*R15- R4/8 ; （剩余螺紋孔長度）

ENDWHILE ；（循環結束）

G03 X=(-R13) Y=R13 CR=R13 Z=R4/8 ；（圓弧切出）

G01 X=-R13 Y=-R13 Z=R5

G90 Z200 ；（退刀）

M05 M30 ；（程序結束）

4. 試驗件加工驗證

為了確保方案安全可靠，先選用一塊試件進行了螺紋分段銑削加工試驗，經過螺紋塞規通端、止端分別檢測后，檢驗結果全部合格（見圖6），驗證了宏程序智能接刀方案的可靠性和數控程序的正確性，保證了正式件的盲孔長螺紋的數控銑削，解決了長螺紋接刀復雜計算的問題。

圖6 螺紋加工試驗件

5. 結語

銑削不同直徑、螺距螺紋的零件，需要編制不同的程序，從而程序編制工作量大且較為繁瑣。宏程序由于允許使用變量算術和邏輯運算及條件轉移，使得編制相同操作的程序更方便、更容易，在很大程度上降低了對加工各類不同螺距、直徑、長度的螺紋的程序編制工作量，也提高了螺紋加工效率和加工穩定性。