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    淺析圓弧螺紋編程加工

    2014-08-20 06:14:47封漭
    新課程·中旬 2014年6期
    關鍵詞:數控編程加工工藝數控車床

    封漭

    摘 要:學生在參加數控技能競賽訓練時,經常會遇到一些較為復雜的異形螺紋(如,圓弧螺紋、矩形螺紋等)。通過對圓弧螺紋的工藝分析、加工方法及編程指令的研討,探索出一套可以在數控車床上加工各種圓弧螺紋的加工方法,經實際加工證實,程序工藝編制合理,加工質量高,解決了圓弧螺紋在數控車競賽中的難題。

    關鍵詞:數控車床;圓弧螺紋;加工工藝;數控編程

    競賽對學生的技能有著更高的要求,因此,在訓練過程中要有針對性地進行宏程序的訓練。一般宏程序不作討論,本文主要探討圓弧螺紋的問題。圓弧螺紋是一種非標準的螺紋,也可以稱其為圓弧螺旋線,其在普通車床上很難加工,需要操作者有著高超的技能,但圓弧螺紋的精度還是會受到人為的因素影響。所以,數控車床的高精度性能為圓弧螺紋的車削提供了良好的加工基礎,在加工的過程中,要制定好合理的加工工藝、加工方法和準確的程序編制,這樣就能很好地完成圓弧螺紋的加工。

    在歷次的比賽當中,出現了以下幾種類型的圓弧螺紋:凹圓弧螺紋、凸圓弧螺紋、圓弧面上的圓弧螺紋(如圖1、圖2、圖3所示)。本文將圍繞著這三種類型的圓弧螺紋進行分析,并根據加工方法準確地編制加工的宏程序。

    一、凹圓弧螺紋 1.加工方法分析

    數控車床一般加工螺紋的方法有三種方法:直進法、斜進法、左右切削法。斜進法又稱單面趕刀法,主要用于大螺距螺紋的加工,它本身存在有缺點:牙型角不對,長度不對和大小徑尺寸不對。左右切削法又稱雙面切削法,適合大螺距螺紋的加工,本文要研究的圓弧螺紋屬于大螺距螺紋,但由于牙型較為特別,所以斜進法和左右切削法都不合適。

    直進法又稱為仿形法,在車削螺紋時它的刀刃全部將進行工作,導致加工切削力和切削溫度的增加,造成排屑的困難。當切削到一定的深度時,易出現“扎刀”和“崩刀”的現象。但是當刀具的材料和質量都較好,每次切削深度都掌握好的同時,圓弧螺紋還是能夠順利地進行加工的。

    凹圓弧螺紋,牙型角為R3的圓弧,牙型高度為

    3 mm,螺距為10 mm,在競賽當中,對于螺紋深度不大,加工余量不多的情況下,為了能夠更快更準確地更好地完成任務,筆者選用R3的圓弧螺紋車刀進行仿形法分層的加工。

    2.加工工藝

    采用R3mm的圓弧螺紋車刀直進法加工螺紋,由于工件將受力較大,避免出現“扎刀”現象,利用宏程序來控制每次分層切削的加工深度為0.1 mm,使用G92螺紋循環(huán)指令來進行圓弧螺紋的加工。設工件坐標系的原點在工件右端面與軸線的交點上,對刀時以圓弧螺紋車刀的圓弧頂點為基準。

    3.編制加工宏程序如下:

    O0001;

    T0101; (選用1號刀具)

    G00 X100 Z50; (刀具快速定位到起刀點)

    M03 S300; (主軸正傳,轉速300r/min)

    GOO X90 Z10; (刀具移動到螺紋切削循環(huán)的循環(huán)起點位置)

    #1=0.1; (切削深度賦初值)

    N10 G92 X[80-2*#1] Z-107 F10;

    (G92循環(huán)加工螺紋)

    #1=#1+0.1; (切削深度增加量)

    IF[#1LE3]GOTO10; (條件判斷)

    GOO X100 Z50; (返回起刀點)

    M05; (主軸停)

    M30; (程序結束)

    因為使用的是R3成型圓弧螺紋車刀,采用直進法,所以以上的宏程序較為簡單,但加工出來的工件表面粗糙度不是很理想。所以筆者選用R1.5mm的圓弧車刀重新進行分析加工。

