浅谈梯形螺纹在数控车床上的宏程序加工

Ｇ０ｌｘ【＃ｌ＋５】ｚ［＃６４１ｌ－ｏ．１ＪＦ３（）ｏ——精加工右牙侧
刀具时刀具起点定位
Ｇ９２Ｘ【＃ｌ—＃８】Ｚ撑７脚３
精加Ｔ右牙侧
群６＝＃６＋＃２一
＃４＝苹４一ｌ
头数完成数计数
ＩＦ【＃４ＧｒＩＤ】Ｇ０１＇０２——头数完成条件转移
：
Ｍ０５
Ｍ３０
２．３注意事项：
（１）由于刀具材料选用高速钢，并低速切削，所以，编
栖＝ｏ．５： 舸＝√ｍ：
一螺纹顶隙赋值 螺纹加Ｔ长度赋值
榴＝０：
Ｘ向加工深度变量赋初值
＃１２＝０．８：
螺纹刀刀头宽度赋值．
撑３＝６：
螺纹导程赋值
缸ｌ＝＃３／＃２：
螺纹线数计算
黼诘２＋＃３：
－升速进刀段距离计算
Ｎ２襻９＝０：
深度方向进刀次数
Ｎ５＃１０＝０．５：
ｚ向每刀移动量赋值
撑ｌｌ＝Ｏ：
ｚ向行动量累计变苗赋初值
ｆ３】任重编著．ＡＮｓＹＳ实用分析教程．北京：北京大学出版社，
２（ｍ．
［４】张朝晖主编．ＡＮｓＹｓ８．０结构分析及实例解析．北京：机械工业
出版社，２００５．
．
Ｔｈｅ Ｓｔｕｄｙ ０ｆ ＩＩｌＶｏｌＩ咖ＨｅＩｉｃａｌ Ｑ射３Ｄ ＭｏｄｅＩｉ呜
’ｒ∞ｈｎｏＩｏｇ，，ａｎｄ ＭｏｄａＩ Ａ面吼ｌｙｓｉｓ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＡＮＳＹＳ
程时主轴转速应取较小值，并在加Ｔ过程中加切削液。
（２）在螺纹切削期间进给速度倍率无效（固定在
１００％），速度固定在１００％。
（３）当加丁不同尺寸的梯形螺纹时。只需改变程序中
的＃Ｉ到＃１４后的值，便可直接应用程序进行加工。
（４）通常由于伺服系统滞后等原因，会在螺纹切削的
起点和终点产生不正确的导程，因此，螺纹的起点和终点
切深判别
Ｎｌｏ＃１３＝０．６３４￥舵—＃８４【Ｏ．２６８‘＃２＋ｏ．５３６＋＃５】／【０．５＋＃２郴】
＿群１２—Ｉ０Ｆ．ｆ２＃ｌｌＣ脚１３１ＴＨＥＮ＃１ｌ＝＃每１层３—槽—宽计 本算层槽宽判断
ＧＧ０９１２ｘｘ【【＃１＃＋ｌ５】—ｚ群【｝８｝］６ｚ肆＃ｌ７ｌＦ】＃Ｆ３３—００———螺螺纹纹切起刀削点一定刀位
程，即螺旋线绕分度圆一周后上升的距离。
根据已知的齿轮厚度，绘制出相应长度的分度圆螺旋
线。绘制基圆螺旋线或者任意圆柱面上的螺旋线方法也相
同，只需变换为该圆柱面上的螺旋角和直径就可实现Ｉｌ。２１。
２．３齿槽实体的形成
由于渐开线斜齿轮的各轴剖面的齿槽轮廓与端面齿
槽轮廓相同，因此使用ＡＮｓＹＳ前处理中建模命令里的
分层切削法则可以克服传统加工方法的缺陷，其原理 如图ｅ所示。先将螺纹ｘ向分成若干层．每层ｚ向再分为 若干次进刀，完成粗车后再对槽两侧进行精车。这种方法 一方面是刀具一边受力，工作平稳，不易扎刀或产生振 动，另一方面它将梯形螺纹的切削进刀过程规律化，方便 计算机实现数字控制。这样我们就可以利用宏程序的变 量控制技术，实现梯形螺纹的参数化编程与加工。
泰给叁
（ａ）直进法
（ｂ）斜进法
（ｃ）左右车削法 ．
裔秀
（ｄ）车阶梯槽法
（ｅ）分层切削法
