数控车异形螺纹(3)

数控车异形螺纹的加工
① G32加工端面螺纹介绍:
概述：端面螺纹大多以矩形螺纹为主，车床的自定心卡盘（盘丝）使用的就是这种结构。

这类螺纹没有具体的代号标注，一般是文字注释。

如图2-8是端面螺纹的简图
图（a）是端面螺纹整体结构简图，图（b）是端面螺纹的局部放大图，规定当螺纹深度小于5mm时，需加0.1mm。

端面螺纹旋向的判断：
在主轴正转情况下，从外往里车，属于右旋（顺时针），反之是左旋螺纹（逆时针）。

指令格式：G32 X＿ F＿（X为切削的终点坐标，F为螺纹的导程）
程序语句（仅车端面螺纹段）
G99 M3 S500 T0202;(切槽刀 B=3mm)
G0 X100. M8;
Z-0.5;
G32 X40. F3.0;
G0 Z3.;
X100.;
Z-0.7;
G32 X40.（考虑刀刃宽图2-9） F3.0;
G0 Z3.;
X100.;
Z-1.0;
G32 X40. F3.0;
G0 Z3.;
X100.;
Z-1.5;
G32 X40. F3.0;
G0 Z3.;
X100.;
Z-2.0;
G32 X40. F3.0;
G0 Z3.;
X100.;
Z-2.5;
G32 X40. F3.0;
G0 Z3.;
X100.;
Z-3.1;
G32 X40. F3.0;
G0 Z90.;
M5;
M30;
注：这几次定位要一致。

②变距螺纹加工介绍
广州数控（GSK）等一些国内数控系统在加工变距螺纹时使用G32指令。

如图2-10所示：
数值计算：
M27×4的牙高（直径值）=1.3×4=5.2mm；
M27×12的牙高（直径值）=1.3×12=15.6mm；
牙高以最小牙高为依据：
所以小径=27-5.2=21.8mm。

车变距螺纹时，主轴转速由最大螺纹的螺距（P=12）确定。

程序语句（仅车螺纹段）
G99 M3 S200 T0202;
G0 X30.;
Z3.;
X26.;
G32 Z-20 F4.0;
G32 Z-56 F12.;
G0 X30.;
Z3.;
X25.6;
G32 Z-20. F4.0;
G32 Z-56. F12.;
…;
G32 X30.;
Z3.;
X21.8;
G32 Z-20. F4.;
G32 Z-56. F12.;
G0 X30.;
Z90.;
M5;
M30;
所谓变距螺纹指的是以螺纹切入开始指定基准螺距值F，然后每隔一个螺距产生一个螺距差值K（增值或减值）
在FANUC（发那科）等一些进口的数控系统中，有加工变距螺纹的特定指令G34。

指令格式： G34 X＿Z＿F＿K＿;
其中 X、Z为螺纹的终点位置，F为长轴方向在起点处的导程，K为主轴每转导程的增加量和减少量，K值的指令范围：
0.0001-500.0000mm，如下图所示。

例如：起点导程5mm，导程增量为1mm，螺纹长度为50mm，程序为：G34 Z-50. F5. K1。

③多线螺纹的加工
多线螺纹一般用于传动，都是直螺纹，数控加工多线螺纹，可以使用G92通过调用子程序的方法，进口机床还支持G32指令加工多线螺纹，G76指令也可以加工多线螺纹（后面讲到）。

G92调用子程序加工多线螺纹
加工如图2-11多线螺纹
图中标注的含义：M27×9/3
其中M27是公称直径，9是螺纹导程，3是螺距。

因为：导程=螺距×线数所以：这是一个三线螺纹。

数值计算：
大径=27-0.13×3=26.61mm；
小径=27-1.3×3=23.1mm；
程序语句（仅车螺纹段）
子程序（O0046）
G92 X26. Z-40. F9.;
X25.7;
X25.4;
X25.2;
X25.0;
…;
X23.1;
M99;
主程序
G99 M3 S700 T0202;
G0 X30. M8;
Z3.;
M98 P0046;
G0 X30.;
Z6.;
M98 P0046;
G0 X30.;
Z9.;
M98 P0046;
G0 Z90.;
M5;
M30;
Z3.→Z6.→Z9.每次定位增加一个螺距（P=3）
有一些系统也支持G32加工变距螺纹
指令格式： G32 X＿Z＿F＿Q＿;
其中 X、Z为螺纹的终点位置，F为螺纹导程，Q为螺纹的起始角。

增量为0.001°，不能指定小数点；如果加工双线螺纹，相应位移为180°，则指定Q180000.
起始角Q不是模态值，每次必须指定，否则系统认为是0.
多线螺纹加工对G32，G34，G92，G76指令均有效。

④梯形螺纹的加工
在数控车床上，可用G76螺纹切削循环指令，采用斜进法、交错切削等方法加工梯形螺纹，但有一定的技术难度。

所以根据长期的实践经验，摸索出一套在一系列经验公式对编程数据精细计算的基础上，使用螺纹切削指令G32和调用子程序，并在子程序中巧妙设置加工方法来加工梯形螺纹，能够安全、可靠地加工出合格的梯形螺纹。

