螺纹加工优化方案及编程参考

1.螺纹加工特点

①螺纹加工具有四个基本动作：起刀点定位,吃刀,车牙型,退刀到起刀点,如图3-51所示。由于螺纹不可能一刀加工成形,要经过多次走刀,走刀次数参看表3-6。为保证车削过程中不“乱扣”,造成乱牙,每一次螺纹加工起刀点要相同。同时,为保证在螺纹车削过程中严格遵循主轴转一圈,刀具进给一个导程的规定,在螺纹有效段前后要有适当的升速段δ1和减速段δ2。δ1、δ2按公式计算：δ1＝n×P/400,δ2＝n×P/1800。式中n为主轴转速,P为螺纹导程。一般情况下可取δ1为2～5 mm,对于大螺距和高精度的螺纹取大值,δ2取δ1的1/4左右。若螺纹的收尾处没有退刀槽,一般按45°退刀收尾。

图3-51　三角形螺纹牙型与螺纹加工循环

②螺纹加工中,径向起点(编程大径)的确定决定于螺纹公称尺寸,螺纹公称尺寸由内、外圆车削来保证。径向终点(编程小径)的确定决定于螺纹底径,因为编程顶径确定后,螺纹总切深是由编程底径(螺纹底径)来控制的。根据普通螺纹的国家标准规定,普通螺纹的牙型理论高度H＝0.866P,实际由于螺纹车刀刀尖半径的影响,通常取螺纹的实际牙型高度为：

h＝H－2(H/8)＝0.6495P

式中,H为螺纹原始三角形高度；P为螺纹螺距。

③螺纹加工为成型车削,其切削量较大,一般要求分数次进给,进刀次数可由经验可得,或查表3-6。表3-6为常用螺纹切削进给次数与吃刀量。主轴转速要低,一般低于200～500 r/min,以免进给速度太大。

表3-6　常用螺纹切削进给次数与吃刀量

①1 in＝2.54 cm。

2.基本螺纹车削指令G32

格式：G32 X(U)_Z(W)_F_；

说明：

①G32指令可以执行单行程螺纹切削,包括锥螺纹切削。

②格式中F为螺纹导程。

③车刀进给运动严格根据输入的螺纹导程进行。但是,车刀的切入、切出、返回均需要编入程序；

④锥螺纹其斜角α在45°以下时,螺纹导程以Z方向指定,α在45°以上至90°时,以X轴方向指定。该指令一般很少使用。

使用螺纹切削指令的注意事项：

①主轴恒转速(G97指令)切削螺纹,为能加工到螺纹小径,车削时X轴的直径值逐次减少,若使用G96恒线速度控制指令,则工件旋转时,其转速会随切削点直径减少而逐次减少,这会使F(单位：mm/r)导程指定的值产生变动(因为F会随转速变化),从而发生乱牙现象。

②螺纹加工中的走刀次数和进刀量(切削深度)会直接影响螺纹的加工质量,车削螺纹的切削深度和切削次数可参考表3-6。

例3-10　加工如图3-52所示的零件。由表3-6可知,该螺纹车四刀可成。以工件左端面中心点为工件原点,其加工程序如下。

参考程序：工件坐标系建立在工件的左端面中心。

图3-52　螺纹加工

3.螺纹车削的简单固定循环指令G92

格式：G92 X(U)_Z(W)_I_F_；

说明：

①螺纹切削循环G92为简单螺纹循环,该指令可切削锥螺纹和圆柱螺纹,其循环路线与前面的单一形状固定循环基本相同,也是由四个过程组成：下刀—切削—退刀—返回循环起点。只是F后边的进给量改为导程值即可。如图3-53所示。

图3-53　螺纹切削循环指令(www.xing528.com)

②X、Z：螺纹终点的绝对坐标值；U、W：螺纹终点坐标相对于螺纹起点的增量坐标；I为锥螺纹起点和终点的半径差。加工圆柱螺纹时,I为零,可省略。

图3-52螺纹部分的切削程序就可以改为如下(工件坐标系建立在工件的右端面中心。外圆已车削)。

将G92与G32相比较,可以看出,应用G92编写螺纹加工程序要简单得多。

4.螺纹复合循环车削指令G76

已介绍过G32和G92两个车削螺纹指令。G32指令需要4个程序段才能完成一次螺纹切削循环；G92指令一个程序段可完成一次螺纹切削循环,程序长度比G32的短,但仍需多次进刀方可完成螺纹切削。若使用G76指令,则一个指令即可完成多次螺纹切削循环。

格式：G76 P(m)(r)(α)Q(Δdmin)R(d)；

G76 X(U)__Z(W)__R(i)P(k)Q(Δd)F(l)；

说明：

m：精车削次数,必须用两位数表示,范围从01～99。

r：螺纹末端倒角量,必须用两位数表示,范围从00～99,例如r＝10,则倒角量＝10×0.1×导程＝导程。

α：刀具角度,有80°、60°、55°、30°、29°、0°等几种。

m、r、α都必须用两位数表示,同时由P指定。例如P021060表示精车削两次,末端倒角量为一个螺距长,刀具角度为60°。

Δdmin：最小切削深度,若自动计算而得的切削深度小于Δdmin时,以Δdmin为准,此数值不可用小数点方式表示。例如Δdmin＝0.02 mm,需写成Q20。

d：精车余量。

X(U)、Z(W)：螺纹终点坐标。X即螺纹的小径,Z即螺纹的长度。

i：车削锥度螺纹时,终点B到起点A的向量值。若I＝0或省略,则表示车削圆柱螺纹；

k：X轴方向的螺纹深度,以半径值表示。注意：FANUC-0T系统的k不可用小数点方式表示数值。

Δd：第一刀切削深度,以半径值表示,该值不能用小数点方式表示,例如Δd＝0.6 mm,需写成Q600。

l：螺纹的螺距。

G76的刀具轨迹如图3-54所示。

图3-54　G76螺纹循环

(a)切削轨迹；(b)参数定义

例3-11　图3-55所示为圆柱螺纹加工实例,外圆已加工。螺距为2 mm,车削螺纹前工件直径为φ48 mm,分三次车削,第一次切削量0.5 mm,第二次切削量为0.4 mm,第三次切削量为0.2 mm,分别用G32、G92、G76对2-57图进行编程。采用绝对值编程。

图3-55　G32、G92、G76螺纹加工比较

G32编程参考程序：

G76编程参考程序：