万方数据
私
孕代制造＂孑装爷
２０”第２期总第２０１期
２梯形螺纹的宏程序编程 下面用宏程序编程来加工一个长度为４０的Ｔｒ３６ｘ６
（Ｐ３）的梯形螺纹 ２．１变量的使用
所有变量如表１所示，首先根据图纸尺寸填写表ｌ中 的螺纹尺寸参数变量，然后结合工艺条件选取切削加工 参数并填入表ｌ中对应各栏。
浅谈梯形螺纹在数控车床上的宏程序加工
张绍杰 马汉伟
（郑州煤炭技师学院，新郑４５１１５０）
摘 要：梯形螺纹的加工是数控车削一个难点，特别是在高速切削时难度更大，对于加工时的观察和控制， 安全可靠性等工艺问题要求较高，另外对于梯形螺纹的数控加工程序编制也是较为复杂。文章结合普通车床车 削梯形螺纹时应用的各种工艺技巧，采用左右进刀法合理的递减切削深度，并采用宏程序编制出数控加工程 序。
表１程序变量表
参数名称
变量名称及计算 本实例取值
公称直径
＃１
３６
螺纹尺１ｊ 参数
螺距 导程 头数
＃２
６
桕
６
：Ｉ｝４
２
螺纹顶隙
＃５
螺纹起点ｚ坐标
＃６
０．５ ２＋们
螺纹终点Ｚ坐标
灯
Ｘ方向加工切深（半径值）
糯
切削加上分层数
棚
—４０ ＃１４＋ＳＱＲｌｌ＃９１
每次累加１
切削加１二 参数
ｚ向每次移动量 Ｚ向总移动量
１．２梯形螺纹的工艺分析
梯形螺纹的车削方法分为低速和高速切削两种，对精
度要求较高的梯形螺纹以及单件生产时，低速切削应用
百度文库
图２精车刀几何形状 较多。传统的低速切削螺纹的方法有直进法（图ａ）、斜进 法（图ｂ）、左右车削法（图ｃ）和车阶梯槽法（图ｄ）等。这 些传统的加工方法由于其自身存在缺陷，很难仅靠几个 基本参数的修改而实现产品批量生产或产品的改型，这 也极大地影响了产品的加工效率和加工质量。
Ｕ卸．３。密度ｐ＝７８００ ｋｇ／ｍ３； （３）建模并进行网格划分：齿槽面沿分度圆螺旋线挤
出齿槽体（见图５），生成三维齿轮模型并进行智能网格划 分（见图６）；
圈５齿槽体
图６三维网格划分模型
（４）ａ．指定分析类型：模态分析； ｈ．施加约束：直径为２０的内圆周节点施加径向约束 和内圆面施加Ｙ向约柬、键槽的一端面施加ｘ方向的约 束、齿轮的两端面施加ｚ方向的约束；
ｐＦｏ（，ｅｓ８ ｐｍｂｌ鲫粤诵ｈｉｇｈｅｒ． Ｉｎ ａｄｄｉｔｉ伽，ｔｈｅ ｎ翟ｐ啪ｉｄａｌ ｔｈＩ’嘲ｄ ＣＮＣ
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棚＝＃９＋ｌ：
切深进刀累加计数
ＩＦ【＃≯Ｌ厄５】ＴＨＥＮ【＃１４＝ｌ】；
第一层切深取值
ＩＦｆ＃２Ｃ７Ｉ＇５】ＴＨＥＮ【＃１４＝１．５】；
ＩＦ【＃２（、Ｔ１４】ＴＨＥＮ【＃１４＝２Ｊ；
＃８＝＃１４＋ＳＱＲＴ【＃９】；
每层切深计算
ＩＦ【＃８ＧＥ【２８【Ｏ．５＋＃２＋＃５１】】
ＴＨＥＮ＃Ｂ＝ｆ２４ｆＯ．５４撑２＋朽】】
关键词：梯形螺纹数控编程 宏程序加工方法
引言 在现代化制造业中，数控机床的使用也越来越普遍，