    由于R1.5的圓弧車刀剛性較差,不能夠一次性地加工出R3的圓弧牙型,筆者將圓弧螺紋牙型分為兩部分加工,分別為A和B。A部分為粗加工,采用直進法先把A部分的余量去除,剩下B部分采取輪廓分層加工,以R1.5的圓作為刀具軌跡去除剩下的余量。

    ①切削A部分程序

    二、凸圓弧螺紋

    1.加工方法分析

    如圖8所示,凸圓弧螺紋的螺距是10 mm,牙頂是圓弧的形狀。圖形中的牙型是由R2、R1圓弧和直線組成,根據這些特征,筆者利用R1圓弧車刀,采取分層切削的方法。每一層都利用宏程序來進行螺紋的切削,保證了牙型角的精度,具體的加工示意圖。

    2.加工工藝

    采用R1的圓弧車刀進行分層的加工,加工時間取決于每次的加工深度,在競賽當中,加工時間用得越少對競賽最有利?;谶@一原則,筆者利用R1圓弧車刀的刀位點為圓心進行對牙型的尺寸分析,R4有兩段圓弧的長度都為4 mm,高度為2 mm,直線的長度為2 mm。由于刀具的刀尖圓弧半徑為R1,牙型角上的R1圓弧不需要編程,進行直線的軌跡就能夠把牙型的特征加工出來。

    三、圓弧面上的圓弧螺紋

    1.加工方法分析

    2.加工工藝分析

    圓弧面上的圓弧螺紋,應采用相互變量為插補加工出合格的圓弧螺紋。加工此工件時,要分別求出螺紋起點和終點的坐標。已知圓弧面的半徑是R182 mm,因此圓的方程為:Z2+X2=1822,圓弧螺紋的導程為10 mm,加工時延長加工起點一個螺距10 mm和加工螺紋終點延長6 mm。

    3.成果展示

    下圖是筆者使用以上宏程序對其中的一種圓弧螺紋進行試件的切削,具有代表性。這個圓弧上的圓弧螺紋使用的是R1.5的圓弧車刀切削。

    本文所編制的宏程序都是基于FANUC OI系統(tǒng)的數控車床,筆者運用了WHILE語句和IF語句,效果相當理想,程序編制合理,對研究數控車宏程序的讀者有一定的指導作用。由于筆者是數控車競賽的指導老師,指導學生進行數控宏程序的學習,有著豐富的經驗,利用宏程序編制的技巧解決了很多異型螺紋的難加工的諸多問題。

    參考文獻:

    [1]陳海舟.數控加工宏程序[M].北京:機械工業(yè)出版社,2006.

    [2]杜軍.輕松掌握FANUC宏程序:編程技巧與實例精解.北京:化學工業(yè)出版社,2011-01.

    (作者單位 廣東省佛山市鄭敬詒職業(yè)技術學校)

    編輯 謝尾合endprint

    摘 要:學生在參加數控技能競賽訓練時,經常會遇到一些較為復雜的異形螺紋(如,圓弧螺紋、矩形螺紋等)。通過對圓弧螺紋的工藝分析、加工方法及編程指令的研討,探索出一套可以在數控車床上加工各種圓弧螺紋的加工方法,經實際加工證實,程序工藝編制合理,加工質量高,解決了圓弧螺紋在數控車競賽中的難題。

    關鍵詞:數控車床;圓弧螺紋;加工工藝;數控編程

    競賽對學生的技能有著更高的要求,因此,在訓練過程中要有針對性地進行宏程序的訓練。一般宏程序不作討論,本文主要探討圓弧螺紋的問題。圓弧螺紋是一種非標準的螺紋,也可以稱其為圓弧螺旋線,其在普通車床上很難加工,需要操作者有著高超的技能,但圓弧螺紋的精度還是會受到人為的因素影響。所以,數控車床的高精度性能為圓弧螺紋的車削提供了良好的加工基礎,在加工的過程中,要制定好合理的加工工藝、加工方法和準確的程序編制,這樣就能很好地完成圓弧螺紋的加工。

