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      變螺距螺紋加工的參數(shù)化編程

      2013-05-31 00:39:52
      關(guān)鍵詞:走刀斜向螺距

      楊 豐

      (長沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院,湖南 長沙 410124)

      當(dāng)前,變螺距螺紋的應(yīng)用日益廣泛。如絞肉機(jī)采用變螺距送料桿,前端是大螺距加快送料速度,從前端到后端螺距逐漸變小,后端是小螺距增大螺桿推力。塑料擠壓機(jī)采用變螺距螺桿,解決了熔體質(zhì)量和擠出量是相矛盾的問題,使擠出機(jī)應(yīng)用時(shí)送料的空間比較大,擠出口內(nèi)部的空間比較小,這樣擠出的材料氣泡少,質(zhì)量好。

      目前變螺距螺紋的加工,主要是在數(shù)控機(jī)床上完成,文章主要研究在數(shù)控車床上加工變螺距螺紋。

      1 螺紋車削加工的常用進(jìn)刀方式

      數(shù)控車削螺紋的進(jìn)刀方式主要徑向進(jìn)刀、斜向進(jìn)刀兩大類,其中斜向進(jìn)刀又分單側(cè)斜向進(jìn)刀、改良的單側(cè)斜向進(jìn)刀、雙側(cè)交互式進(jìn)刀三種情況。具體應(yīng)用時(shí)應(yīng)根據(jù)螺紋的螺距、加工精度、工件材料、刀片型式、刀具材料等來選擇。

      1.1 徑向進(jìn)刀方式

      徑向進(jìn)刀方式(如圖1所示)是最常用的一種方式。多次進(jìn)刀的方向一致,切削時(shí)刀具的兩條切削刃都參與切削。該種進(jìn)刀方式,可以獲得比較正確的齒形,但由于刀片兩側(cè)刃同時(shí)切削,切削力較大,容易產(chǎn)生扎刀現(xiàn)象,且排屑困難,因此主要適用于加工螺距較小的螺紋。

      1.2 斜向進(jìn)刀方式

      斜向進(jìn)刀方式主要是單面切削,不容易產(chǎn)生扎刀現(xiàn)象,一般適用于加工螺距3mm以上的螺紋。

      (1)單側(cè)斜向進(jìn)刀方式

      刀具以和徑向成30°的方向進(jìn)刀切削(如圖2所示),由于是單刃切削,切削力較小,易于排屑,且散熱較好。但加工時(shí),刀片可能有拖曳或摩擦的現(xiàn)象而使刃口崩刃,另外切屑的單向排出,會(huì)破壞另一側(cè)牙面的表面質(zhì)量。

      (2)改良的單側(cè)斜向進(jìn)刀方式

      刀具以和徑向成27°~30°的方向進(jìn)刀切削(如圖3所示)。刀刃兩面切削,形成卷狀屑,排屑流暢,散熱好,螺紋表面粗糙度值較低。一般來說,這是車削不銹鋼、合金鋼和碳素鋼的較好方法,大多數(shù)螺紋加工采用這種方法。

      (3)雙側(cè)交互式進(jìn)刀方式

      左右交替進(jìn)刀方式(如圖4所示),由于刀片兩側(cè)刃平均使用,提高了刀片壽命。該種進(jìn)刀主要用于加工螺距較大的螺紋。

      2 變螺距螺紋才車削編程指令G34

      指令格式:G34 X(U)_Z(W)_F_K_

      式中:X、Z—絕對(duì)坐標(biāo),螺紋終點(diǎn)坐標(biāo)值;

      U、W—相對(duì)坐標(biāo),即螺紋切削終點(diǎn)相對(duì)起點(diǎn)的坐標(biāo)分量;

      F—長軸方向在起點(diǎn)處的導(dǎo)程;

      K—主軸每轉(zhuǎn)導(dǎo)程的增加量或減少量。

      加工圖5所示螺紋的程序如下(設(shè)槽深為1mm):

      ……

      G00 X46.2 Z2 螺紋第1刀定位

      G34 Z-80 F2 K1 加工變螺距螺紋第1刀,起點(diǎn)螺距為2mm,每個(gè)螺距遞增1mm

      G00 X50 X向退刀

      G00 Z2 Z向退刀

      G00 X45.6 螺紋第2刀定位

      G34 Z-80 F2 K1 加工變螺距螺紋第2刀,起點(diǎn)螺距為2mm,每個(gè)螺距遞增1mm

      G00 X50 X向退刀

      G00 Z2 Z向退刀

      G00 X45.2 螺紋第3刀定位

      G34 Z-80 F2 K1 加工變螺距螺紋第3刀,起點(diǎn)螺距為2mm,每個(gè)螺距遞增1mm

      G00 X50 X向退刀

      G00 Z2 Z向退刀

      G00 X45 螺紋第4刀定位

      G34 Z-80 F2 K1 加工變螺距螺紋第4刀,起點(diǎn)螺距為2mm,每個(gè)螺距遞增1mm

      G00 X50 X向退刀

      G00 Z2 Z向退刀

      ……

      圖5 加工案例

      說明:零件的第一個(gè)螺距為4,其基本螺距3;考慮到螺紋升降速影響,選擇螺紋切削起點(diǎn)距離坐標(biāo)零點(diǎn)端面為2mm位置,則起點(diǎn)基本螺距為2mm。

      3 變螺距螺紋加工的參數(shù)化編程

      使用G34可以加工一些槽深較小的變螺距螺紋。但在加工槽深較大的變螺距螺紋時(shí),刀尖容易出現(xiàn)崩刃現(xiàn)象。加工槽深較大的變螺距螺紋時(shí),需要采用斜向進(jìn)刀方式,但數(shù)控車床沒有提供這樣的指令,需要采用數(shù)控機(jī)床自帶高級(jí)編程語言—宏指令來編寫。

