基于宏指令進行圓弧螺紋的數(shù)控車削加工

賓立 羅洲

摘 要：圓弧螺紋在普通車床上加工勞動強度大，加工效率低且不易控制尺寸精度，且經(jīng)常出現(xiàn)廢品。如何高效的用手工編程加工出精密的圓弧螺桿，該問題一直沒有完美地解決。用數(shù)車的方法加工圓弧螺桿，提高了效率和加工質(zhì)量，自然也增加效益，本文著重介紹圓弧螺桿的數(shù)控車削方法。

關(guān)鍵詞：圓弧螺桿;數(shù)控車削;加工效益

隨著機械行業(yè)的發(fā)展，對產(chǎn)品功能要求的不斷提高，對一些零件的機械結(jié)構(gòu)也提出了更高的要求，其中具有代表性的就是圓弧螺紋。圓弧螺桿主要應(yīng)用于航空傳輸機械、塑料擠壓機械、罐裝飲料和工程機械等方面都有體現(xiàn)。本文以下圖（圖1）為例，對該螺紋的數(shù)控車削工藝、參數(shù)及編程進行分析。

一、螺桿結(jié)構(gòu)

數(shù)控車床主要加工軸類零件，主要涉及內(nèi)/外圓表面、圓弧、錐度、螺紋、斷面槽等。圓弧螺桿對編程的要求高，需要批量加工時必須要用參數(shù)化編程才能保證效率和質(zhì)量。

（一）結(jié)構(gòu)特點（如圖2所示）

由圖可知該零件上的圓弧螺紋螺距為6，圓弧半徑為R1.5，牙高為1.5，通過分析需要用強力切槽刀進行車削加工。

（二）螺桿的成型

加工圓弧螺桿，需要計算主軸每分鐘轉(zhuǎn)速，刀具的Z向定位點一致，利用機夾式數(shù)控切刀對螺旋線進行開粗，然后根據(jù)圖紙精度要求選擇合適的精車刀具。加工圓弧螺桿前，要做好充分準(zhǔn)備，包括程序校驗、機床仿真、刀具裝夾等，做到方方面面考慮周全，才能加工出漂亮的圓弧螺桿。

二、工藝分析

在此，僅分析零件中圓弧螺紋部分的車削工藝、裝夾與編制程序。

（一）零件的裝夾

為了達(dá)到加工要求，防止工件振動影響加工質(zhì)量，所以事先準(zhǔn)備一根螺紋心軸，與圖紙中M27X1.5的內(nèi)螺紋配合，注意螺紋一定要旋合到位。三爪自定心卡盤夾裝定位，具體裝夾如圖3所示。

（二）加工方法

在車削的實際過程中，由于加工深度不斷變化，切刀的兩個刃與圓弧螺紋兩側(cè)的接觸面會逐漸增大，加工越困難，輕則會產(chǎn)生振刀，增加切刀的磨損，重則出現(xiàn)崩刃、扎刀、斷刀的危險，導(dǎo)致零件報廢。為了解決以上問題，在車削的時候采取分層左右借刀的車削方法（每層切深為0.2mm，精加工余量為0.1mm），其中綠色刀路為精加工路線，藍(lán)色刀路為粗加工路線（如圖4所示）。

所謂分層車削，就是將圓弧螺紋的牙槽按一定的深度分成若干層，并且左右借刀進行加工，確保每次走刀的吃刀量基本一致。另一方面要考慮每一刀下去的切削力基本相同，才能降低切削的難度，并順利地完成螺桿車削。對絲桿進行粗車的時候分成7-8層，進行精車時按輪廓軌跡車削即可。

（三）刀具的選用

該零件選用高強度的切槽刀具進行加工。粗加工時選用R0.4的刀尖角的切槽刀片，精加工時選用R0.2的刀尖角切槽刀片，均采用數(shù)控硬質(zhì)合金圖存刀具，粗加工時充分澆注冷卻液保護刀具壽命，加工刀具。

三、程序編制

O0001;（粗車程序）

M03 S300 T0101; （主軸正轉(zhuǎn)、換刀）

G00 X45 Z-15; （刀具定位）

#1=1.5; （牙高為1.5mm，分層進行加工）

WHILE #1 GT 0.1;（牙高大于0.1時分層）

#1=#1-0.2; （每層加工0.2mm）

#2=SQRT（1.5*1.5-#1*#1） （右邊圓弧Z軸變量）

#3=6-3-2*#2 （左邊圓弧Z軸變量）

#4=40.6+2*#1 （X軸坐標(biāo)變量）

G00 W-#2 （右邊圓弧定位）

G92 X#4 Z-40 F6 （圓弧螺紋加工）

G00 W-#3 （左邊圓弧定位）

G92 X#4 Z-40 F6 （圓弧螺紋加工）

G00 Z-15 （返回定位點）

ENDW （宏程序結(jié)束）

M30; （程序結(jié)束）

O0002; （精車程序）

M03 S350 T0202; （換精車刀）

G00 X45 Z-15; （刀具定位）

G92 X43.6 Z-40 F6 （右邊圓弧頂螺紋）

G00 W-7 （右邊圓弧頂定位）

G92 X43.6 Z-40 F6 （右邊圓弧頂螺紋）

G00 Z-15 （返回定位點）

#1=1.5; （牙高為1.5mm，分15層進行加工）

WHILE #1 GT 0; （當(dāng)牙高大于0時繼續(xù)分層）

#1=#1-0.1; （每層加工0.1mm）

#2=SQRT（1.5*1.5-#1*#1） （圓弧Z軸變量）

#3=6-3-2*#2 （圓弧Z軸變量）

#4=40.6+2*#1 （X軸坐標(biāo)變量）

G00 W-#2 （右邊圓弧定位）

G92 X#4 Z-40 F6 （右邊圓弧螺紋加工）

G00 W-#3 （左邊圓弧定位）

G92 X#4 Z-40 F6 （左邊圓弧螺紋加工）

G00 Z-15 （返回定位點）

ENDW （宏程序結(jié)束）

M30; （程序結(jié)束）

四、結(jié)束語

在數(shù)控車上采用宏指令進行參數(shù)化編程，達(dá)到分層車削加工圓弧螺紋的效果。根據(jù)牙深，設(shè)計若干分層，使每刀車削的深度與切削受力基本一致，使切削難度降低，并順利地完成螺桿車削，提高了生產(chǎn)效率與加工穩(wěn)定性。

參考文獻

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