    在歷次的比賽當中,出現了以下幾種類型的圓弧螺紋:凹圓弧螺紋、凸圓弧螺紋、圓弧面上的圓弧螺紋(如圖1、圖2、圖3所示)。本文將圍繞著這三種類型的圓弧螺紋進行分析,并根據加工方法準確地編制加工的宏程序。

    一、凹圓弧螺紋 1.加工方法分析

    數控車床一般加工螺紋的方法有三種方法:直進法、斜進法、左右切削法。斜進法又稱單面趕刀法,主要用于大螺距螺紋的加工,它本身存在有缺點:牙型角不對,長度不對和大小徑尺寸不對。左右切削法又稱雙面切削法,適合大螺距螺紋的加工,本文要研究的圓弧螺紋屬于大螺距螺紋,但由于牙型較為特別,所以斜進法和左右切削法都不合適。

    直進法又稱為仿形法,在車削螺紋時它的刀刃全部將進行工作,導致加工切削力和切削溫度的增加,造成排屑的困難。當切削到一定的深度時,易出現“扎刀”和“崩刀”的現象。但是當刀具的材料和質量都較好,每次切削深度都掌握好的同時,圓弧螺紋還是能夠順利地進行加工的。

    凹圓弧螺紋,牙型角為R3的圓弧,牙型高度為

    3 mm,螺距為10 mm,在競賽當中,對于螺紋深度不大,加工余量不多的情況下,為了能夠更快更準確地更好地完成任務,筆者選用R3的圓弧螺紋車刀進行仿形法分層的加工。

    2.加工工藝

    采用R3mm的圓弧螺紋車刀直進法加工螺紋,由于工件將受力較大,避免出現“扎刀”現象,利用宏程序來控制每次分層切削的加工深度為0.1 mm,使用G92螺紋循環(huán)指令來進行圓弧螺紋的加工。設工件坐標系的原點在工件右端面與軸線的交點上,對刀時以圓弧螺紋車刀的圓弧頂點為基準。

    3.編制加工宏程序如下:

    O0001;

    T0101; (選用1號刀具)

    G00 X100 Z50; (刀具快速定位到起刀點)

    M03 S300; (主軸正傳,轉速300r/min)

    GOO X90 Z10; (刀具移動到螺紋切削循環(huán)的循環(huán)起點位置)

    #1=0.1; (切削深度賦初值)

    N10 G92 X[80-2*#1] Z-107 F10;

    (G92循環(huán)加工螺紋)

    #1=#1+0.1; (切削深度增加量)

    IF[#1LE3]GOTO10; (條件判斷)

    GOO X100 Z50; (返回起刀點)

    M05; (主軸停)

    M30; (程序結束)

    因為使用的是R3成型圓弧螺紋車刀,采用直進法,所以以上的宏程序較為簡單,但加工出來的工件表面粗糙度不是很理想。所以筆者選用R1.5mm的圓弧車刀重新進行分析加工。

    由于R1.5的圓弧車刀剛性較差,不能夠一次性地加工出R3的圓弧牙型,筆者將圓弧螺紋牙型分為兩部分加工,分別為A和B。A部分為粗加工,采用直進法先把A部分的余量去除,剩下B部分采取輪廓分層加工,以R1.5的圓作為刀具軌跡去除剩下的余量。

    ①切削A部分程序

    二、凸圓弧螺紋

    1.加工方法分析

    如圖8所示,凸圓弧螺紋的螺距是10 mm,牙頂是圓弧的形狀。圖形中的牙型是由R2、R1圓弧和直線組成,根據這些特征,筆者利用R1圓弧車刀,采取分層切削的方法。每一層都利用宏程序來進行螺紋的切削,保證了牙型角的精度,具體的加工示意圖。

    2.加工工藝

    采用R1的圓弧車刀進行分層的加工,加工時間取決于每次的加工深度,在競賽當中,加工時間用得越少對競賽最有利?;谶@一原則,筆者利用R1圓弧車刀的刀位點為圓心進行對牙型的尺寸分析,R4有兩段圓弧的長度都為4 mm,高度為2 mm,直線的長度為2 mm。由于刀具的刀尖圓弧半徑為R1,牙型角上的R1圓弧不需要編程,進行直線的軌跡就能夠把牙型的特征加工出來。

