基于宏程序的梯形螺紋加工程序編制

陳國(guó)奇,劉一波

(遼寧軌道交通職業(yè)學(xué)院，遼寧 沈陽 110023)

0 引言

梯形螺紋的牙型角一般為30°，按旋向可分為右旋螺紋和左旋螺紋兩種，一般大型的機(jī)械設(shè)備上的傳動(dòng)都會(huì)用到梯形螺紋。在數(shù)控車加工指令中一般采用G76來實(shí)現(xiàn)梯形螺紋的加工，除了第一刀切深和精加工可以控制外，切削循環(huán)過程的背吃刀量是由機(jī)床根據(jù)參數(shù)進(jìn)行內(nèi)部運(yùn)算得到的，這樣容易產(chǎn)生扎刀現(xiàn)象。因此，本文運(yùn)用宏程序來進(jìn)行梯形螺紋加工程序的編制，為梯形螺紋確定一個(gè)合理的加工方案。

1 梯形螺紋的加工工藝分析

1.1 零件圖分析

梯形螺紋零件如圖1所示。該零件為Tr38×6的單線米制梯形螺紋，材料為45鋼，其兩端直徑為Φ20 mm；在對(duì)梯形螺紋編程加工前，其外徑和軸向尺寸都已加工完成，在這里只需要加工梯形螺紋部分。

圖1 梯形螺紋零件圖

1.2 工藝路線分析

該零件裝夾時(shí)，利用三爪自定心卡盤采用一夾一頂方式，用百分表進(jìn)行找正。刀具選用30°梯形螺紋刀，刀尖寬度小于螺紋小徑的寬度，為了減小螺紋加工誤差，刀具數(shù)量為2把，分別用于粗、精加工。量具選用0 mm～150 mm卡尺、25 mm～50 mm外徑千分尺、25 mm～50 mm公法線千分尺配帶三針。同時(shí)三針測(cè)量需要計(jì)算測(cè)量時(shí)的理論數(shù)值，其計(jì)算公式為：

M=d+4.864D-1.866P.

其中：M為三針實(shí)測(cè)的螺紋中徑理論值;d為螺紋的中徑;D為鋼針的直徑，D=0.518P，P為螺距。

1.3 編程思路規(guī)劃及切削參數(shù)設(shè)定

在車削梯形螺紋時(shí)可以參照加工普通三角螺紋的走刀動(dòng)作來完成定位、進(jìn)刀、加工螺紋、退刀這幾個(gè)動(dòng)作。首先選用粗加工梯形螺紋刀，對(duì)刀點(diǎn)為刀尖的位置，由零件圖可知要加工的是螺距為6 mm的梯形螺紋，宏程序編制采用左右交替分層切削方法。程序的大概思路為：刀具快速定位到X=38、Z=-15的位置設(shè)定第一刀螺紋起始點(diǎn)，把0賦值給#101為背吃刀量的初始值，-15賦值給#102為螺紋加工Z向起點(diǎn)，0.5賦值給#104為第一層背吃刀量，0.144賦值給#105為Z軸進(jìn)刀量。設(shè)#101=#101-#104為徑向車削的每次背吃刀量，#106為X方向退刀量。經(jīng)過G0X[#106]使X方向進(jìn)刀，Z[#102-#105]為Z軸進(jìn)刀量，運(yùn)用G32螺紋指令加工螺紋螺距為6 mm，進(jìn)行第一刀螺紋加工，Z軸到達(dá)螺紋終點(diǎn)之后使用G00X[#106+10]進(jìn)行X方向退刀，經(jīng)過運(yùn)行Z[#102+#105]確定Z向定位，然后進(jìn)行第二刀X定位，在第一刀的基礎(chǔ)上遞減0.5 mm距離進(jìn)行G32螺紋切削，以此類推，直至滿足條件IF[#101GT-3]GOTO10(如果#101大于-3，則程序跳轉(zhuǎn)到N10程序段)。條件語句一共使用4個(gè)，分別為第一層切削吃刀量0.5 mm，第二層切削吃刀量0.3 mm，第三層切削吃刀量0.1 mm，第四層切削吃刀量0.05精加工；當(dāng)加工到第三層，加工之后程序暫停，換精加工刀具，其對(duì)刀點(diǎn)與粗加工對(duì)刀點(diǎn)重合。繼續(xù)運(yùn)行程序，當(dāng)條件語句不滿足時(shí)跳出循環(huán)體外，運(yùn)行IF[#101GT-7]GOTO10以下程序，最后M30程序結(jié)束。

2 梯形螺紋加工程序

梯形螺紋加工程序如下：

O1234 //程序名

T505M3S300 //刀具，主軸正轉(zhuǎn)300 r/min

G0 X38Z1 //G00快速定位

G0Z-15 //快速移到螺紋切削起點(diǎn)位置

#101=0 //螺紋背吃刀量的初始值

#102=-15 //螺紋加工Z向的起點(diǎn)

#104=0.5 //第一層螺紋背吃刀量0.5 mm

#105=0.144 //Z軸進(jìn)刀量

N10#101=#101-#104 //螺紋深度每次減去背吃刀量

#106=#101+38 //X方向退刀位置

G0X[#106] //徑向進(jìn)刀量

Z[#102-#105] //軸向進(jìn)刀量

G32Z-85F6 //螺紋車削

G00 X[#106+10] //徑向退刀

Z[#102+#105] //軸向進(jìn)刀

X[#106] //返回到上次螺紋加工進(jìn)刀起點(diǎn)

G32 Z-85F6 //螺紋車削

G00 X[#106+10] //徑向退刀

Z[#102-#105] //軸向進(jìn)刀

IF[#101GT-3]GOTO10 //如果#101大于-3，則跳轉(zhuǎn)到N10

#104=0.3 //第二層螺紋背吃刀量

IF[#101GT-6]GOTO10 //如果#101大于-6，則跳轉(zhuǎn)到N10

#104=0.1 //第三層螺紋背吃刀量

IF[#101GT-6.8]GOTO10 //如果#101大于-6.8，則跳轉(zhuǎn)到

N10

GO X100 //徑向退刀

Z100 //軸向退刀

M05

M09

M00 //程序暫停

T505 M3S300 //刀具，主軸正轉(zhuǎn)300 r/min

G0X42Z1 //快速定位

Z-15 //定位到螺紋起點(diǎn)位置

#104=0.05 //第四層螺紋背吃刀量

IF[#101GT-7]GOTO10 //如果#101大于-7，則跳轉(zhuǎn)到N10

G0 X100 //X方向快速退刀

Z100 //Z方向快速退刀

M05 //主軸停止

M30 //程序結(jié)束

3 梯形螺紋加工仿真

梯形螺紋加工程序編制完成后，利用VERICUT仿真軟件進(jìn)行切削仿真模擬，以校驗(yàn)加工程序的準(zhǔn)確性，這樣可以清晰地觀察刀具的運(yùn)行路徑，直觀地發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤或不符合加工梯形螺紋的走刀方法，避免在機(jī)床上運(yùn)行導(dǎo)致撞機(jī)或不必要的錯(cuò)誤。程序的驗(yàn)證結(jié)果如圖2所示。

圖2 梯形螺紋仿真加工

4 結(jié)束語

運(yùn)用宏程序加工梯形螺紋實(shí)現(xiàn)了左右交替分層切削方法，該方法是加工梯形螺紋一個(gè)較為典型的方法。靈活地使用#104變量重新賦值來控制每層的背吃刀量變化，解決了螺紋加工后期吃刀量大的問題，使整個(gè)梯形螺紋加工的效率、精度均有所提高。