利用数控车加工大螺距螺纹的方法

焦 军

(天津现代职业技术学院 天津300350)

应用技术

利用数控车加工大螺距螺纹的方法

焦 军

(天津现代职业技术学院 天津300350)

普通数控编程可以车削螺距在3,mm以下的螺纹，但加工大螺距螺纹难度大、废品率高、加工效率低，因此只能在普通车床上加工。这是由于螺纹牙形越深，刀具的接触面就越大，造成车出的牙形面上出现颤纹，甚至还会损坏刀头，极易产生废品。然而，普通车床加工的人工劳动强度大，且只能采用G92直进法进刀、G72斜进法进刀。采用数控加工，用左右借刀的编程方法在数控车加工上很好地解决了以上不足，通过实践取得了实际效果，也得到了用户的认可。

大螺距 数控技术 左右借刀 调用子程序

随着数控机床的普及，加工轴类、盘类、套类零件已经非常方便，且零件表面粗糙度高、精度好。目前，尽管利用数控车床编程加工螺纹的方法有很多，如：加工内外三角形螺纹、内外梯形螺纹、滚珠丝杠、蜗杆等，但利用数控车床加工大模数蜗杆的难度却很大，一方面没有现成的程序可用，另一方面随着螺纹螺距和牙形的不断加深加大，采用单纯的直进法进刀和斜进法进刀很难加工出高精度的大螺距螺纹。这是由于螺纹牙形越深，刀具的接触面就越大，车出的牙形面上会出现颤纹，甚至还会损坏刀头，极易产生废品。

1 实际生产中的问题

文中所用的数控车床是沈阳第一机床厂生产的FANUC Oi MATE-TB的数控系统。编程思路为，对小于3,mm螺距的螺纹采用直进法加工，利用G92编程、采用机夹刀头，刀头上标明螺距的大小，只需依据螺距的大小换上合适的刀头；对小于6,mm的螺纹可以采用G72编程，因为G72的加工轨迹是斜进法切削，也就是刀具的一侧切削，随着刀具吃刀的深入，吃刀量逐渐变小，避免了扎刀现象的产生。但对于更大螺距的螺纹，若再采用以上方法就会明显暴露不足。因此，必须换用另一种通过调用子程序加工的方法来进行切削加工，以避免因双刀刃同时切削而出现的一系列困难。同时仿造普车上的左右进刀法加工，实现每次加工深度可控，使每次的左右借刀控制宽度。下文就利用实际生产中加工过的M＝6.5,mm大螺距螺纹蜗杆(见图1)，进行分析并编出程序加以说明，以供参考。

图1 M＝6.5,mm大螺距螺纹蜗杆Fig.1 M＝6.5,mm large pitch thread worm

2 解决方案

FANUC系统加工螺纹的一个指令G32往往容易被人们忽略，但其在加工中用途很广，现以加工M＝6.5,mm的大模数蜗杆为例进行说明。

其外径为75,mm，长度为110,mm，各个工艺参数分别为：分度圆直径为62,mm，牙行角a＝40 °，齿距P＝3.14×6.5＝20.41,mm，导程Pz＝3.14×mx×z＝3.14×6.5×1＝20.41,mm，全齿高h＝2.2×mz＝2.2×6.5＝14.3,mm，齿顶高ha＝mx＝6.5,mm，齿顶圆直径da＝d1(分度圆直径)＋2,m＝62＋2×6.5＝75,mm，齿跟圆直径df＝d1－2.4,m＝75－2.4×6.5＝59.4,mm，齿顶宽Sa＝0.843×mx＝0.843×6.5＝5.479,5,mm，齿根宽G＝0.697×mx＝4.530,5，轴向齿厚Sx＝P/2＝20.41/2＝10.205,mm，法向齿厚Sn＝P/2×cosa＝6.5/2×cos40,°＝2.49。根据机械设计手册，基圆距齿顶的距离为1,mx，基圆距齿底的距离为1.2,m。

根据齿顶与基圆和齿底与基圆的关系计算得出单侧加工深度为2.2,m＝2.2×6.5＝14.3,mm，所以双侧加工深度为28.6,mm。G32程序加工吃刀量为0.1,mm，循环一次的加工深度为0.2,mm，单侧需加工深度为14.3,mm，所以子程序共需调用72次。G32加工程序方法如下：