    三、圓弧面上的圓弧螺紋

    1.加工方法分析

    2.加工工藝分析

    圓弧面上的圓弧螺紋,應采用相互變量為插補加工出合格的圓弧螺紋。加工此工件時,要分別求出螺紋起點和終點的坐標。已知圓弧面的半徑是R182 mm,因此圓的方程為:Z2+X2=1822,圓弧螺紋的導程為10 mm,加工時延長加工起點一個螺距10 mm和加工螺紋終點延長6 mm。

    3.成果展示

    下圖是筆者使用以上宏程序對其中的一種圓弧螺紋進行試件的切削,具有代表性。這個圓弧上的圓弧螺紋使用的是R1.5的圓弧車刀切削。

    本文所編制的宏程序都是基于FANUC OI系統(tǒng)的數控車床,筆者運用了WHILE語句和IF語句,效果相當理想,程序編制合理,對研究數控車宏程序的讀者有一定的指導作用。由于筆者是數控車競賽的指導老師,指導學生進行數控宏程序的學習,有著豐富的經驗,利用宏程序編制的技巧解決了很多異型螺紋的難加工的諸多問題。

    參考文獻:

    [1]陳海舟.數控加工宏程序[M].北京:機械工業(yè)出版社,2006.

    [2]杜軍.輕松掌握FANUC宏程序:編程技巧與實例精解.北京:化學工業(yè)出版社,2011-01.

    (作者單位 廣東省佛山市鄭敬詒職業(yè)技術學校)

    編輯 謝尾合endprint

    摘 要:學生在參加數控技能競賽訓練時,經常會遇到一些較為復雜的異形螺紋(如,圓弧螺紋、矩形螺紋等)。通過對圓弧螺紋的工藝分析、加工方法及編程指令的研討,探索出一套可以在數控車床上加工各種圓弧螺紋的加工方法,經實際加工證實,程序工藝編制合理,加工質量高,解決了圓弧螺紋在數控車競賽中的難題。

    關鍵詞:數控車床;圓弧螺紋;加工工藝;數控編程

    競賽對學生的技能有著更高的要求,因此,在訓練過程中要有針對性地進行宏程序的訓練。一般宏程序不作討論,本文主要探討圓弧螺紋的問題。圓弧螺紋是一種非標準的螺紋,也可以稱其為圓弧螺旋線,其在普通車床上很難加工,需要操作者有著高超的技能,但圓弧螺紋的精度還是會受到人為的因素影響。所以,數控車床的高精度性能為圓弧螺紋的車削提供了良好的加工基礎,在加工的過程中,要制定好合理的加工工藝、加工方法和準確的程序編制,這樣就能很好地完成圓弧螺紋的加工。

    在歷次的比賽當中,出現了以下幾種類型的圓弧螺紋:凹圓弧螺紋、凸圓弧螺紋、圓弧面上的圓弧螺紋(如圖1、圖2、圖3所示)。本文將圍繞著這三種類型的圓弧螺紋進行分析,并根據加工方法準確地編制加工的宏程序。

    一、凹圓弧螺紋 1.加工方法分析

    數控車床一般加工螺紋的方法有三種方法:直進法、斜進法、左右切削法。斜進法又稱單面趕刀法,主要用于大螺距螺紋的加工,它本身存在有缺點:牙型角不對,長度不對和大小徑尺寸不對。左右切削法又稱雙面切削法,適合大螺距螺紋的加工,本文要研究的圓弧螺紋屬于大螺距螺紋,但由于牙型較為特別,所以斜進法和左右切削法都不合適。

    直進法又稱為仿形法,在車削螺紋時它的刀刃全部將進行工作,導致加工切削力和切削溫度的增加,造成排屑的困難。當切削到一定的深度時,易出現“扎刀”和“崩刀”的現象。但是當刀具的材料和質量都較好,每次切削深度都掌握好的同時,圓弧螺紋還是能夠順利地進行加工的。

    凹圓弧螺紋,牙型角為R3的圓弧,牙型高度為

    3 mm,螺距為10 mm,在競賽當中,對于螺紋深度不大,加工余量不多的情況下,為了能夠更快更準確地更好地完成任務,筆者選用R3的圓弧螺紋車刀進行仿形法分層的加工。

