螺旋往复槽的宏程序编程与加工

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1、螺旋往复槽的宏程序编程与加工 2009-06-14 12:48:24作者：长春职业技术学院 王敬艳来源：智造网助力中国制造业创新 这是一篇应用宏程序加工的实际应用文章。作者从加工的原理、方法及工艺参数设置等方面进行了较为详细的介绍，并给出了加工程序。文中所介绍的加工及编程方法有一定的实用价值。 对于螺旋槽零件的加工，可以在四轴加工中心上，用A轴和X轴的联动进行铣削。在如图1所示的螺旋往复槽筒零件中，其两段旋向相反的螺旋槽可以用上述方法加工，但两段螺旋槽连接处的圆弧部分，却是加工的难点。这里介绍一种用宏程序编程的方法，可以巧妙的解决这个难题，编写的加工程序简短，而且加工精度也很高。图1 螺旋往复

2、槽筒图1所示中的螺旋往复槽筒零件，材料为38CrMoAI。该零件上需要加工出往复螺旋槽，槽与滑块配合，当螺旋往复槽筒旋转时，滑块产生左右往复运动。两条螺旋槽连接处用圆弧连接。为了便于说明问题，我们以加工宽5mm的一条螺旋往复槽为例，零件图如图2所示。图2 螺旋往复槽筒零件图我们以槽底直径50mm的圆为基圆，然后沿两条螺旋线交叉处的素线(图中所示圆柱面的背面中线)展开，如图3所示。基圆直径为50mm，展开后对应的Y轴长度为157mm，即基圆周长。以中心O为起刀点，铣刀旋转，在Z轴方向(机床主轴的上下方向)向工件进给1mm，切进工件。然后A轴正方向旋转进给，同时铣刀向X正方向作进给运动(向右进给)

3、，开始加工螺旋槽。图3 螺旋往复槽筒零件展开图螺旋槽的螺距为62mm，A轴、X轴的进给速度和坐标值的计算方法为：当A轴旋转一周360时，铣刀在X轴方向进给一个螺距62mm。这样工件旋从O点转到A点(螺旋线的终点亦即圆弧的起点)，如果已知角AO1B=54.32，则A点的A轴坐标值为：如果不知道AO1B的角度，而是知道A点对应于Y轴的坐标：Yn=66.69mm，如图3所示，Y轴坐标转换为A轴坐标的计算方法如下：那么从O点至A点的角度值为：A=360+180+152.84=692.84因此，A点的X轴和A轴坐标为：A(X124.434,A692.84)，即当A轴旋转了692.84，X轴正向移动了12

4、4.434 mm。当A轴连续旋转，按同样方法，得到其他点的坐标：B(X124.434,A747.16)，C(X-124.434,A2132.84)，D(X-124.434,A2187.16)。这样旋转整8周即2880，回到O点，完成一个深1mm的螺旋往复槽的加工。可以利用子程序的方法，调用子程序4次，即可加工出4mm深的槽。下面介绍圆弧段宏程序的编程方法。如图4所示，A点至B点为半径为27.7mm的一段圆弧，P为圆弧上任意一点，角度(顺时针方向为负，逆时针方向为正)。那么P点的参数方程为：式中，为参数。图4 圆的参数方程及建模根据图中可知， ;由于 ，将 转换为A轴坐标值：所以P点的参数方程为

5、：在华中数控系统的宏程序中，三角函数的角度要用弧度表示，因此，角度值转换为弧度为： 。机床采用附加第四轴(A轴)的立式铣床或立式加工中心，数控系统为华中(HNC21/22M)系统。零件右端用A轴上的自动定心三爪卡盘夹紧，左端用顶尖顶紧。以工件外表面中心点为X、Y、Z原点，建立工件坐标系G55。采用直径为5 mm的键槽铣刀，槽深为4mm。设置参数：#1=27.7，圆弧半径;#2=-27.16，圆弧起始角度;#3=27.16，圆弧终止角度。加工程序如下：主程序O1000%1001G40 G49 G94;(初始化)G90 G55;绝对值编程，设定G55坐标系)G00 A10;(A轴快速回位)G91