2.1 粗加工程序

O3207；

N010 G99 G97 G40 M41；

N020 M03 S30；

N030 T0303；

N040 G00 X104.Z10.(Z向离工件距离稍远是为机床预备时间以调整脉冲信号，保证加工精度，X向停在104处是给G32加工保留退刀余量，防止退刀时破坏已加工表面。这是由于G32编程以增量方式编写，每次进刀量为0.1,mm，如果刀具停在工件表面附近，刀具在第1次切削完成后以相对值退刀，再以相对值进刀，在加工深度较大时，刀具X向上将会无法完全退出工件表面，再Z向退刀时会将已加工齿面损坏)；

N050 M98 P600007；

N060 T0300；

N080 M05；

N090 M30；

O0007；

N010 G00 U-0.1 W-2.7.；

N020 G00 U-29.；

N030 G32 W-110.F20.41；

N040 G00 U29.；

N050 G00 W110.；

N060 G00 U-0.1 W2.7.；

N070 G00 U-29.；

N080 G32 W-110.F20.41；

N090 G00 U29.；

N100 G00 W110.；

N110 M99；

整个子程序调用过程中，刀具的行走路线是在工件表面两个齿顶的中线上，先向左偏移，再向右偏移，这种方法为左右借刀法。应注意加工时刀具的选择，因为齿根宽为G＝0.697×mx＝0.697×6.5＝4.530,5,mm，刀头宽度应为牙底槽宽减去左右偏移量，在此刀具宽度选择为1.853,05,mm，左右偏移量为2.7,mm。

2.2 精加工程序

O3208；

N010 G99 G97 G40 M41(G97取消恒线速，G40取消刀补)；

N020 M03 S20；

N030 T0305(因为在前面调用3号刀是03号刀补，是在主轴转速30,rpm的前提下测量的，如果继续调用03号刀补而主轴转速变为20,rpm，进给量不变的情况下，会损坏粗加工出来的蜗杆表面，所以测量刀具输入刀补时要先测量30,rpm时的值，还要以车蜗杆的进给速度车削一下，再改变转速为20,rpm，以同样的进给速度车削一下，量出两道划痕的距离，再把距离输入到其他没有用的刀号的Z向上以免影响其他刀具的使用)；

N040 G00 X104.Z10.；

N050 M98 P120008；

N060 G00 X200.Z200.；

N070 T0300；

N080 M05；

N090 M30；

O0008；

N010 GOO U-0.1 W-2.7；

N020 GOO U-55.2；(此处进刀为粗加工深度加上29,mm，粗加工深度为26.2,mm。)

N030 G32 W-110.F20.41；

N040 G00 U55.2.；

N050 G00 W110.；

N060 G00 U-0.1 W2.7；

N070 G00 U-55.2.；

N080 G32 W-110.F20.41；

N090 G00 U55.2；

N100 G00 W110.；

N110 M99。

3 结 语

用左右借刀法不但可以车削外螺纹，还可车削内螺纹、梯形螺纹、多头螺纹。车内螺纹时应注意停刀点的位置及进刀与退刀方向，车多头螺纹时应在第1条螺纹线成型后使停刀点向后移动1个螺距。总之，无论采用哪种方法，切削操作者必须在实践中不断探索和总结经验，才能为以后的工作奠定坚实的基础。

［1］ 严爱珍. 机床数控原理与系统[M]. 北京：机械工业出版社，1999.

［2］ 李诚人，吴武贤. 机床计算机数控[M]. 西安：西北工业大学出版社，1988.

［3］ 吴祖育，秦鹏飞. 数控机床[M]. 上海：上海科学技术出版社，1989.

［4］ 实用数控加工技术编委会. 实用数控加工[M]. 北京：兵器工业出版社，1995.

On Processing Method of Threads with Coarse Pitch by CNC Lathe

JIAO Jun
(Tianjin Modern Vocational Technology College，Tianjin 300350，China)

Simple NC programming is able to process threads with pitch below 3,mm.For threads with coarse pitch，due to the difficulty，high rejection rate and low processing efficiency，the processing can only be handled by normal lathes.This is because deeper thread profile requires greater contact area of a tool，which makes chatter marks on thread form，and even damages the cutting head，resulting in a reject.For a normal lathe，the manual labor intensity is large and only G92 straight entered feed and G72 oblique entered feed can be adopted.Based on NC processing，the adoption of borrow knife programming method has well solved the above shortcomings and has obtained actual effect through practice，meeting with customer’s demands.

coarse pitch；numerical control technology；borrow knife；call subroutine

TH13

：A

：1006-8945(2016)05-0049-02

2016-05-09