在数控机床上加工零件远比在普通机床上省时、省力、高 效和高精度。用作传动的梯形螺纹在车床上的加工要求 工人要有比较熟练的操作技巧，螺纹加工精度和效率受 人为因素影响比较大，而在数控车上加工时，首先是对梯 形螺纹的编程较为复杂．其次是在加工过程中对车刀和 控制较为｝ｌ｛难。因此有人错误地认为数车不适合用来加 工梯形螺纹，实际上数控车床稳定的高精度加工性能为 梯形螺纹的车削提供了良好的加１二基础，再加上编制出 合理的梯形螺纹加工程序，在数车上车削梯形螺纹要比 普通车床的加工更加效率，更加高精度。 １梯形螺纹的加工工艺及编程 １．１梯形螺纹车刀几何形状的选择
位置应当比指定的螺纹长度要长。
（５）梯形螺纹加工完毕后应进行再线测量，并根据测
量的结果对原程序进行修正。
３结束语
，
宏程序编程极大程度解决了在数控车床上加工梯形
螺纹难的缺点，编程方法虽然有些繁琐，结果却是一劳永
逸的，大大的提高的生产效率，并使该类零件能够高效、
稳定的加工。这种编程方法不仅适用于梯形螺纹，蜗杆，
ｐｒ－ｅｃｉｓｅ ｉｎｖｏｌｕｔｅ
群组ｒ ｉ８髓ｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｔｈ删ｇＩｌ ｔｈｅ ｓｉｍｐｌｅ∞ｍｐｕｔａｔｉ∞锄ｄ ｔａｂｌｅ ｌ∞ｋ—ｕｐ．
Ｉｔ ｉｓ∞８ｙ ｔ０ ｕｎｄ啪ｔａｎｄ明ｄ ｍ昭ｔｅｒ，ａｎｄ伽ｂｅ ｕ８ｅｄ ｔ０ ｃａｒｒｙ明ｔｈｅ
ｈｅｌｉ蒯ｇｅ盯３Ｄ ｒｒｌ‘，‘ｌｅＩｉｎｇ锄ｄ ｎ腻Ｉａｌ肌ａｌｙｓｉ８．
梯形螺纹加丁分粗精车两部分，刀具也采用粗精车两 把刀。由于粗加工容易使车刀损伤和磨损，故将粗车刀刀 尖角刃磨成圆弧型。即便是粗加＿Ｔ量偏大时，也能够保证 刀尖有足够的强度。粗车刀几何形状如图ｌ所示：
。
图１粗车刀几何形状
精加工时为了保证其正确的牙型角，故精车刀完全按
照螺纹形状来进行刃磨，精车刀几何形状如图２所示：
＃ｌ １＝＃１ｌ坩ｌＯ
ＩＦ【＃ｌｌＬＴ【＃１３样ｌｏ】】Ｇ（）Ｔ０１０——本层槽宽加工完
成条件转移
ＩＦ【＃８ＬＴ【２＋【Ｏ．５￥＃２＋梓５】】ＧｏＴ０５——总切深加工完
成判别
Ｇ０ｌｘ【＃ｌ＋５】ｚ【＃６＋ｏ．１］Ｆ３００——精加工左牙侧刀具
时刀具起点定位
Ｇ９２Ｘ【＃１＾＃８】Ｚ＃７Ｆ＃３
精加工左牙侧
ｌ
２
２
３ ４１８５６
ｌ
３
３
５结论 通过简单的计算查表建立精确的渐开线，不需要懂
ｖＢ、ｖｃ、ＡＰＤＬ等编程语言，便于理解掌握。当齿轮的基本
参数变化时，可以通过修改ＡＮＳＹＳ环境下齿轮的ＬＯＧ文 件，来达到参数化建模的效果，从而大大的提高了齿轮的 建模效率和分析精度。
参考文献
【ｌ】孙恒主编．机械原理．北京：高等教育出版社，１９９０． 【２】徐．灏丰编．机械设计手册３【Ｍ１．北京：机械工业出版社，１９９１．
Ｅ，【协Ｊｄｅ特征，将端面齿槽轮廓沿分度圆螺旋线进行挤压，
拉伸出齿槽实体。
３应用举例
建立标准渐开线斜齿圆柱齿轮的几何模型，并分析其
前３阶固有频率。已知：齿轮的模数ｌＩｌＴＩ＝２ｍｍ，齿数ｚ＝２４，
螺旋角Ｂ＝１０。，压力角ａｎ－２００其它尺寸如图４所示。．