6、G28 A0;(A轴回零)G90 G00 X0 Y0;(X、Y至工件坐标原点O点)M03 S1000;(主轴旋转)G43 G00 Z50 H1;(长度补偿，Z向至工件上表面50高)M08;(切削液开)G00 Z10;(快速下刀)G01 Z0 F100 ;(下刀至工件上表面)M98 P1002 L4 ;(调用子程序)G90 G00 Z50 M09;(快速提刀，切削液关)G49;(取消刀具长度补偿)M05;(主轴停止)M02;(程序结束子程序%1002G91 G01 Z-1 F100;(下刀吃深1mm)G90 G01 X124.434 A692.84 F100 ;(加工从OA螺旋线)#1=27.7

7、;(圆弧半径)#2=-27.16;(圆弧初始角)#3=27.16;(圆弧终止角)WHILE #2 LT #3 ;(循环语句)#4=99.377+#1*COS#2*PI/180 ;(P点的X轴坐标值)#5=720+2.292*#1*SIN#2*PI/180 ;(P点的 A轴坐标值)G01 X#4 A#5 F100;(拟合右圆弧曲线)#2=#2+0.1;(变量增加0.1)ENDW ;(循环指令结束)G01 X124.434 A747.16 ;(到B点)G01 X-124.434 A2132.84;(加工从BC螺旋线)#11=27.7;(圆弧半径)#12=-27.16;(圆弧初始角)#13=27.1

8、6;(圆弧终止角)WHILE #12 LT #13 ;(循环语句)#14=-99.377-#11*COS#12*PI/180 ;(左端圆弧上任意一点的X坐标值)#15=2160+2.292*#11*SIN#12*PI/180;(左端圆弧上任意一点的A坐标值)G01 X#14 A#15 F100;(拟合左圆弧曲线)#12=#12+0.1;(变量增加0.1)ENDW;(循环语句结束)G01 X-124.434 A2187.16;(到D点)G01 X0 A2880;(加工从DO螺旋线(循环一周完成)G91 G00 Z20;(提刀20)G90 G00 A10;(A轴快速移动)G91 G28 A0;(A

9、轴回零)G91 G00 Z-10 ;(快速下刀10mm)G01 Z-10 F100;(G01下刀10mm，至已加工表面)M99;(子程序结束)在子程序中，由于华中系统A轴的最大值为9999，所以每当完成一个工作循环后(A轴进给2880)，使A轴回零，这样即使调用子程序多次，A轴的数值也不会超过最大限制值，并且每次回零，还可以消除误差，提高加工精度。多线矩形螺纹的加工方法浅谈时间：2009-04-14 05:09:28来源：作者：秦琪1 徐荷莲2对于螺距精度要求不高的多线矩形螺纹我们可以考虑在普通车床上完成，但螺纹精度较高时，则必须要在数控车床上来实现。数控机床除了具备加工精度高的特点外，还有生

10、产效率高、产品质量稳定、适合复杂形面加工等特点。随着数控技术的发展，原来的普通机械加工工序越来越多的被数控加工所代替。 多线螺纹具有在轴向和圆周上等距分布的特点。 在普通车床上加工多线螺纹，常采用轴向分线法和圆周分线法。 轴向分线法是指当第一条螺旋线加工完毕后，丝杠螺母保持接通，将刀架纵向前移（或后移）一个螺距后加工第二条螺旋线、第三条螺旋线对于一般精度的多线螺纹常采用此法。普通车床加工时主要是利用小滑板刻度确定直线移动量。该方法缺点主要体现在：一是小滑板刻度的准确性和小滑板丝杠间隙的影响；再者就是当螺距并非刻度对应移动量的整数倍时所存在的主观估计误差。因而对于一般精度的单件加工比较适合，而且

