数控铣加工中心实训教材

任务八螺纹加工技能训练
知识目标 1. 掌握攻丝循环编程的指令格式及应用
2. 掌握变量编程铣削螺纹的程序格式及应用
技能目标 1. 熟练掌握数控铣床的基本操作
2. 合理选择刀具及确定切削用量
3．合理安排螺纹加工的加工工艺
4．能够熟练操作数控铣床完成螺纹的加工
1. 设计螺纹加工工艺
2．编制螺纹加工程序
3．用数控铣床完成螺纹的加工
如图2-8-1所示零件，毛坯尺寸为80mm ×80mm ×20mm，完成零件M28*1.5螺纹的铣削加工，4*M10攻螺纹加工。

图2-8-1
1.攻螺纹指令G84
指令格式：G98/G99 G84 X Y Z R F ；
G98：返回初始平面，为默认方式
G99：返回R点平面
G84:右旋攻螺纹指令
X Y ：孔位坐标（G90）
Z ：孔底坐标（G90）
R ：R点的坐标
F ：切削进给速度
G84指令使主轴从R点至Z点时，刀具正向进给，主轴正转，到孔底时主轴反转，返回到R点平面后主轴恢复正转。

与钻孔加工不同的是攻螺纹结束后的返回过程不是快速运动而是进给速度反转退出。

攻螺纹过程要求主轴转速与进给速度成严格的比例关系，因此，编程时要求根据主轴转速计算进给速度，计算公式如下：
F = N * P
式中，F为进给速度，N为主轴转速，P为螺纹导程（单线为螺距）。

除了使用上面这种传统的柔性攻螺纹的加工方式，应用G84/G74指令还可实现刚性攻螺纹加工。

使用这种加工方式时，要求数控机床的主轴必须是伺服主轴，以保证主轴的回转和Z轴的进给严格地同步，即主轴每转一圈，Z轴进给一个螺距或导程。

由于机床耳朵硬件保证了主轴和进给轴的同步关系，因此使用普通弹簧夹头刀柄即可攻螺纹。

为了和柔性攻螺纹区别，执行刚性攻螺纹需在指令段之前制定M29指令，或在包含攻螺纹指令的程序段中指令M29，M29表示刚性攻螺纹。

2.宏程序变量编程定义、设置及应用
（1）变量
#0～#49 当前局部变量
#50～#199 全局变量
（2）常量
PI：圆周率
TRUE：条件成立（真）
FALSE:条件不成立（假）
（3）运算符和表达式
算术运算符：＋、－、*、/。

条件运算符：EQ(=)、NE（≠）、GT（＞）、GE（≥）、LT（＜）、LE（≤）逻辑运算符：AND、 OR、 NOT
函数：SIN、COS、TAN、ATAN、ATAN2、ABS、INT、SIGN、SQRT、EXP
表达式：用运算符连接起来的常数、宏变量构成表达式
例如：SQRT（30）/50*SIN（30）。

（4）赋值语句
格式：宏变量=常数和表达式
说明：把常数和表达式的值送给一个宏变量称为赋值。

例如： #1= SQRT（30）/50*SIN（30）；#2=30等。

（5）条件判断语句（WHILE语句）
格式：WHILE 条件表达式 DO1；
……
END1；
例如：求1～10数字的和：
#1=0；
#2=1；
WHILE(#2LE10)DO1；
#1=#1+#2；
#2=#2+1；
END1；
3.倒角工艺
倒角加工的关键在于认识倒角刀，加工路线和加工外轮廓一样，只有X、Y余量和下刀深度不同。

如图2-8-2所示，选择φ8的倒角刀完成C1的倒角。

倒角刀刀尖点为O 点，对刀时让O点与工件的上表面轻轻接触，设定值为“Z0”。

X0、Y0在工件的对称中心上，现要完成孔径为26.2的孔倒角C1。

M28*1.5的螺纹孔倒角刀
图2-8-2
已知倒角尺寸C×C=1×1，Z轴下刀深度设置为B（设置时是负数），XY 方向的余量为L=B-C。

现假设将倒角刀沿Z轴下2mm,Z=-2,XY方向的余量为: L=2-1=1。

孔径尺寸为26.2，则编程孔径尺寸为26.2-1×2=24.2，Z 轴深度为“-2”。

4.螺纹加工常用的刀具
4个M10的螺纹加工，安排工序时，应先钻中心孔，再选择φ8.5的钻头完成钻孔，再选择如图2-8-3的M10的丝锥完成攻丝。

丝锥机夹螺纹铣刀
图2-8-3
M28*1.5的螺纹加工，应先钻中心孔，然后选择φ12的钻头钻底孔，再选择φ25的钻头扩孔，最后选择镗刀完成φ26.2的孔的镗削加工。

