數(shù)控車床加工螺紋編程方法探討

劉光平

摘 要：用數(shù)控車床加工等螺距螺紋時，加工難度較大的典型代表是多線螺紋，主要是多線普通螺紋的牙型大小不均誤差和加工精度誤差大與容易扎刀等問題。經(jīng)過實踐對比，單用G92和G76加工很難解決這些問題。本文以在GSK980TD數(shù)控車床加工雙線普通螺紋為例，介紹利用常用螺紋切削命令，采用子程序編程的方法來控制解決這些難題。

關(guān)鍵詞：數(shù)控車床；雙線螺紋；子程序

中圖分類號：TG519.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）03-0035-02

在目前的數(shù)控車加工中，常用的螺紋切削命令有三種：G32、G92、G76，各有優(yōu)缺點(diǎn)。G32直進(jìn)式切削方法兩側(cè)刃同時工作，牙形精度較高，由于其單程加工，編程時程序段多，加工程序長，一般不用而用G92；經(jīng)過實踐經(jīng)驗對比，單用G92和G76編程加工很難解決這些問題；如采用子程序編程加工則能比較容解決這些難題，而且能夠提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。下面由淺入深的進(jìn)行分析和用例子探討。

1 G92、G76編程命令的加工路線

在目前的GSK980TD數(shù)控車床中，螺紋切削一般加工方法是G92直進(jìn)式切削方法（圖1a）和（G76）斜進(jìn)式切削方法（圖1b）。由于加工路線的不同，程序編寫方法不同，造成加工誤差也不同。

（1）G92 X（U）_Z（W）_ R F_；

說明：X、Z用于絕對編程；

U、W用于相對編程；

R錐度F為螺距。

G92編程切削深度分配方式一般為常量值，其大小根據(jù)加工經(jīng)驗確定。采用（圖1a）直進(jìn)式雙刃切削，其每次切削深度一般由編程人員編程時給出。由于兩側(cè)刃同時工作，切削力較大，而且排削困難，因此在切削時，兩切削刃容易磨損。在切削螺距較大的螺紋時，由于切削深度較大，刀刃磨損較快，從而造成螺紋中徑產(chǎn)生誤差，也易“扎刀”；但是其加工的牙形精度較高，因此一般多用于小螺距螺紋加工。

（2）G76P（m）（r）（a） Q（△dmin） R（d）；

G76 X（U） Z（w） R（i） P（k） Q（△d） F（l）；

說明：m：精加工重復(fù)次數(shù)；

r：倒角寬度；

a：刀尖角度；

△dmin：最小切削深度，當(dāng)每次切削深度（△d·n-△d·（n-1））小于△dmin時，切削深度限制在這個值上；

d：精加工留量；

i：螺紋部分的半徑差，若i=0，為直螺紋切削方式；

k：螺紋牙高；

△d：第一次切削的切削深度；

l：螺距。

G76編程切削深度分配方式一般為遞減式，其切削采用（圖1b）單刃斜進(jìn)式切削，其每次切削深度是根據(jù)第一刀深度由控制系統(tǒng)按公式計算出。由于為單側(cè)刃加工，加工刀刃容易損傷和磨損，使加工的螺紋面不直，刀尖角發(fā)生變化，而造成牙形精度較差，易“扎刀”。但由于其為單側(cè)刃工作，刀具負(fù)載較小，排屑容易，并且切削深度為遞減式。因此，此加工方法一般適用于大螺距螺紋加工。

普通三角螺紋加工采用上述方法可以達(dá)要求，而多線螺紋的加工則比較困難。用子程序編寫程序切削，能很好地解決直進(jìn)式切削和斜進(jìn)式切削方法造成的誤差和扎刀問題。下面以雙線普通螺紋加工為例進(jìn)行分析以及如何子程序編程來解決加工中存在問題。

2 車削雙線普通螺紋

編程實例（如圖2所示）。

螺紋基本尺寸計算：

螺距P=3

螺紋大徑的基本尺寸與公稱直徑相同（d=D=公稱直徑=30）

螺紋中徑 d2=d-0.6495P=30-0.6495×3=28.05mm

螺紋牙型高 h1=0.5413P=0.5413×3=1.62mm

螺紋小徑 d1=d-2h1=30-2×1.62=26.76mm

用常用的切削方法加工（圖3）。

工藝思路：采用G92或者G76先加工完1條螺旋線后車刀再移動1個螺距加工另1條螺旋線。如（圖3）車雙線螺紋下刀方法編程如下：

G92指令編程（只編螺紋加工部分）

……….