    2.加工工藝

    采用R3mm的圓弧螺紋車刀直進法加工螺紋,由于工件將受力較大,避免出現“扎刀”現象,利用宏程序來控制每次分層切削的加工深度為0.1 mm,使用G92螺紋循環(huán)指令來進行圓弧螺紋的加工。設工件坐標系的原點在工件右端面與軸線的交點上,對刀時以圓弧螺紋車刀的圓弧頂點為基準。

    3.編制加工宏程序如下:

    O0001;

    T0101; (選用1號刀具)

    G00 X100 Z50; (刀具快速定位到起刀點)

    M03 S300; (主軸正傳,轉速300r/min)

    GOO X90 Z10; (刀具移動到螺紋切削循環(huán)的循環(huán)起點位置)

    #1=0.1; (切削深度賦初值)

    N10 G92 X[80-2*#1] Z-107 F10;

    (G92循環(huán)加工螺紋)

    #1=#1+0.1; (切削深度增加量)

    IF[#1LE3]GOTO10; (條件判斷)

    GOO X100 Z50; (返回起刀點)

    M05; (主軸停)

    M30; (程序結束)

    因為使用的是R3成型圓弧螺紋車刀,采用直進法,所以以上的宏程序較為簡單,但加工出來的工件表面粗糙度不是很理想。所以筆者選用R1.5mm的圓弧車刀重新進行分析加工。

    由于R1.5的圓弧車刀剛性較差,不能夠一次性地加工出R3的圓弧牙型,筆者將圓弧螺紋牙型分為兩部分加工,分別為A和B。A部分為粗加工,采用直進法先把A部分的余量去除,剩下B部分采取輪廓分層加工,以R1.5的圓作為刀具軌跡去除剩下的余量。

    ①切削A部分程序

    二、凸圓弧螺紋

    1.加工方法分析

    如圖8所示,凸圓弧螺紋的螺距是10 mm,牙頂是圓弧的形狀。圖形中的牙型是由R2、R1圓弧和直線組成,根據這些特征,筆者利用R1圓弧車刀,采取分層切削的方法。每一層都利用宏程序來進行螺紋的切削,保證了牙型角的精度,具體的加工示意圖。

    2.加工工藝

    采用R1的圓弧車刀進行分層的加工,加工時間取決于每次的加工深度,在競賽當中,加工時間用得越少對競賽最有利?;谶@一原則,筆者利用R1圓弧車刀的刀位點為圓心進行對牙型的尺寸分析,R4有兩段圓弧的長度都為4 mm,高度為2 mm,直線的長度為2 mm。由于刀具的刀尖圓弧半徑為R1,牙型角上的R1圓弧不需要編程,進行直線的軌跡就能夠把牙型的特征加工出來。

    三、圓弧面上的圓弧螺紋

    1.加工方法分析

    2.加工工藝分析

    圓弧面上的圓弧螺紋,應采用相互變量為插補加工出合格的圓弧螺紋。加工此工件時,要分別求出螺紋起點和終點的坐標。已知圓弧面的半徑是R182 mm,因此圓的方程為:Z2+X2=1822,圓弧螺紋的導程為10 mm,加工時延長加工起點一個螺距10 mm和加工螺紋終點延長6 mm。

    3.成果展示

    下圖是筆者使用以上宏程序對其中的一種圓弧螺紋進行試件的切削,具有代表性。這個圓弧上的圓弧螺紋使用的是R1.5的圓弧車刀切削。

    本文所編制的宏程序都是基于FANUC OI系統(tǒng)的數控車床,筆者運用了WHILE語句和IF語句,效果相當理想,程序編制合理,對研究數控車宏程序的讀者有一定的指導作用。由于筆者是數控車競賽的指導老師,指導學生進行數控宏程序的學習,有著豐富的經驗,利用宏程序編制的技巧解決了很多異型螺紋的難加工的諸多問題。

    參考文獻:

    [1]陳海舟.數控加工宏程序[M].北京:機械工業(yè)出版社,2006.

    [2]杜軍.輕松掌握FANUC宏程序:編程技巧與實例精解.北京:化學工業(yè)出版社,2011-01.

    (作者單位 廣東省佛山市鄭敬詒職業(yè)技術學校)

    編輯 謝尾合endprint

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