11、在加工前的准备工作也比较费事。精度要求不高，单件工件的加工，这种方法的主要缺点是在分线过程中操作者是人为去分刀的，所以难免会产生分线误差，在利用百分表和量块分线法中，虽然其分线精度能好一些，但是其准备工作繁琐，加工效率低，在复杂时容易产生错误。 圆周分线法在普通车床上加工时，主要是指车好一条螺旋线后，脱开主轴与丝杠之间的传动联系，使主轴旋转一个角度（= 360/线数）然后再恢复主轴与丝杠之间的传动联系，在进行下一个螺旋线的车削。具体加工的办法有，利用三爪自定心卡盘，四爪单动卡盘分线，以及利用交换齿轮分线和用多孔拨盘分线法。三爪自定心卡盘只适合三头螺纹的分线，四爪单动卡盘适合双线和四头螺纹的分线

12、，而交换齿轮分线法只有当车床交换齿轮齿数是螺纹线数的的整数倍时才可以。所以说这两种方法都有其局限性，而且其分线精度不高。多孔拨盘分线法虽然其加工精度和加工性能比前面两种方法较好，但其需要购买多孔拨盘，而且准备工作多，加工效率低。加工成本高。 以上是采用加工多线螺纹的方法，其加工过程均比较麻烦，而且主轴转速又受到螺纹导称的限制，其切削速度无法得到提高，加之螺纹在分线过程中容易出现误差，使车出的多线螺纹的螺距不相等，则会直接影响到内外螺纹之间的配合性能，增加不必要的磨损，降低其使用寿命。 多线矩形螺纹在数控车床上的加工，虽然其加工原理相同，都是采用轴向分线法和圆周分线法。但是数控机床是通过程序指令

13、确定加工过程，可以快速动作准确定位，而且其主轴转速可以比普通机床提高3-5倍，实行高速螺纹切削，从而提高了加工效率，消除了普通机床上切削效率低的难题。数控机床又具有准确定位径向分头的功能，无论是采用轴向分线法还是圆周分线法，数控机都床会在程序的控制下实现准确分线，尽而僻免了普通机床分头不准确的问题。也省去了在普通机床上加工所需的繁琐的辅助工具。通过比较可知数控车床在加工多线螺纹时比普通车床效率高出5-10倍，同时也减轻了操作者的劳动强度。降低了生产成本，提高了生产量，而且即使复杂的多线螺纹也不容易出现错误。此外，还可以通过编制程序实现粗，精加工的一次完成。可见，采用数控机床多线螺纹是普通机床所

14、无法超越的。 通过数控机床加工多线螺纹，不管是生产效率还是加工精度都要好于普通机床的加工。对于中小批量多线螺纹的加工，数控机床当是首选设备。 梯形螺纹加工数控资源-写写 2009-11-15 14:30 阅读88评论0 字号： 大大 中中 小小 梯形螺纹基本知识1）梯形螺纹车刀角度，如图4.1所示。2）梯形螺纹切削方法:在数控车床上加工螺纹的方法有直进法、斜进法、左右进刀法。如图4.2所示。图4.1车刀角度 （a）直进法 （b）左右切削法 （c）斜进法 图4.2 梯形螺纹车削b）梯形螺纹刀的安装车刀主切削刃必须与工件轴线等高或略高。刀尖的角平分线应垂直于工件轴线，应用角度样板找正装夹，以免产生

15、螺纹半角误差。螺纹刀杆伸出不能太长，以免产生震动。c）梯形螺纹参数计算公式1）表4.1外梯形螺纹表4.1 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ac0.25、0.5、1大径d公称直径中径d2d2=d-0.5P小径d3d3=d-2h3牙高h3h3=0.5P+ac牙顶宽aa=0.366P牙槽底宽ww=0.366P-0.5362）三针测量表4.2测量时，把三根量针放置在螺纹两侧相对应的螺旋槽内，用千分尺量出两边量针顶点之间的距离M。根据M值可以计算出螺纹中径的实际尺寸。三针测量时，M值和中径的计算公式见表4.2。表4.2 三针测量表螺纹牙型角M值计算公式量针直径(dD)3