G00 X32 Z3 螺紋刀快速到達(dá)直徑Φ32端面外3mm處

G00 Z6 螺紋刀快速移動1螺距到達(dá)端面外6mm處

G00 X100 Z100 螺紋刀快速回到程序起始點(diǎn)

……….

G76指令編程（只編螺紋加工部分）

……….

G00 X32 Z3 螺紋刀快速到達(dá)直徑Φ32端面外3mm

G76 P020560 Q50 R0.05 車削螺紋第1線

G76 X26.76 Z-23 P1620 Q500 F6

G00 Z6 螺紋刀快速移動1螺距到達(dá)端面外6mm

G76 P020560 Q50 R0.05 車削螺紋第2線

G76 X26.76 Z-23 P1620 Q500 F6

G00 X100 Z100 螺紋刀快速回到程序起始點(diǎn)

……….

加工分析：G92直進(jìn)式切削方法和G76斜進(jìn)式切削方法車雙線或多線螺紋，除了具車單線螺紋特點(diǎn)外，我們還要清楚了解第二條螺旋線粗、精加工的切削力對已加工的第一螺旋線影響；也就是切削力對已加工螺旋線擠壓使其產(chǎn)生塑性變形，形成螺距不均、大小牙型和表面粗糙度差等現(xiàn)象。所以在加工塑性材料時，單用G92直進(jìn)式切削方法和G76斜進(jìn)式切削方法車雙線或多線螺紋，并不合理。只有在加工脆性材料或塑性很小材料時才可用。

用子程序編程加工：

工藝思路：雙線螺紋加工程序分為粗車子程序，半精車子程序，精車子程序。在加工過程中每進(jìn)一次切削深度就各線分別車一刀，車完后再進(jìn)一個切削深度，各線分別再車一刀，就這樣循環(huán)直到完成螺紋的切削。

技術(shù)要點(diǎn)：

（1）在切削過程中要控制粗、精車的每刀切削深度，保證每線受切削力平均，精車力小。主要采用G92作為基本指令進(jìn)行編程。

（2）注意車刀在車螺紋之前的定位。（如圖3）刀尖到螺紋頂徑向距離2mm必須大過牙高度1.62mm，否則最后會造成刀尖與螺紋牙頂發(fā)摩擦產(chǎn)生廢品。

（3）在子程序的編寫過程中，要注意車刀在每次調(diào)用子程序結(jié)后一定要回到子程序起始點(diǎn)軸向位置。

（4）可采用一重子程序，也可用多重子程序來編寫。這先介紹一重子程序編寫，在梯形螺紋加工中再介紹多重子程序的編寫。

子程序編程（只編螺紋加工部分）：

主加工分析：用子程序編程方法車雙線或多線螺紋時，由于是各螺旋線輪換車削故切削力平均，且粗車、精車分開，在精加工時各螺旋線輪換車削，切削余量小，切削力小，產(chǎn)生塑性變形小，加工精度高，能很好地解決螺距不均、大小牙型和表面粗糙度差等問題，是加工多線螺紋比較好的方法。

3 結(jié)語

數(shù)控車床加工螺紋時，程序一般可以通過試車調(diào)整而不斷得到優(yōu)化，而選擇最佳加工工藝，可以很大程度解決常見刀具磨損和扎刀、亂牙、粗糙差、精度和安全性等問題。要實現(xiàn)理想數(shù)控加工，靈活的加工方法及編程處理是關(guān)鍵。本文雖然只對GSK980TD數(shù)控車床加工雙線螺紋進(jìn)行了編程分析，但它對其它螺紋加工（如蝸桿加工）也具有一定的參考價值。

參考文獻(xiàn)

[1]數(shù)控加工工藝編程與操作[M].中國勞動和社會保障出版社，2008年4月第1版.

[2]車工工藝學(xué)[M].中國勞動和社會保障出版社，2005年6月第4版.