宏程序在圓弧螺紋編程中的應(yīng)用

摘要： 螺紋是零件輪廓中常見的結(jié)構(gòu)之一，文章在這里以FANUC-Oi車床加工圓弧異形螺紋為研究對(duì)象，采用宏指令編程方法，提出利用數(shù)學(xué)函數(shù)公式，分析編程指令原理，從而避免復(fù)雜的編程工作，得到提高生產(chǎn)效率，降低錯(cuò)誤率效果。

關(guān)鍵詞：異形螺紋;圓弧;宏程序

一、異形螺紋的種類

與普通螺紋的區(qū)別，異形螺紋是指在圓柱面、圓錐面、圓弧面和在非圓曲面上生成的外輪廓（橢圓，拋物線，雙曲線）、牙型（牙型有三角形，矩形，梯形，圓弧形）比較特殊的螺紋。一般可以把異形螺紋分為兩類，一類是在圓柱面上生成的螺紋，它的牙頂牙底都是圓弧，而且是可以從任意起始角和終止角，一般要用二次曲線方程和宏程序結(jié)合計(jì)算編程，本文就是以這一類為例講解編程實(shí)例。另一類是在圓弧面和非圓曲線面上的螺紋，這類要用曲線公式（如橢圓）和G32指令進(jìn)行宏程序編制。不管哪種異形螺紋，都與數(shù)控宏程序編

寫相關(guān)。異形螺紋無(wú)法用常見的專門指令編程，也難以通過(guò)CAD/CAM自動(dòng)編程難以實(shí)現(xiàn)，很多編程操作者很是頭疼，這里筆者就舉例詳細(xì)講解編程和加工。

二、圓弧加工的原理與過(guò)程

本文介紹的是牙頂牙底都是圓弧的異形螺紋，所以首先理解在數(shù)控車床上圓弧加工的原理與過(guò)程。對(duì)于數(shù)控機(jī)床上圓弧一般通過(guò)若干段折線線段擬合而成，成品眼觀是光滑的弧面，實(shí)際放大無(wú)數(shù)倍它是一些小線段，這些線段無(wú)限逼近圓弧，達(dá)到圖紙和產(chǎn)品所要求的形狀尺寸。縱所周知，數(shù)控編程中，圓弧編程指令直接通過(guò)G02/G03指令編寫。而我們這里的螺紋圓弧面在圓柱面上要按一定螺距螺旋上升形成螺紋，又沒有成型刀具切削的話，就不能像普通的圓弧直接G02/G03指令編寫，而要用G32配合宏程序編制而成。

三、異形螺紋關(guān)鍵問(wèn)題分析

1.刀具的選擇

由于異形螺紋的牙型有三角形、矩形、梯形、圓弧形，所以它的刀具也不盡相同，要根據(jù)牙型形狀具體選擇，還要根據(jù)牙深來(lái)確定。我們遇到的異性螺紋用的刀具有三角螺紋刀、切槽刀、球刀等。本文這里的圓弧螺紋，應(yīng)該用球刀車削，而且根據(jù)圖示牙頂是R1.0，牙底是R2.5，切削中要注意切到螺紋底部時(shí)刀具不干涉，不影響螺紋形狀，所以根據(jù)牙底尺寸，這里確定用R2的標(biāo)準(zhǔn)球刀。

2.刀軌軌跡分析

舉例分析異形螺紋的加工軌跡。在圓柱面上車深3.5 mm深的圓弧螺紋，刀具的運(yùn)動(dòng)既要按R1的小圓弧運(yùn)動(dòng)，又要按R2.5的小圓弧運(yùn)動(dòng)走螺紋變化規(guī)律車削。

