端面上加工异形螺纹在数控车削中的应用

摘要:笔者将利用FANUC 0i—TC系统配备的宏程序功能编写异形螺纹加工的程序，运用宏程序中的变量运算、逻辑运算和条件转移，将异形面上异形螺旋槽的加工得到推广。

文献标识码：B

文章编号：1672- 0601（2015）08- 0109- 02

作者简介：许成良（1986-），男，二级实习指导教师，主要研究方向：数控车（铣）宏程序。

The Application of the Processing of Special Shaped Thread on the Surface in Numerical Control Turning

XUChengliang

(The Chinese Electrical Senior Technical School，Jiangyin 214400,China)

Abstract: Use the special thread machining procedure compiled by macro program function equipped by the FANUC 0i - TC system, variable arithmetic and logical operations and conditions transfer in macro program, to promote the processing of the special spiral groove on the special surface

Keywords: numerical control vehicle; special shaped thread; macroprogram

引言

在实际生产或学校学习中，普通螺纹是我们常见的零件，一般情况下，我们见到的都是梯形螺纹、三角形螺纹等，在数控车床上，有专门的螺纹车削指令，如G32、G92等，可以很方便地加工出单头或多头的、公（英制）螺纹。但在某些特殊场合，特别是在以前类似于全国大赛中需要加工的一些异形螺纹(如图1)，应用单一的螺纹车削指令是不能完成的。对于手工编程者来说有一定困难，感觉无从下手，甚至运用自动编程软件也很难完成，导致无法顺利完成异形螺纹加工。实际上只要我们合理运用宏程序并结合螺纹数控切削基本指令的组合编程的方式就能完成对该类零件的加工，难题便会迎刃而解。

1　图样分析

通过对图（1）异形螺纹示意图分析可得出，异形面上的异形牙形螺纹加工时，刀具的移动轨迹既要按牙形曲线运动，又要按螺纹附着表面曲线变化规律运动车削螺纹。

现以图（1）为例分析异形螺纹的加工方法：在端面圆弧R50面上的深1mm圆弧R3螺纹，刀具的运动既要按R3的小圆弧运动，又要按圆弧R50的变化规律车削螺纹。编程前首先要找出圆弧R3圆心与圆弧R50的关系，然后再分析圆弧R3上某点与圆弧R50的关系。通过特殊点的分析得出逻辑关系式，然后借助宏程序和G32螺纹车削指令的结合编写加工程序。

编程之前有以下几个问题：

（1）刀具的选用及安装，由于加工的是在端面上的圆弧螺纹，所以选用30°棱形车刀，同时还要考虑车刀的主（副）后角、刀尖角（刀尖圆弧半径R0.4），刀具安装时，刀杆与主轴轴线平行。

（2）R3的小圆弧圆心坐标系与椭圆坐标系的关系，从图（2）中很容易得出R3圆心的坐标随着随着X轴的变化而变化，现设Z轴的变量为#5，应变量X轴用#4表示，根据R50圆的方程得出：#5=SQRT[50*50- #4*#4]

(3) R3圆弧上某点的坐标的确定。如图（3），在R3的小圆的坐标系中，某点的坐标方程为：Z #2=- R*SIN[#1] X #3=R*COS[#1]（R的值要发生变化，把刀尖R0.4考虑进去了）

(4)怎样在圆弧端面上走出圆弧牙型，如图（4），其实在加工圆弧端面上的圆弧螺纹的时候，也就是用G32沿着外侧弧线车削，只是要在车削之前把每次圆弧的点定位正确。那么异形螺纹就能车削成功。（根据圆弧的延长线，通过方程计算可计算出Z向起点，也可以通过画图找出）

(5)为防止产生乱牙现象，车削螺纹之前和之后需要适当的空刀导入量和导出量。如图（4）（一般选取一个导程的距离）

（6）异形牙形R3圆弧起始角和终止角的确定。将R3圆弧与R50圆的交点分别找出，通过CAXA绘图得出所要加工牙形圆弧的起始角和终止角，得出牙形R3圆弧角度变化范围约为18° —162°。如图（5）

通过以上几点对异形螺纹的分析，我们可以来顺利的编制程序。

2程序参考

O0001；

T0101执行1号刀（30度对称尖刀）

G00 X100 Z100

M03 S600

G00 X70 Z10快速定位

#1=50 R3圆弧起始角；

N2 #2=- 2.6*SIN [#1]在R3圆坐标系下某点的Z方向坐标值（这里的2.6是指实际是按R2.6的圆弧加工的螺纹，考虑刀尖圆弧半泾R0.4）

#3=2*2.6*COS[#1]在R3圆坐标系下某点的X方向坐标值

G00 X[70+#3]快速定位到加工起点

G00 Z[1.29+#2]

#4=15 R50圆弧圆心到圆弧加工起点的X向距离

N3 #5=SQRT [50*50- #4*#4]R50圆弧圆心在圆坐标系下的Z向值

G32 X[40+2*#4+#3] Z[48.99- #5+#2+2] F5使用G32车削连续螺纹

#4=#4- 5 R50圆X轴变量增值为5

IF [#4GE- 15] GOTO3终点判别，满足条件时跳到N3程序段

G00 Z10 Z向退刀

G00 X[70+#3] X向定下一个起刀点(可省）

#1=#1+2 R3圆弧上的角度变量增值为2度

IF [#1LE160] GOTO2终点判别，满足条件时跳到N2程序段

G00 X100 Z100

M30

3　总结

通过本人实践证明：该程序不仅适用于FANUC数控系统，该编程方法还能用于不同类型(梯形螺纹、矩形螺纹或蜗杆等)螺纹的加工。由于采用宏程序编程，只需在主程序中，根据实际螺纹情况，更改相关变量的初值及其一些方程式，具有很强的实用性，扩展了数控机床的应用范围，为今后在各种异形面上(圆弧面、椭圆面、抛物线面等)加工异形牙形(圆弧牙形、椭圆形牙形等)螺纹提供了参考。