黝
黝
加
图４齿轮平面图 根据上述方法完成齿轮的三维建模…： （１）选择单元为ｓｏｕＤ９５； （２）定义材料属性：弹性模量Ｅ＝２×ｌＯＩｌＮ，ｍ２，泊松比
大模数蜗杆和英制梯形螺纹的加工等都适用。
参考文献
【１】顾京．数控机床加１二程序编程【Ｍ１．北京：机械Ｔ业出版社，２００３． 【２】黄卫．数控技术与数控编程．机械工业出版社．１９９８．
（下转第５４页）
万方数据
现代制造技术与装备
２０１１第２期总第２０１期
ｔ彻Ｂ＝百ｄ／ｌ
（３）
式中：Ｂ为分度圆螺旋角；ｄ为分度圆直径；ｌ为导
ＺＨＡＮＧ Ｓｈａｏｊｉｅ，ＭＡ Ｈａｎｗｅｉ
（ｚＩＩｅｒＩ础叫。蛆ｌ ｔｅ【：ｈｎｉｃｉ锄ｉ鹏ｔｉｔＩｌｔｅ。）（ｉｎｚＩｌ踟ｇ ４５１１５０）
Ａ陋缸瓢嚏：Ｔｈｅ ｔ均ｐｅ∞ｉｄ８ｌ山瑚ｄ ｉ８ ａ ｄｉ伍ｃｕｌｔ ｐｏｉｎｔ ０ｆ ｔｈｅ ｎｕｍｅ卜 ｉｃａｌ嘲删ｔｌｌＨｌｊｎｇ ｐｌ删＇七蚰ｉｎｇ，嘲ｆ脱ｉａｕｙ ｉｎ ｔＩｌｅ ｈｉｇｈ ｓｐｅｅｄ ｃｕｍｎｇ． Ｗｈ舳ｉｔ ｉ８ ０ｂＢｅｒｖｅｄ卸ｄ ｏ∞ｔｍｌｅｄ，山ｅ ｄｅｎ锄ｄ ｉＩｌ Ｂ出ｔｙ陀ｌｉａｂｉｌｉｔｙ
＃１０ ＃“
０．５ 每层累加
刀宽
＃１２
０．８
加工时每层槽宽
＃１３＝ｏ．３ｌ；６０＃２
＿０．５３６’舵＋怫ｌ—删
，槲Ｏ．５＋舵梢】
第一层切深（经验值）
＃１４
１．５
２．２程序及说明
０ｌ（）（）０：
Ｃ９８ Ｍ０３ Ｓ５００：
ｔＩＤｌＯｌ：
Ｇ００ Ｘ１５０ ＺｌＯＯ：
＃ｌ＝３６：
一螺纹直径赋值
＃２＝３：
螺纹螺距赋值
Ｋｅｙ ｗ时川ｓ：ＡＮＳＹＳ，ｉｎｖｏｌｕｔｅ ｈｅｌｉｃａｌ ｇ嘲ｒ，咖ｄ出ｒＩｇ，蚰ａＪｙｓｉｓ
斗—■·－叶——●·—＋·＋－＋·＋—＋－＋·＋·＋·’叫卜＋噜．．——■叶呻斗－—卜－＋·＋·＋·＋·＋·＋·＋·＋－＋·＋·＋·———＋岫—卜呻．．——■—·■叶斗—＋·■—·●—－■——－·一＋呻斗·
ｃ．扩展模态数（３阶）、求解…；
（５）进入普通后处理器，列表显示结果。计算结果如下：
前３阶固有频率为：
翱－·籼Ｉ ＩＮＤＥＸ ０Ｆ ＤＡＴＡ
ＳＥＴＳ ０Ｎ
ＲＥＳＵ【』１．ｓ
ＦＩＬＥ
事掌宰事宰
ＩＤＡＤ吼Ｐ ＳＥＴ ＴｌＭＥ，ＦＲＥＱ
ＳＵＢＳＴＥＰ ＣＵＭＵＩＡＴＩＶＥ
ｌ １３３０ｌ
ｌ
ｌ
ｌ
２ ３２５２３
（上接第“页） 【３１赵长明．刀具设计手册．机械Ｔ业出版社．１９９８． 【４１马永占．机械加工工艺设计实用手册．航空工业出版社．２００３ 【５１王志平．数控编程与操作．北京高等教育出版社．２００３． 【６Ｊ李真峰．数控加工工艺．上海交通出版社．２００４．
Ｔｍｐｅｚｏｉｄｍ．ｎＩ嘲ｄ抽ＣＮＣ ＬａＵ舱Ｍ神ｍ Ｐｒｎｇｒａｍ Ｐ珈懈ｓｉｎｇ
ＵＡＮＣ Ｈ舶ｎｉｎｇ
（Ｉｎｎｅｒ Ｍ伽础ａ ＵｒＩｉｖｅ玛畸０ｆ ｓ【＝ｉ朗ｃｅ蛐ｄ’ｒ∞ｈｎｏｌｏ舒，Ｂａｄｔ伽
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