一种大螺距异型外螺纹加工方法

陶秀峰

摘要：本文主要是介绍一种借用计算机辅助编制异形螺纹加工程序方法和处理过程。主要是借CAD绘制曲线，Excel协助数控编程，再外加一些简单中间环节的处理，操作过程可行也有一定通用性。最后通过USB接口导入程序到数控车床，试切胶木成功。希望此法的介绍为大家找到一种通用可行的任意螺纹加工途径。

关键词：CAD；牙形；切入点；数控命令G32；Excel处理

1.引言

随着数控机床的普及，很多原先由普通机床完成较吃力或根本无法完成的任务都交给了数控机床来完成。在数控车床上进行螺纹车削加工似乎显得特别有优势，通过几条简单的指令就能完成锥螺纹和多线螺纹的加工，普通螺纹更是不在话下，然而这些大都是比较规矩的螺纹，可以借用成型刀，但如果不用成型刀，要在数控车床上完成异型螺纹的加工就有难度了。如果用常见的尖刀和偏刀在数控机床上怎样加工？异形螺纹的形式多样的，仅就个人所及说道这些，供大家一起思考。

2.在CAD中绘制牙型并取点坐标

大家知道有很多零件在手工编程无法胜任时可以借助计算机辅助设计和辅助制造（CAD/CAM）来完成，如果能通过宏程序来实现的话将比用计算机软件更有优势。但是对一些复杂牙型宏程序还是有难度时，我们这儿给出一种人工介入的计算机辅助编程方法。

现通过实验加工一大径为Φ47，底径为Φ24，牙型参见图1，螺距为8mm，可用在造型或传动方面。

这一特殊螺纹加工的特点所在：外螺纹，等节距且较大8mm，牙型很特殊，有圆弧有直线段，大径47mm，底径44mm，螺纹长设为40mm。

对常规的三角螺纹很快想到用G92、G32或G76命令在数车上实现，选用成形的三角螺纹刀加工。对于此题，也是可以借用等螺距螺纹车削指令G32和普通螺纹刀来加工，怎样加工？螺纹车刀到达起刀点（螺纹车削起点），X向进刀至47mm处，此时螺距为8mm，开始螺纹车削，当工件转过5周后刀具前进40mm，此时螺距增至4.1mm，此时X向退刀，刀具回到车削起点。照此循环往复，最后一次车削后退刀至起刀点，螺纹车削完毕。

有了以上的认识，我们知道没个循环都会是一个螺纹轨迹。如果能控制每个循环的切入点及其深度，n多条螺纹就有可能组成特殊的螺纹形状。那么每个切入点按图1示出的牙形确定δ1和深度有关的x坐标，最后就能加工出图2的形状。因为是大节距，可用普通的螺纹刀或偏刀。怎样精确获得切入点的坐标呢？

首先在CAD内绘制螺纹的外轮廓，把工件坐标系的原点重合在CAD坐标系的原点，并在留了8mm，为n多切入点地方，退出段留有4*2的沟槽，外圆加工成Φ47mm。

其次对一个节距的切入段分点。熟悉CAD的，都容易实现这个操作：先截去导入段δ1成一个节距，再组合成Pline线，对线按要求分成n等分。

最后就是要把图示中的n多切入点坐标按机床坐标格式提取出。这点的实现需要程序帮忙，可能对一些读者有难处，可以借用CAD的二次开发程序找点。

3.Excel 里编制数控程序

对一般的螺纹用G92指令就可以了，可是对异形大节距且用普通的刀具加工就不行了。考虑到G32能很好保持螺距，还能控制多头螺纹切入，可以用来编程。但G32指令的切入切除都需要人为设定，给编程书写带来繁琐。由于我们是借现代计算机介入自动编程，这为解决书写等繁琐提供可能。

在编程前熟悉一下G32指令格式：编程格式 G32 X（U）～ Z（W）～ Q～ F～

式中：X（U）、Z（W）- 螺纹切削的终点坐标值；X省略时为圆柱螺纹切削，Z省略时为端面螺纹切削；X、Z均不省略时为锥螺纹切削；（X坐标值依据《机械设计手册》查表确定）

F -- 螺纹导程；Q -- 螺纹切入角度，适用于多头螺纹。

螺纹切削应注意在两端设置足够的升速进刀段δ1和降速退刀段δ2。

4.螺纹试切

经过以上程序方面的准备可以试制工件了。准备Φ50*200mm的胶木，右偏刀或普通螺纹刀（刀尖角可小些，到后角大些，因为每次的进给较小）。在机床上对刀加工，请注意工件的程序原点不能对错。

5.回望

本文主要给大家一个新思路，对一些特殊的螺纹加工有些参考。但是也有不足，有待深入研究，比方怎样保证光洁度、精度与加工效益。这儿把螺纹切入段与导入行程合一，那么预留的长度留多少有利于平稳加工螺纹等等问题。但是此法确实可以加工一些宏程序不易实现的不规则牙形螺纹加工，对一些规则曲线牙形的螺纹也很容易实现，只要能绘制出牙形线，比方正玄牙形螺纹，正玄线又可以利用Excel和CAD绘出。还有对刀具形的要求不高。

参考文献：

[1] 鲁选民主编，微机绘图与AutoCAD R12.0应用，西安交通大学出版社，1997.

[2] 于奕峰，杨松林主编，基于AutoCAD2000平台工程CAD技术与应用，化学工业出版社，2002.

[3] 黄玲佳编著，中文Excel5.0 for Windows 教程，科学出版社（龙门书局），1997.