孔加工完成后，选择如图2-8-3所示机夹螺纹铣刀完成螺纹的铣削。

5.螺纹铣削各参数
（1）螺纹的大径、小径
如图2-8-4所示，螺纹的大径（公称直径）为D=28mm，铣削加工M28*1.5的螺纹，先要预钻孔，孔的直径应根据螺纹的小径得出。

图2-8-4
螺纹小径：
D1=28-0.65×P×2=28-0.65×1.5×2=26.05
根据计算，螺纹的小径D1=26.05，根据螺纹铣削经验，一般在小径的基础上大0.1～0.2mm，可得最终加工孔的直径为26.2mm。

（2）螺纹铣削
图2-8-5
如图2-8-5所示，螺纹铣刀的对称中心与孔的对称中心重合，根据图样可知对称中心点的坐标为（X0，Y0）。

将螺纹铣刀移至对称中心点，并沿Z的负向移动3～5mm，让铣刀的螺纹齿可以切削到孔壁。

移动“+X”,让铣刀的螺纹齿与孔壁轻轻接触，记下此时的相对数值即M。

螺纹铣削的实质其实是用螺纹铣刀描绘一个与螺纹尺寸相符的螺旋线轨迹，用变量判断，螺纹的螺距即螺旋线每次的沿Z负向的移动值。

6.合理安排走刀轨迹
图2-8-6
如图2-8-6所示，4个M10的螺孔可分三道工序完成加工，刀具从起刀点开始，先到达A点、B点、C点，再移动到中间点，到达D点。

铣削螺纹加工点为O点，铣削螺纹时，因描述的是螺旋线的轨迹，机床的反向间隙误差不宜过大，如过大，可能导致加工的螺纹失圆。

根据图2-7-7所示，A~F及O点的坐标如下：
坐标点坐标备注坐标点坐标备注
A (X20，Y20)
B (X20，Y-20)
C (X-20，Y-20)
D (X-20，Y20)
O (X0，Y0)
M10螺孔加工程序示例：
程序备注
O0001;
G54G90G40 G17G80;
M03S200;
G0X40Y40; 起刀点
G0Z10 Z轴初始平面
G99G84X20Y20Z-22R5 F300; A点
X20Y-20; B点
X-20Y-20; C点
G00X-10Y40; 中间点
G98G84X-20Y20Z-22R5 F300; D点
G00G80Z50;
M30;
M28*1.5螺纹铣削加工程序示例：
程序备注
O0001;
G54G90G40 G17G80;
M03S800;
G0X0Y0; O点定位
G0Z5 Z轴初始平面
#1=M；试切值（单边值）
#2=N；螺纹切削单边背吃刀量（单边值）
#3=M+N；试切值与背吃刀量之和（单边值）
#4=5；
WHLIE（#4GE-22）DO1；
G01X（#3）F100；
G02I-（#3）Z-（#4）;
#4=#4-1.5；
END1；
G01X0;
G00Z50;
M30;
简答题
1.攻丝循环G84的指令格式及各字母代表的含义是什么？
2.简述一M36*2的螺纹，它的大径和小径的数值该如何确定，如何合理
的安排螺纹的铣削加工工艺？
3.现有M12的螺纹孔需要完成加工，如何合理的选择加工工艺（加工工
序、刀具、切削用量等）？
1.在数控铣床上加工如图2-8-7所示的多边形零件，毛坯尺寸为80mm ×
80mm ×20mm，加工M12的螺纹孔。

图2-8-7
2、在数控铣床上加工如图2-8-8所示的等分螺纹孔类零件，毛坯尺寸为80mm ×80mm ×20mm。

图2-8-8。