談數控車削圓弧螺紋的加工方法

梁金土+鄧旭橋

摘要：隨著數控技術的不斷發展，近年來數控技能競賽中出現了非標準螺紋的加工，傳統的加工方法已經無法順利完成非標準螺紋的加工。本文主要探討圓弧牙底異形螺紋的加工方法。

關鍵詞：數控車;異形螺紋;宏程序;加工方法

中圖分類號：G712文獻標識碼：A文章編號：1005-1422（2016）01-0104-02

異形螺紋的螺距較大，加工較為復雜，對操作者的操作技能要求較高，特別是對于牙底是圓弧的異形梯牙螺紋，切削量大，易發生扎刀和崩刀的現象。如果我們能夠選擇適當的刀具和合理的加工方法，問題自然就會迎刃而解。圖1

一、加工準備

1.材料準備

加工圖1所示的螺紋，單頭圓弧牙底異形螺紋，材料為鋁，毛坯為φ50。

2.刀具的選擇

對于圖1中圓弧牙底異形螺紋螺紋溝槽為半圓形，半徑為4mm，半徑值較大，選用直徑為3mm的圓弧形車刀圖2進行加工。圓弧形車刀是材料為金屬陶瓷的機夾刀，如圖2所示。

二、加工螺紋圖3

1.找準刀具定位點

加工前要進行對刀，先對Z軸，圓弧形車刀輕碰工件右端面，如圖3所示，在對應刀補號輸入Z1.5;然后對X軸，圓弧形車刀輕碰工件外圓，如圖4所示，在對應刀補號輸入X51，對刀完畢。圖4

2.加工步驟

加工螺紋時，應選擇低轉速，因為圓弧形異形螺紋的螺距較大，加工余量多，車削時車刀刀刃與工件接觸范圍大，切削力過大，易出現停床或扎刀的現象，所以應選擇主軸轉速為S150。圖5

（1）先用直進法進行加工

第一步：如圖5所示，車刀定位在G00 X60 Z20，車刀從A點車削至B點。編程為：

G00 X60 Z20;圖6

G82 X51 Z-32 F12;

G82 X50.5 Z-32 F12;

……

G82 X43 Z-32 F12;

第二步：第一刀加工完畢后，剩余的切削余量如圖5所示。接下來先加工左邊的切削余量，刀具向左偏移。這時就會產生了一個問題，向左偏移多少？下面我們采用兩組偏移量來進行對比：

①向左偏移2mm

刀具從C點車削至D點，如圖6所示，車削到D點后，剩余的切削余量較大。在最后精車時，會因為加工余量大，刀具承受的切削力過大，容易造成崩刀和停床。 圖7

②向左偏移1.5mm

刀具從E點車削至F點，如圖7所示，剩余的切削余量在合理的范圍內。如果刀具向左偏移量過小，就會影響加工效率。所以第一步加工完畢后，刀具向左偏移Z-1.5，圖8從E點車削至F點。編程為：

G00 X60 Z18.5;

G82 X51 Z-32 F12;

G82 X50.5 Z-32 F12;

……

G82 X41 Z-32 F12;

第三步：刀具向再左偏移1mm，從G點車削至H點，如圖8所示。左邊螺紋溝槽加工完畢。編程為：

G00 X60 17.5;

G82 X51 Z-32 F12;

G82 X50.5 Z-32 F12;

……

G82 X43.06 Z-32 F12;圖9

第四步：刀具向右偏移Z1.5mm，從I點車削至J點，如圖9所示。

編程為：

G00 X59 Z21.5 ;

G82 X51 Z-32 F12;

G82 X50.5 Z-32 F12;

……

G82 X41 Z-23 F12;

圖10

第五步：刀具再向右偏移1mm，從M點車削至N點，如圖10所示。圓弧螺紋的加第一次工完畢。編程為：

G00 X60 Z22.5 ;

G82 X51 Z-32 F12;

G82 X50.2 Z-32 F12;

……

G82 X43.06 Z-23 F12;

（2）用對稱切削法修整圓弧螺紋

使用宏程序編程加工螺紋時，為了使刀具能夠沿著圓弧形狀走一刀，所以我們必須找到刀具走刀的軌跡圓，根據刀具的圓弧半徑為1.5，當刀刃與圓弧重合時，刀心走的軌跡是R2.5的圓弧刀具，如圖11所示。具體的走刀軌跡是對稱切削法：第一刀從半圓弧軌跡的右邊開始加工，第一刀后，刀具來到圓弧形軌跡對稱的左邊進行加工，如圖12所示，如此循環交替，直至螺紋加工完畢。

這時我們就會想到，刀具沿半徑為2.5的半圓弧軌跡走刀時，如何求出刀具具體的定位點？如在圖13中，刀具從1點走到2點，求出刀具在2點的位置。

談數控車削圓弧螺紋的加工方法

刀具在2點的位置，可利用勾股定理求出。如圖14所示

X2+Z2=2.52可求得 ? X= SQRT[2.52-Z2]

設定：#1=Z，#2=X;編程如下：

%1

G00 X100 Z100 T0101;

M03 S150; ? ?（主軸正轉，轉速150，調用圓弧形車刀）

#1=2.5; ? ? ? ? ? ? （#1為Z值，起點為O點，Z=2.5）

WHILE #1LE0; ? ? ? ? （判斷Z值是否小于或等于0）

#2=SQRT[2.5*2.5-#1*#1];（X值）

G00 X59 Z[12+#1]; ? ? （定位點要考慮刀具半徑，刀具從半R2.5的半圓弧右邊進刀）

G82 X[51-2*#2] Z-32 F12;（從O點處車螺紋至Z-32，螺距為12）

G00 X59 Z[12-#1] ;（刀具從半R2.5的半圓弧左邊進刀）

G82 X[51-2*#2] Z-32 F12;（從P點處車螺紋至Z-32，螺距為12）

#1=#1-0.02;（螺紋起點Z值遞減）

ENDW; ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（循環結束）

G00 X100; ? ? ? ? ? ? ? （退刀）

Z100;

M05;

M30; ? ? ? ? ? ? ? ? ?（程序結束）

注：在編程定位時，要考慮圓弧形車刀的半徑補償，在進退刀時必須考慮刀尖圓弧半徑，否則會發生過切或撞刀等現象。螺紋的精度主要取決于變量賦值精度，賦值精度越高，加工的螺紋精度越好，但耗時越長。

三、結束語

加工大螺距圓弧牙底異形螺紋，采用本文介紹的加工方法，可以方便、快捷地完成圓弧螺紋的加工。宏程序簡單、明了，讓人容易理解和接受。

參考文獻：

[1]沈建鋒.數控車床編程與操作實訓[M].北京：國防工業出版社，2005.

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[3]蔣子健.異形螺紋的加工方法[J].裝備制造技術，2011（2）.

[4]劉俊輝.宏程序在大導程異形螺紋加工中的應用[J].職業，2010（21）.

責任編輯：何麗華