異型牙螺旋線的編程和加工

毛丹洪

摘 要：本文就數(shù)控技能大賽數(shù)控車實(shí)操試題難點(diǎn)部分分析，主要針對(duì)零件的異型牙螺旋線的編程和加工方法作一敘述。

關(guān)鍵詞：數(shù)控車；異型牙螺旋線；編程；加工

本屆的數(shù)控車實(shí)操題目由兩套難度相仿的試題組成，整套部件由4個(gè)零件裝配而成，采用了閉卷考試。與以往相比其難點(diǎn)是異型牙螺旋線的編程和加工。現(xiàn)把兩套題目異型牙部分作一分析。

1 橢圓牙型螺紋的編程與加工

（1）零件形狀分析

零件形狀如圖1所示。在該零件外圓加工一條異形螺紋。該螺紋是由長(zhǎng)軸為4.5mm，短軸為3.5mm的橢圓繞螺距為10mm的螺旋線而形成。

（2）橢圓牙型螺紋尺寸分析

螺紋加工時(shí)要在起始端和結(jié)束端留有給刀具升速和降速距離，所以，把刀具起刀點(diǎn)向工件編程零點(diǎn)偏移一定距離。如圖2所示。將零件圖牙型部分局部放大，根據(jù)橢圓方程，建立橢圓坐標(biāo)系。由A到原心O點(diǎn)的X距離為-2，經(jīng)過(guò)計(jì)算可以得到橢圓O在工件坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值，起點(diǎn)為3.693 mm 終點(diǎn)為-3.693 mm，橢圓中心點(diǎn)坐標(biāo)為（64，5）。

（3）編程思路

螺紋按其截面形狀（牙型）分為三角形螺紋、梯形螺紋和鋸齒形螺紋、矩形螺紋、等，其牙型為標(biāo)準(zhǔn)值。加工時(shí)常用常用成型刀。而異型螺紋，其牙型各異，加工時(shí)運(yùn)用宏程序來(lái)完成，一般采用成型刀具進(jìn)行加工。

數(shù)控車床提供ZX平面內(nèi)直線和圓弧插補(bǔ)功能，根據(jù)異型螺紋截面參數(shù)方程，得出Z與X的函數(shù)方程。將平面輪廓分割成若干小段，編程時(shí)，通過(guò)建立加工輪廓的基點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)的數(shù)學(xué)模型，即時(shí)計(jì)算出加工節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，進(jìn)行控制加工。最后，以G32指令逐層切削。

其編程流程如圖2所示。

（4）編程與加工（法拉克）

編程示意圖如圖3所示，陰影部分即使將平面輪廓分割成若干小段將要切除的部分。選擇刀具時(shí)要注意刀具的角度，防止刀具加工時(shí)干涉可采用35°外圓車刀或刀尖角為55°外圓刀。切削時(shí)，由于螺距達(dá)到10 mm，刀具所受阻力較大，機(jī)床轉(zhuǎn)速可采用300r/min左右。當(dāng)一層車削完成后，可用X向修改磨耗的方法車削第二層，直到達(dá)到圖紙尺寸。車螺紋時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速計(jì)算公式為：n螺≤n/L（r/min）。其中： n為編碼器允許的最高工作轉(zhuǎn)速（r/min）；L為工件螺紋的螺距（或?qū)С?，mm）。其參考程序如下：

參考程序：

N10 G40G97G99M03S300 加工初始化設(shè)置

N20 T0101 刀尖角為35°外圓刀

N30 G00X100.0Z100.0

N40 X62.0Z15.0 從1.5倍螺距處設(shè)起刀點(diǎn)

N50 #1=3.693 起點(diǎn)

N60 #2=-3.5/4.5*SQRT[4.5*4.5-#1*#1] 牙型角變化可加工不同形狀的異型螺紋。

N70 Z[#1+5]Z 坐標(biāo)起點(diǎn)

N80 X[2*#2+64.0] X坐標(biāo)起點(diǎn)

N90 G32X[2*#2+64.0]Z-47.0F10 螺紋加工指令

N100 G00X62.0 退刀

N110 #1=#1-0.06 步距（切削用量的選擇可根據(jù)機(jī)床功率與刀具的性能進(jìn)行調(diào)整）

N120 IF[#1GE-3.693]GOTO60 確定循環(huán)終點(diǎn)

N130 G00X150.0 退刀

N140 Z100.0 退刀

N150 M30 程序結(jié)束

2 結(jié)束語(yǔ)

本文提供了一種異型牙螺旋線的編程和加工方法和思路，對(duì)在技能競(jìng)賽和加工中遇到相類似的結(jié)構(gòu)，可用修改表達(dá)式來(lái)完成零件的編程和加工，使用起來(lái)方便、快捷。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱鵬超.數(shù)控加工技術(shù)[M].北京：高等教育出版社2005.