浅谈梯形螺纹的编程与加工

浅谈梯形螺纹的编程与加工

摘要：梯形螺纹在数控车床上加工除了对操作要求严格以外，还要有一个合理准确的数控加工程序来保证加工过程有序而顺利的完成。通过对梯形螺纹进行数控车削，采用分层切削的加工的方式有效的避免了梯形螺纹在切削过程中出现的“崩刀”和“扎刀”现象，同时利用宏程序程序简化编程。

关键词：宏程序车削梯形螺纹

引言

梯形螺纹较之三角螺纹，其螺距和牙型都大，而且精度高，牙型两侧面表面粗糙度值较小，致使梯形螺纹车削时，吃刀深、走刀快、切削余量大、切削抗力大，这就导致了梯形螺纹的车削加工难度较大。

1、梯形螺纹的车削工艺分析

在加工梯形螺纹的加工有很多种：直进法、斜进法、左右切削法、车直槽法、分层法等等。由于梯形螺纹较之三角螺纹，其螺距和牙型都大，而且精度高，牙型两侧面表面粗糙度值较小，致使梯形螺纹车削时，吃刀深，走刀快，切削余量大，切削抗力大。再加工许多学校的数控车床刚性较差，这就导致了梯形螺纹的车削加工难度较大，在数控车工技能培训中难于掌握，容易产生“扎刀”和“扎刀”现象，进而对此产生紧张和害怕的心理。在三年的数车工实习学习中，通过不断的学习、理论、总结，对于梯形螺纹的车削也有了一定的认知，自我认为利用宏程序进行分层切削，可以很好地解决出现的问题。

“分层法”车削梯形螺纹实际上是直进法和左右切削法的结合应用。在车削较大螺距的梯形螺纹时，“分层法”通常不是一次性就把梯形槽切削出来，而是把牙槽分成若干层，每层深度根据实际情况而定。转化成若干个较浅的梯形槽来进行切削，可以降低车削难度。每一层的切削都采用左右交替车削的方法，背吃刀量很小，刀具只需沿左右牙型线切削，梯形螺纹车刀始终只有一个侧刃参加切削，从而使排屑比较顺利，刀尖的受力和受热情况有所改善，因此能加工出较

高质量的梯形螺纹，容易掌握，程序简短，容易操作。

2、数控车削梯形螺纹方法的选用

根据上述分析，数控车床车削梯形螺纹采用“分层法“比较合适。

分层法”车削梯形螺纹实际上是直进法和左右切削法的结应用。在车削梯形螺纹时，“分层法”通常不是一次性就把梯形槽切削出来，而是把牙槽分成若干层(每层深度根据具体情况设定)，转化成若干个较浅的梯形槽来进行切削，从而降低了车削难度。每一层的切削都采用先直进后左右的车削方法，由于左右切削时槽深不变，刀具只须做向

左或向右的纵向进给即可(如图1所示)，因此它比上面提到的左右切

削法的运动轨迹要简单得多。 第三刀右移刀切削

第二刀左移刀切削第一刀直进刀切削

图1 分层法车削梯形螺纹图

3、宏程序编程车削梯形螺纹

以加工一个下图所示的梯形螺纹（如图2所示）为例介绍用宏程

序编写加工程序（采用FANUC 0i Mate TC 系统） 280

10φ68T r 80X 10

图2梯形螺纹零件图

（1）数值计算

①梯形螺纹加工尺寸计算

表1 梯形螺纹的计算式及其参数值

名称

代号 计算公式及参数值（mm ） 牙顶间

隙

ac 0.5 大径

d 公称直径Φ80 中径

d2 d2=d-0.5P=75 小径

d1 d3=d-2h=69 牙高

h h=0.5P+ac=5.5 牙顶宽 f f=0.366P=3.66

江苏工贸技师学院08数控技师

牙槽底

宽 w w=0.366P-0.536ac=3.392

②左（右）移刀量的计算

左（右）移刀量

当前层背吃刀量

如上图可以得出分层切削时左（右）移刀量计算式为

1、当刀头宽度等于牙槽底宽时，左（右）移刀量=tan15°×（牙深—当前层背吃刀量）；

2、当刀头宽度小于于牙槽底宽时，左（右）移刀量=tan15°×（牙深—当前层背吃刀量）+（牙槽底宽—刀头宽度）/2

（2）“分层法”车削梯形螺纹的刀具选择

“分层法”车削梯形螺纹所用的粗车刀和精车刀与其它加工方法基本相同，只是粗车刀的刀头宽度小于牙槽底宽，刀具刀尖角略小于梯形螺纹牙型角。

（3）参考程序

①编程分析

用宏程序编程时变量的设置是核心内容，一是要变量尽可能少，避免影响数控系统计算速度，二是便于构成循环。经过分析上图中有4个变量，#1为刀头到牙槽底的距离，初始值为5.5mm ，#2为背吃刀量（半径值），#3为（牙槽底宽—刀头宽度）/2，#4为每次切削螺纹终点X 坐标。

上图中编程关键技术是要利用宏程序实现分层切削和左右移刀切削。利用G92螺纹加工循环指令功能，左右移刀切削只需将切削的起点相应移动0.268*[#1-#2]+#3（右移刀切削）或者-0.268*[#1-#2]-#3（左移刀切削）就可以实现。分层切削的实现通过#1和#2变量实现，每层加工三刀后，用#1=#1-#2实现进刀，而在每层中螺纹的X 坐标不变，始终为#4=69.0+2*[#1-#2]。

②参考程序

参考程序

注 释 O0001；

程序号 N10 T0101；

换01号刀具，调用01号偏置值 N20 M08；

打开切削液

N30 M03 S180；主轴正转，转速为180r/min

N40 G00 X90.0 Z10.0；刀具快速移动到点（90，10）

N50 #1=5.5；#1为刀头到牙槽底的距离，初始值为

5.5mm

N60 #2=0.2；#2为背吃刀量（半径值）

#3为（牙槽底宽—刀头宽度）/2

N70 #3=（牙槽底宽—刀头宽

度）/2；

N80 WHILE [#1 GE 0.2] DO1；当#1≥0.2，执行循环1，底部留0.2mm

的精车余量

N90 #4=69.0+2*[#1-#2]；#4为每次切削螺纹终点X坐标

N100 G00 Z5.0 ；移动到直进刀切削的循环起点

N110 G92 X#4 Z-286.0 F10.0；直进刀车削螺纹

移动到右移刀切削的循环起点

N120 G00

Z[5+0.268*[#1-#2]+#3]；

N130 G92 X#4 Z-286.0 F10.0；右移刀车削螺纹

N140 G00

移动到左移刀切削的循环起点

Z[5-0.268*[#1-#2]-#3]；

N150 G92 X#4 Z-286.0 F10.0；左移刀车削螺纹

N160 #1=#1-#2；构成循环

N170 END1；当#1<0.2，跳出循环1

N180 G00 X200.0 Z150.0；快速退刀

N190 M09；关闭切削液

N200 M30；程序结束

说明：

①参考程序以工件右端面中心为编程原点。

②若螺纹的表面粗糙度要求不高，用一把粗车刀加工即可，执行完程序后进行测量，根据测量结果判断是否需要调整牙槽底宽的余量。若中径尺寸未到，可以适当调整#3的数值，直至合格为止。背吃刀量可以根据工件材料、刀具选择，只需修改#2的数值即可。

③若螺纹的表面粗糙度要求较高，先用粗车刀粗车，除底部留有余量外，侧面余量在#3变量上调节，要留余量则在#3=（牙槽底宽—