编程与加工技巧分析
（1）刃磨刀时注意保证车刀的刀尖角与牙型角一致，而且刀尖宽度必须小于槽底宽。

（2）尽量使车削过程牙槽间隙足够大，保证车刀单刃切削，排屑顺利。

如螺距为5mm的梯形螺纹槽底宽为 1.7mm，刃磨刀尖为 1.2-1.4mm为宜。

刀尖过大会使刀尖与牙侧的间隙过小，不易排屑，容易扎刀；刀尖过小会使刀尖刚性变差，容易引起震动造成加工表面粗糙度较差，精度难以控制。

（3）注意车刀在车螺纹前的定位，刀尖到牙顶的距离要大于牙高h，小于牙高h会造成刀尖在螺纹加工后阶段与螺纹牙顶之间摩擦，产生废品。

（4）编制和调用子程序，可采用一重子程序，也可以调用多重子程序。

1.编程数据的计算
（1）毛坯的定位点X值=公称直径＋（0.5P+a c）×2＋1
式中P为螺距，ac为牙顶间隙，0.5P+a c为牙形高。

根据螺距的大小来选择牙顶间隙的值参见下表。

X=公称直径-上下偏差平均值-0.2
（3）小径=公称直径-（0.5P＋a c）×2
（4）加工加数=（第一刀下刀点X值-小径）/X方向进刀量（直径值）＋1
（5）U=毛坯定位点X值-第一刀下刀点X值。

2.走刀路线：加工梯形螺纹一般采用左右切削法，螺距小的可分为粗车、半精车、精车；螺距大的可分为粗车、半粗车、半精车、精车。

采用左右切削法，调用一次子程序时，车刀进一个切削深度在左侧车一刀后向右移动一个间隙再车一刀，再调用一次子程序时，车刀又进一个切削深度在左侧车一刀后向右移动一个间隙再车一刀，这样直到完成。

[梯形螺纹加工范例]如下图所示是梯形螺纹加工件
3.加工梯形螺纹数据计算
（1）毛坯定位点X值
X=公称直径＋（0.5P+a c）×2＋1=36＋(0.5×6＋0.5)×2＋
1=44
（2）查表确定公称直径上下偏差值：上偏差为0，下偏差为-0.375，其平均值为-0.2，第一刀下刀点X值=36-0.2-0.2=35.6. （3）小径=公称直径-（0.5P＋a c）×2=36-（0.5×6＋0.5）×2=29。

(4)加工加数=(第一刀下刀点X值-小径）/X方向进刀量（直径值）＋1=(35.9-29)/0.1＋1=67.
(5)U=毛坯定位点X值-第一刀下刀点X值=44-35.6=8.4.
4.计算梯形螺纹尺寸并查表确定其公差
大径D=36
中经d中=d-0.5p=36-3=33查表确定其公差，故d=33
牙高h=0.5p＋a c=3.5
小径d=d中-2h=29
牙顶宽f=0.336p=2.196
牙底宽w=0.366p0.536a=2.196-0.268=1.928
根据经验，使用梯形螺纹刀尖宽f=1.5mm比较合理。

用3.1mm的测量棒测量中经，则其测量尺寸M=d中＋4.864d-
1.866p=36.88，根据中经公差带确定其公差（0--0.355）则
M=36.525-36.88.
5.编写数控程序
G99 M3 S300 T0101;
G0 X44. Z8.;（44为毛坯定位点X值）
M8;
M98 P470002;(47为粗加工刀数)
M98 P200003;（20为精加工刀数）
M9;
G0 X100. Z100.;
M30.
编写粗加工子程序 O0002
G0 U-8.4;（8.4为U值）
G32 Z-37. F6.;
G0 U8.4;
Z7.7;
U-8.4;
G32 Z-37. F6.;
G0 U8.4;
Z8.3;
U-8.4;
G32 U0. Z-37. F6.;
G0 U8.3;
Z8.;
M99;
编写精加工程序 O0003;
G0 U-8.4;
G32 Z-37. F6.;
G0 U8.4;
Z7.9;
U-8.4;
G32 U0. Z-37. F6.;
G0 U8.4;
Z8.1;
U-8.4;
G32 U0. Z-37. F6.;
G0 U8.3;
Z8.;
M99;
上述工件也可以用G92编制子程序。

主程序
…
G00 X44. Z6.;(螺纹刀快速到达直径Φ44mm端面外3mm) M98 P60002;（粗车调用O0002子程序6次）
M98 P80003;（半粗车调用 O0003子程序8次）
M98 P80004;（半精车调用主程序O0004子程序8次）
M98 P80005;（精车调用O0005子程序8次）
G0 X100. Z100.;（螺纹刀快速退回到程序起点）
…
O0002（粗车子程序）
G00 U-0.5;（粗车每次进给深度）
M98 P0006;（调用基本子程序O0006）
M99;（子程序结束返回主程序）
O0003;（半粗车子程序）
G00 U-0.3;（半粗车每次进给深度）
M98 P0006;（调用基本子程序O0006）
M99;（子程序结束返回主程序）
O0004;（半精车子程序）
G0 U-0.15;（半精车每次进给深度）
M98 P0006;（调用基本子程序O0006）
M99;（子程序结束返回主程序）
O0005（精车子程序）
G0 U-0.05;（精车每次进给深度）
M98 P0006;（调用基本子程序O0006）
M99;（子程序结束返回主程序）
O0006（基本子程序）
G92 U-8. Z-37. F6.;（车削螺纹左牙侧面）
G00 W0.43;（螺纹刀快速移动0.43mm到达右牙侧面）
G92 U-8. Z-37. F6.;（车削螺纹右牙侧面）
G0 W-0.43;（移动-0.43mm返回螺纹左牙侧面轴向位置）
M99;（子程序结束返回主程序）
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