      圖6 螺紋切削進(jìn)刀

      3 .1 螺紋車削進(jìn)刀量計(jì)算(如圖6所示)

      (1)X向進(jìn)刀量計(jì)算

      式中:d—X向第一次進(jìn)刀量

      n—走刀次數(shù)

      (2)Z向進(jìn)刀量計(jì)算

      ΔZ= ΔX*tgα

      式中:α—進(jìn)刀角度。(α=0°:徑向進(jìn)刀;α=30°:單側(cè)斜向進(jìn)刀;α =27°~30°:改良的單側(cè)斜向進(jìn)刀)

      3 .2 參考程序

      加工圖5所示零件(設(shè)槽深為2mm),采用改良的單側(cè)斜向進(jìn)刀方式,參考程序如下:

      O0001

      ……

      G65 P0002 A4 B1.2 C0.15 I0.1 J27 K47 D1.2 E1 F2 H4 Q50 R2 S-80 T1 調(diào)子程序

      ……

      M30

      O0002 子程序

      #14=0

      #22=[#18+[#17-#6+#1-#4]/2* TAN[#5]]螺紋加工第一刀循環(huán)起點(diǎn)Z坐標(biāo)

      G00 X[#17]Z[#22]快進(jìn)至螺紋加工循環(huán)起點(diǎn)

      WHILE[#11 GT#4]DO1 當(dāng)X向加工余量小于等于精加工余量時(shí),跳出循環(huán)執(zhí)行N30程序段

      G00 X[#6-2*#7]X 向進(jìn)刀

      G34 Z[#19]F#9 K#20 走刀一次

      GOO X[#17]X 向退刀

      G00 Z[#22-#14]Z向退刀

      #8=#8+1 循環(huán)次數(shù)疊加一次

      #7=#2*SQRT[#8](n+1)次X向進(jìn)刀量累加

      #10=#2*SQRT[#8-1]n次X向進(jìn)刀量累加

      #12=#7-#10 (n+1)次X向進(jìn)刀量ΔX

      IF[#12 GE#3]GOTO 10 若 ΔX大于、等于△dmin則執(zhí)行N10

      #12=#3 否則令ΔX=△dmin

      #7=#10+#12 計(jì)算下一次走刀后累計(jì)進(jìn)刀量

      N10 IF[#5 EQ 0]GOTO 20 若徑向進(jìn)刀角度為0,執(zhí)行N20程序段

      #14=#12*TAN[#5]計(jì)算(n+1)次 Z向進(jìn)刀量ΔZ

      G00 W-[#14]Z向進(jìn)刀

      N20#11=#1-#7 計(jì)算X向加工余量

      END1

      N30 G00 X[#6-2*#1+2*#4]X 向進(jìn)刀

      G34 Z[#19]F#9 K#20 走刀一次,X向單邊留余量h

      GOO X[#17]X 向退刀

      G00 Z[#18]Z 向退刀

      G00 X[#6-2*#1]X 向進(jìn)刀

      G34 Z[#19]F#9 K#20 精車一次

      GOO X[#17]X 向退刀

      G00 Z[#18]Z 向退刀

      M99

      該程序?qū)⒙菁y加工公共參數(shù)作為變量,放在主程序中;將加工軌跡作為子程序,通過宏指令G65調(diào)用。G65程序段中相關(guān)參數(shù)解釋如下:

      A4—#1=4(螺紋牙高,直徑量)

      B1.2 —#2=1.2(X 向第一次進(jìn)刀量 d,直徑量)

      C0.15—#3=0.15(X 向最小進(jìn)刀量△dmin,直徑量)

      I0.1—#4=0.1(X向精加工余量h,直徑量)

      J27—#5=27(徑向進(jìn)刀角度)

      K47—#6=47(螺紋大徑,直徑量)

      D1.2—#7=1.2(X向累計(jì)進(jìn)刀量,初值=X向第一次進(jìn)刀量d)

      E1—#8=1(累計(jì)走刀次數(shù),初值=1)

      F2—#9=2(長軸方向在起點(diǎn)處的導(dǎo)程)

      H4—#11=4(X向加工余量,初值=螺紋牙高)

      Q50—#17=50(螺紋加工循環(huán)起點(diǎn)X坐標(biāo))

      R2—#18=2(螺紋加工最后一刀循環(huán)起點(diǎn)Z坐標(biāo))

      S-80—#19=-80(螺紋車削循環(huán)終點(diǎn)Z坐標(biāo))

      T1—#20=1(主軸每轉(zhuǎn)導(dǎo)程的增加量)

      4 結(jié)束語

      在綜述螺紋車削加工進(jìn)刀方式的基礎(chǔ)上,探討了利用數(shù)控高級(jí)編程語言—宏指令編寫變螺距螺紋加工的參數(shù)化編程。實(shí)際應(yīng)用時(shí),通過實(shí)參描述賦值,就可以加工不同參數(shù)的可變螺距螺紋,提高了編程效率,同時(shí)解決了G34指令徑向進(jìn)刀的弊端。

      [1]彭效潤.數(shù)控車工(高級(jí))[M].北京:中國勞動(dòng)社會(huì)保障出版社,2007,(9).

      [2]孫德茂.數(shù)控機(jī)床車削加工直接編程技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2000,(5).

      [3]楊豐.數(shù)控加工工藝與編程[M].北京:國防工業(yè)出版社,2011,(2).

      [4]劉錦武.宏程序在異形螺紋車削中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備,2012,(22).

      [5]陳建軍.在數(shù)控車床上用宏程序加工梯形螺紋[J].金屬加工,2013,(4).

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