數控車床加工梯形螺紋B類宏程序的設計

陳發金

摘要：梯形螺紋作為傳動性螺紋，承載能力較強，傳動效率較高，主要用于各類機械設備上傳遞運動和動力。作為傳動零件，精度要求較高，加工制造難度較大，在傳統的普通車床上加工，勞動強度較高，加工效率較低，精度很難保證。隨著數控技術的發展越來成熟，CAM軟件和B類宏程序應用越來越廣泛，目前梯形螺紋主要通過宏指令在數控車床上加工，加工速度快，精度容易保證，加工效率較高;本文主要通過作者實踐應用總結，以FANUC 0I-MATE-TD系統為例，利用B類宏指令對梯形螺紋進行程序設計。

關鍵詞：梯形螺紋;B類宏程序;數控車床

中圖分類號：TH16 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）12-0016-02

1 梯形螺紋的相關知識

1.1 梯形螺紋的應用及分類

梯形螺紋作為一種傳動螺紋，主要應用于各類機械傳動機構。例如銑床、車床、磨床和刨床的絲杠等。目前梯形螺紋按照牙型來分有兩種梯形螺紋，一種是公制梯形螺紋，牙型角為30°，主要在國內一些機械中使用。另一種英制梯形螺紋，牙型角為29°，主要在國外一些機械中使用。

1.2 梯形螺紋的標記

梯形螺紋的標記由螺紋代號、公稱直徑、螺距、公差帶代號、旋合長度等組成。左旋為LH，右旋不不作標記，公差帶代號只標注中徑公差帶，如6H、6e，外梯形螺紋為小寫，內梯形螺紋為大寫。

例如：Tr40×6—7e

Tr表示梯形螺紋代號，40為公稱直徑40mm，螺距為6mm，中徑公差帶代號為e，等級為7級。

2 梯形螺紋加工方法分析

2.1 在傳統的普通車床加工

普通車床加工梯形螺紋主要有直進法、斜進法和左右切削方法三種方法，其中前兩種方法適合螺距較小的梯形螺紋加工，對于大螺距的梯形螺紋，由于切削深度較深，為避免扎刀現象，須采用左右切削法。由于切削速度較低，精度要求較高，對操作者水平要求較高，不僅能操車床，而且會手工刃磨高速鋼車刀，使勞動者勞動強度較高，不利于批量生產[1]。

2.2 用宏指令在數控車床加工

根據普通車床加工梯形螺紋的工作原理，通過對梯形螺紋參數分析、三角函數計算和坐標點計算，采用B類宏程序嵌套編程，實現了刀具左右切削循環加工。其加工特點：每次的切削用量可以通過程序設計，不易扎刀;刀片標準化程度高，采用三用涂層硬質合金刀片，耐磨性、剛性和抗沖擊強較好，由于整個加工過程由程序控制，工作強度較低。易實現批量生產。

3 宏程序的應用

本文以 FANUC-0i-mateTD數控系統為例，對梯形螺紋軸Tr40×6-7e進行宏程序設計編程。

3.1 螺紋指令選擇

FANUC系統螺紋加工指令主要有G32、G76、G92指令，其中G76屬于復合循環指令，不適合宏程序編程。G32指令屬于單步指令，編程較為繁瑣，因此，本文選擇G92指令進行螺紋編程，G92循環螺紋指令采用直進法，能優化梯形螺紋加工程序。

G92指令格式：G92 X（U）__ Z（W）__ F___;

參數含義：

（1）其中X為螺紋切削終點X方向上絕對坐標值，單位為mm;

（2）其中Z為螺紋切削終點Z方向上絕對坐標值，單位為mm;

（3）其中U、W為螺紋切削終點X和Z方向相對坐標值，單位為mm;

（4）F為螺紋的螺距，單位為mm;