編程前首先要找出R1圓弧圓心與圓柱面外圓的關(guān)系，然后再分析R2.5圓弧上起點(diǎn)與R1圓弧的關(guān)系。通過(guò)這種關(guān)系分析，得出刀具運(yùn)動(dòng)的空間起始點(diǎn)，即起始角，實(shí)例中定在90度或0都都能，再通過(guò)這些點(diǎn)的分析起定位始點(diǎn)，得出三角函數(shù)變量關(guān)系式見式1、式2和式3、式4如下。然后借助宏程序和G32螺紋車削指令的結(jié)合編寫加工程序。X=3×SIN[#1]（1）;X=3×SIN[#1]（1）;Z=3×COS[#1]（2）;X′=2×3×SIN[#1]（3）;Z′=10- COS [#1]（4），式中（1）表示直徑方向正弦函數(shù)關(guān)系，其中“3”是球刀R2和異性螺紋牙頂R1的和產(chǎn)生。式（2）表示長(zhǎng)度余弦函數(shù)關(guān)系圖4所示，式（3）是定位直徑在程序中根據(jù)圖形相加起點(diǎn)直徑，式（4）是Z定位點(diǎn)，其中“10”是長(zhǎng)度偏移一個(gè)安全距離。

通過(guò)上述分析可以看出，圓柱面上的異形牙形螺紋加工時(shí)，刀具的移動(dòng)軌跡既要按牙形曲線運(yùn)動(dòng)，又要按螺紋附著表面螺紋變化規(guī)律運(yùn)動(dòng)車削螺紋，縱向螺紋軌跡仍然按螺紋指令加工產(chǎn)生。

四、宏程序在圓弧螺紋中的應(yīng)用舉例

編制材料為硬鋁LV12，φ68的圓柱面上用R2的機(jī)夾標(biāo)準(zhǔn)球刀車削圓弧異形螺紋的數(shù)控車削程序，筆者這里以FANUC-Oi系統(tǒng)為例編

寫。工件毛坯為φ80×55mm，坐標(biāo)系原點(diǎn)按正常設(shè)在工件旋轉(zhuǎn)中心與右端面交點(diǎn)上，整個(gè)加工程序如下圖1所示。該零件程序是對(duì)稱均勻圓弧，采用宏程序分層加工。

五、圓弧螺紋注意事項(xiàng)

1、本文講解的是圓柱面車削圓弧螺紋，用的是球形刀具，所以在使用刀具上注意對(duì)刀到位點(diǎn)位置數(shù)值，本文舉例是R2球刀，在編程加工中不考慮使用刀具補(bǔ)償，為了保證起點(diǎn)定位點(diǎn)和終點(diǎn)正確，保證螺紋上的凹凸弧正確，對(duì)刀Z值應(yīng)該是刀具半徑值輸入，也是避免發(fā)生過(guò)切或撞刀現(xiàn)象。

2、異形螺紋螺距正常都較大，這里的是F7，所以刀具要對(duì)準(zhǔn)旋轉(zhuǎn)中心，注意磨出螺旋升角，防止刀后角發(fā)生干涉。

六、總結(jié)

實(shí)際情況的學(xué)習(xí)生產(chǎn)中，異形螺紋遇到較少，所以編程也不是很熟悉，經(jīng)常出現(xiàn)報(bào)警的程序，束手無(wú)策。該文章的程序不僅適用于FANUC系統(tǒng)，編程方法還能用于其它有可變量賦值的數(shù)控系統(tǒng)。關(guān)鍵要掌握異形螺紋的原理，得出函數(shù)數(shù)學(xué)關(guān)系。本文由于采用宏程序編程，今后在各種異形面上（圓弧面、橢圓面等）加工異形牙形螺紋提供了參考，有效地縮短編程加工時(shí)間，提高加工效率，起到事半功倍的效果。

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作者簡(jiǎn)介：

紀(jì)傳軍（1982-），男，江蘇鹽城人，本科，一級(jí)實(shí)習(xí)指導(dǎo)教師，在鹽城技師學(xué)院主要從事數(shù)控加工專業(yè)一體化教學(xué)。