一種大螺距異型外螺紋加工方法

陶秀峰

摘要：本文主要是介紹一種借用計(jì)算機(jī)輔助編制異形螺紋加工程序方法和處理過程。主要是借CAD繪制曲線，Excel協(xié)助數(shù)控編程，再外加一些簡單中間環(huán)節(jié)的處理，操作過程可行也有一定通用性。最后通過USB接口導(dǎo)入程序到數(shù)控車床，試切膠木成功。希望此法的介紹為大家找到一種通用可行的任意螺紋加工途徑。

關(guān)鍵詞：CAD；牙形；切入點(diǎn)；數(shù)控命令G32；Excel處理

1.引言

隨著數(shù)控機(jī)床的普及，很多原先由普通機(jī)床完成較吃力或根本無法完成的任務(wù)都交給了數(shù)控機(jī)床來完成。在數(shù)控車床上進(jìn)行螺紋車削加工似乎顯得特別有優(yōu)勢，通過幾條簡單的指令就能完成錐螺紋和多線螺紋的加工，普通螺紋更是不在話下，然而這些大都是比較規(guī)矩的螺紋，可以借用成型刀，但如果不用成型刀，要在數(shù)控車床上完成異型螺紋的加工就有難度了。如果用常見的尖刀和偏刀在數(shù)控機(jī)床上怎樣加工？異形螺紋的形式多樣的，僅就個(gè)人所及說道這些，供大家一起思考。

2.在CAD中繪制牙型并取點(diǎn)坐標(biāo)

大家知道有很多零件在手工編程無法勝任時(shí)可以借助計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和輔助制造（CAD/CAM）來完成，如果能通過宏程序來實(shí)現(xiàn)的話將比用計(jì)算機(jī)軟件更有優(yōu)勢。但是對一些復(fù)雜牙型宏程序還是有難度時(shí)，我們這兒給出一種人工介入的計(jì)算機(jī)輔助編程方法。

現(xiàn)通過實(shí)驗(yàn)加工一大徑為Φ47，底徑為Φ24，牙型參見圖1，螺距為8mm，可用在造型或傳動(dòng)方面。

這一特殊螺紋加工的特點(diǎn)所在：外螺紋，等節(jié)距且較大8mm，牙型很特殊，有圓弧有直線段，大徑47mm，底徑44mm，螺紋長設(shè)為40mm。

對常規(guī)的三角螺紋很快想到用G92、G32或G76命令在數(shù)車上實(shí)現(xiàn)，選用成形的三角螺紋刀加工。對于此題，也是可以借用等螺距螺紋車削指令G32和普通螺紋刀來加工，怎樣加工？螺紋車刀到達(dá)起刀點(diǎn)（螺紋車削起點(diǎn)），X向進(jìn)刀至47mm處，此時(shí)螺距為8mm，開始螺紋車削，當(dāng)工件轉(zhuǎn)過5周后刀具前進(jìn)40mm，此時(shí)螺距增至4.1mm，此時(shí)X向退刀，刀具回到車削起點(diǎn)。照此循環(huán)往復(fù)，最后一次車削后退刀至起刀點(diǎn)，螺紋車削完畢。

有了以上的認(rèn)識(shí)，我們知道沒個(gè)循環(huán)都會(huì)是一個(gè)螺紋軌跡。如果能控制每個(gè)循環(huán)的切入點(diǎn)及其深度，n多條螺紋就有可能組成特殊的螺紋形狀。那么每個(gè)切入點(diǎn)按圖1示出的牙形確定δ1和深度有關(guān)的x坐標(biāo)，最后就能加工出圖2的形狀。因?yàn)槭谴蠊?jié)距，可用普通的螺紋刀或偏刀。怎樣精確獲得切入點(diǎn)的坐標(biāo)呢？

首先在CAD內(nèi)繪制螺紋的外輪廓，把工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)重合在CAD坐標(biāo)系的原點(diǎn)，并在留了8mm，為n多切入點(diǎn)地方，退出段留有4*2的溝槽，外圓加工成Φ47mm。

其次對一個(gè)節(jié)距的切入段分點(diǎn)。熟悉CAD的，都容易實(shí)現(xiàn)這個(gè)操作：先截去導(dǎo)入段δ1成一個(gè)節(jié)距，再組合成Pline線，對線按要求分成n等分。

最后就是要把圖示中的n多切入點(diǎn)坐標(biāo)按機(jī)床坐標(biāo)格式提取出。這點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)需要程序幫忙，可能對一些讀者有難處，可以借用CAD的二次開發(fā)程序找點(diǎn)。

3.Excel 里編制數(shù)控程序

對一般的螺紋用G92指令就可以了，可是對異形大節(jié)距且用普通的刀具加工就不行了。考慮到G32能很好保持螺距，還能控制多頭螺紋切入，可以用來編程。但G32指令的切入切除都需要人為設(shè)定，給編程書寫帶來繁瑣。由于我們是借現(xiàn)代計(jì)算機(jī)介入自動(dòng)編程，這為解決書寫等繁瑣提供可能。

在編程前熟悉一下G32指令格式：編程格式 G32 X（U）～ Z（W）～ Q～ F～

式中：X（U）、Z（W）- 螺紋切削的終點(diǎn)坐標(biāo)值；X省略時(shí)為圓柱螺紋切削，Z省略時(shí)為端面螺紋切削；X、Z均不省略時(shí)為錐螺紋切削；（X坐標(biāo)值依據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》查表確定）

F -- 螺紋導(dǎo)程；Q -- 螺紋切入角度，適用于多頭螺紋。

螺紋切削應(yīng)注意在兩端設(shè)置足夠的升速進(jìn)刀段δ1和降速退刀段δ2。

4.螺紋試切

經(jīng)過以上程序方面的準(zhǔn)備可以試制工件了。準(zhǔn)備Φ50*200mm的膠木，右偏刀或普通螺紋刀（刀尖角可小些，到后角大些，因?yàn)槊看蔚倪M(jìn)給較?。?。在機(jī)床上對刀加工，請注意工件的程序原點(diǎn)不能對錯(cuò)。

5.回望

本文主要給大家一個(gè)新思路，對一些特殊的螺紋加工有些參考。但是也有不足，有待深入研究，比方怎樣保證光潔度、精度與加工效益。這兒把螺紋切入段與導(dǎo)入行程合一，那么預(yù)留的長度留多少有利于平穩(wěn)加工螺紋等等問題。但是此法確實(shí)可以加工一些宏程序不易實(shí)現(xiàn)的不規(guī)則牙形螺紋加工，對一些規(guī)則曲線牙形的螺紋也很容易實(shí)現(xiàn)，只要能繪制出牙形線，比方正玄牙形螺紋，正玄線又可以利用Excel和CAD繪出。還有對刀具形的要求不高。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 于奕峰，楊松林主編，基于AutoCAD2000平臺(tái)工程CAD技術(shù)與應(yīng)用，化學(xué)工業(yè)出版社，2002.

[3] 黃玲佳編著，中文Excel5.0 for Windows 教程，科學(xué)出版社（龍門書局），1997.