數控車床上分層車削梯形螺紋的應用

鄧小棒

摘 要：在數控車床加工梯形螺紋的過程中，常由于加工方法及編程指令選用方面的原因，使加工的梯形螺紋不是很理想。本文重點對分層切削法進刀的優越性進行詳細分析，并提供了遞減切削深度和等距切削深度加工梯形螺紋的兩種宏程序的編寫方法。

關鍵詞：車削梯形螺紋；宏程序；分層切削

中圖分類號：TG659 文獻標識碼：A

1.梯形螺紋的尺寸計算及其加工工藝分析

1.1 梯形螺紋的尺寸計算

國標規定梯形螺紋的牙型角為30°，表示方法為字母“Tr”加“公稱直徑×螺距”，以mm為單位，左旋梯形螺紋在尺寸規格后加注“LH”。

各基本尺寸計算如表1梯形螺紋各部分名稱、代號及計算公式。

1.2 梯形螺紋的加工工藝分析

（1）普通車床梯形螺紋的加工方法

直進法：螺紋車刀X向間歇進給至牙深處（如圖1（a）所示）。

斜進法：車刀沿牙型角間歇斜向進給至牙底處（如圖1（b）所示）。

交錯切削法：車刀沿牙型角交替間歇進給至牙底處（如圖1（c）所示）。

左右車削法：車刀沿x向進給至一直徑處，在每一層上平移車削直至兩端面，再沿x向進刀，直至牙底處（如圖1（d）所示）。

（2）采用分層車削法加工梯形螺紋

采用分層車削法加工梯形螺紋實際上是直進法和左右切削法的綜合應用。分層車削法通常不是一次性地將梯形槽加工出來，而是把牙槽分成若干層（每一層的車削深度根據具體情況來選擇），將較深的梯形槽轉化成若干個較淺的梯形槽來處理，從而降低了車削的難度。在車削每一層時，采用先直進后左右的車削方法，在左右車削時保持切削深度不變，車刀僅須做向左或向右的縱向進給即可。

2.數控車床上分層車削梯形螺紋的實現

2.1 分層車削法的加工原理

采用分層車削法時，除每一層下刀時是三面切削外，其余每刀都避免了刀具三面同時切削，故分層車削梯形螺紋時每一層下刀時刀具受力最大。每一層的切削深度可相同也可逐層遞減，通常，我們只需保證第一層下刀時不扎刀，后續加工扎刀的可能性就很小。分層車削梯形螺紋可最大限度地避免三面切削，減小刀具受力。當然，加工時我們還需根據機床、零件及刀具的實際情況，合理選擇切削參數，盡量避免扎刀或震刀。

2.2 數控車常用的螺紋加工指令

采用數控車加工螺紋時可以選擇G32（單一螺紋車削指令）、G92（螺紋切削循環）、G76（復合型螺紋切削循環）等指令。

（1）G32（單一螺紋車削指令）

采用G32車削螺紋時，每一個程序段只走相應的一步。如果撤銷一個螺紋循環，則需編寫4段程序。在螺紋導程大時采用此法編程較煩瑣。

（2）G92（螺紋切削循環）

采用G92車削螺紋則是將G32的四句程序合成了一個循環，縮短了程序的長度。但是在車削梯形螺紋時單獨使用G92所需的程序段數仍然較多。

（3）G76（復合型螺紋切削循環）

G76車削螺紋可理解為將多個G92合并，其采用斜進式進刀，因此，每次x向進刀后，車刀都是單刃切削。第一層的切深由操作者設定，從第二層開始，每次切削量是變化的。

2.3 宏程序編程車削梯形螺紋

本文以加工Tr36×6d梯形螺紋為例，（采用FANUC Oi Mate TC系統）提供了每層切削量是等距或遞減的兩種宏程序編寫方式。

（1）實例數值計算

①梯形螺紋加工尺寸計算（見表2）

②左（右）移刀量的計算

分層切削時左（右）移刀量計算方式如下：

當刀頭寬度等于牙槽底寬時，左（右）移刀量=tan15o×（牙深-當前層背吃刀量）

當刀頭寬度小于牙槽底寬時，左（右）移刀量=tan15o×（牙深-當前層背吃刀量）+（牙槽底寬-刀頭寬度）/2

（2）參考程序

①編程分析

“分層法”車削梯形螺紋所用的車刀刀頭寬度應略小于牙槽底寬，刀具刀尖略小于梯形螺紋牙型角，本實例采用成型刀。用宏程序編程車削梯形螺紋時要著重考慮以下兩點：變量要盡可能少，否則會影響數控系統的運算速度；要便于構成循環。

本例中編程的要點是利用宏程序實現分層車削和左右平移車削。利用G92螺紋加工循環指令，將切削起點做相應的移動就可以實現左右平移車削。

②參考程序

Ⅰ遞減切削深度編程：利用了G76的進刀遞減算法（O0000）

Ⅱ等距切削深度編程：利用每層切削用量值固定的算法（O00002）

說明：

（a）程序中數值和變量，可根據梯形螺紋的具體尺寸、進刀深度以及刀頭寬度，合理賦值。

（b）加工成型后，可根據加工中的螺紋中徑尺寸和表面粗糙度等因素的實際情況，進行合理調整。

（c）此兩種方法都可以實現相對高速，一般以500r～600r/min之間為宜。

結語

編制宏程序，采用分層車削的方式加工梯形螺紋，有效解決了車削梯形螺紋時易扎刀、震刀等問題。這種方法編程簡潔易用，可以大幅縮減編程時間，在加工過程中，可根據實際情況便捷地進行切深及各項參數的調整，確保刀具始終處于較好的切削狀態，降低了刀具的損耗。在實際生產和技能比武中，采用此法能高效、高質量地完成梯形螺紋的加工，是一種值得推廣的加工梯形螺紋的方法。

參考文獻

[1]蔣增幅.車工工藝與技能訓練[M].北京：高等教育出版社，2004.

[2]北京法那科機電有限公司. Fanuc Oi mate TC操作說明書，2007[Z].