3.2 梯形螺紋基本參數

如圖1所示。

（1）梯形螺紋牙高h3計算公式：h3=0.5×p+ac;h3=0.5×p+ac=0.5×6+0.5=3.5（mm）

（2）梯形螺紋中徑d2計算公式：d2=d-0.5×p;d2=d-0.5×p=40-0.5×6=37（mm）

（3）梯形螺紋底徑d3計算公式：d3=d-2×h3;d3=d-2×h3=40-2×3.5=33（mm）

（4）三針測量讀數值計算公式：M=d2+4.864×Dd-1.8666×p;M=d2+4.864×Dd-1.8666×p=37+4.864×3.1-1.866×6= 40.882（mm）[2]

3.3 宏程序程序的編制

3.3.1 采用用左右切削方法進行編程

G99 G21 G97 G40M03 S500; （設定加工速度為500r/min）

T0101;? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（螺距為6mm刀）

G00 X42 Z10;? ? ? ? ? ? ?（設定螺紋定位點）

#2=0;? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （#2初始設定為0）

N1 #3=0.94-#2×TAN[15];? （左右偏移值）

G00 X42 Z[10-#3];? ? ? ? （左定位點）

G92 X[40-2×#2] Z-40 F6; （切削加工螺紋）

G00 X42 Z [10+#3];? ? ? ? （右定位點）

G92 X[40-2×#2] Z-40 F6; （切削加工螺紋）

#2=#2+0.1;? ? ? ? ? ? ? （遞增值0.1）

IF[#12LE3.5]GOTO1;? ? ? （條件語句段）

G0X100 Z100;? ? ? ? ? ? （返回換刀點）

M30;? ? ? ? ? ? ? ? ? （程序結束）

3.3.2 采用用斜進法進行編程

G99 G21 G97 G40M03 S500; （設定加工速度為500r/min）

T0101;? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（螺距為6mm刀））

G00 X42 Z10;? ? ? ? ? ? ? ?（設定螺紋定位點）

#2=0;? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（#2初始設定為0）

N1 G0 X42 Z5? ? ? ? ? ? ? （左定位點）

G92 X[40-2×#2] Z-40 F6;? （切削加工螺紋）

G00 X342 Z5.05;? ? ? ? ? ? （右定位點）

G92 X[40-2×#2] Z-40 F6;? （切削加工螺紋）

#2=#2+0.1;? ? ? ? ? ? ? ?（每次增量為0.1mm）

IF[#12LE3.5]GOTO1;? ? ? ?（如果剩余牙高≦3.5，則轉移到N1程序段）

G0X100 Z100;? ? ? ? ? ? ?（返回換刀點）

M30;? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （程序結束）

在數控車床上加工梯形螺紋的方法很多，由軟件編程和手動宏程序編程，本文只對手動宏程序編程方法進行闡述，在FANUC-0i-mateTD系統上采用了左右切削法和斜進法兩種方法進行程序設計，程序簡潔、編程靈活，效率較高，并在長期實訓和比賽過程中得到廣泛運用，加工質量較好，效率較高。

參考文獻

[1] 王祖鋒.用宏4程序加工梯形螺紋[J].數字技術與應用，2012（04）：68-69.

[2] 單小明.基于宏程序的梯形螺紋加工[J].科技創新導報，2010（11）：116.

The Design of? Macro Program for Machining Trapezoidal Thread with NC Lathe

CHEN Fa-jin

（Lianyungang Secondary Vocational School of? Jiangsu Province， Lianyungang? Jiangsu? 222000）

Abstract：As a driving thread， trapezoidal thread has strong bearing capacity and high transmission efficiency， which is mainly used to transmit motion and power on various mechanical equipment. As a transmission part， it has high precision requirements and is difficult to process and manufacture. When it is processed on the traditional ordinary lathe， the labor intensity is high， the processing efficiency is low， and the precision is difficult to guarantee. With the development of numerical control technology， CAM software and class B macro program are more and more widely used. At present， trapezoidal thread is mainly processed on the numerical control lathe through macro instructions， with fast processing speed， easy to ensure accuracy and high processing efficiency. This paper mainly summarizes the practical application of the author， taking FANUC 0i-mate-td system as an example， using class B macro instructions to program trapezoidal thread.

Key words：Trapezoidal thread; class B macro program; CNC lathe