16、00梯形螺纹M=d2+4.864dD-1.866P最大值最佳值最小值0.656P0.518P0.486P测量时要注意：一是三针测量用的量针直径(dD)不能太大，如果太大，则量针横截面与螺纹牙侧不相切，无法量得中径的实际尺寸；二是量针也不能太小，如果太小，则量针陷入牙槽中，其顶点低于螺纹牙顶而无法测量。d）注意事项1）车梯形螺纹时进给倍率和主轴倍率无效（固定100%）。2）不要使用恒线速切削，用G97指令。3）加工中的进给次数和被吃刀量应合理分配。4）加工中要保证三针测量尺寸，利用Z向修改摩耗法切削。5）必须设置导入量和导出量。6）因车刀挤压会使螺纹大径尺寸膨长，因此车螺纹前的外圆直径应比大径小

17、0.1mm0.2.mm。e）相关指令运用G94端面切削循环格式：G94 X（U） Z（W） R F ； 图4.3为切削带有锥度的端面循环。刀尖从起始点A开始按1、2、3、4顺序循环，2（F）、3（F）表示F代码指令的工进速度，1（R）、4（R）的虚线表示刀具快速移动。R为锥面的长度当去掉格式中的R时，即为切削不带锥度的端面循环。 图4.3车带有锥度的端面循环4.1.3 实训内容数控车削加工大螺距梯形螺纹加工，完成该零件图4.4的加工实训，实体图4.5。图4.4零件图 图4.5 实体图a）零件加工工艺分析 零件毛坯尺寸为40的硬铝料，其表面粗糙度为Ra3.2m.零件车削加工中，成型轮廓并不复杂主

18、要有外圆柱面、槽、梯形螺纹等构成，但由于梯形螺纹截面尺寸较大，采用直进法切削很容易出现扎刀现象，因此在该零件中使用斜进法，G功能指令为G76。1）装夹方式采用三爪自定心卡盘加紧工件，零件毛坯伸出卡盘外50mm左右。2）工艺路线夹紧毛坯外圆，伸出长度50mm左右。用90外圆刀粗车外圆。用90外圆刀精车外圆，并保证尺寸精度要求。用切槽刀切26mm10mm的槽,刀头宽度4mm。用30螺纹车刀加工梯形螺纹，用三针测量法保证精度要求。切断、刀头宽度4mm。检测、校核。3）工艺卡片表表4.3工艺卡片程序号O0012O0032机床系统FANUC0i夹具名称三爪自定心卡盘图号图4.4操作序号工步内容G功能T刀

19、具转速Sr/min进给量mm/r背吃刀量mm1粗车零件外轮廓G71T01016000.21.52精车零件外轮廓G70T01019000.10.33切槽26mm10mmG94T02023000.050.24加工梯形螺纹G76T03032005检测、校核b）数值计算：1）梯形螺纹的相关尺寸计算见表4.4：表4.4梯形螺纹的相关尺寸计算 名称代号计算值/mm牙顶间隙ac0.5大径dd=38中径d2d2=d-0.5P=34-0.5P=31小径d3d3=d-2h3=34-7=27牙高h3h3=0.5P+ac=3.5牙顶宽aa=0.366P=2.196牙槽底宽ww=0.366P-0.536ac=1.928

20、2）三针测量值dD最大值=0.656P=0.6566=3.936mmdD最佳值=0.518P=0.5186=3.108mmdD最小值=0.486P=0.4866=2.916mm M= +4.864dD-1.866P=31+4.8640.5186-1.8666= c）参考程序 序号程序注解O2002；N1;外圆加工T0101;选一号刀、建立坐标系G00 G97 G99 M03 S600 F0.2;Z2.;X42.;快速到起刀点G71 U1.5 R0.5;G71 P10 Q20 U0.3;外圆粗车循环调用N10G00 X25.;G01 Z0. F0.1;到加工起点X33.8 C2.;倒C2的角Z-

21、35.;X38. C1.;倒C1的角W5.;N20G00 X42.;外圆粗车循环结束X100.;Z100.;快退到换刀点G00 M03 S900;精加工转速900r/minZ2.;X42.;快速到起刀点G70 P10 Q20;外圆精车循环调用G00 X100.;Z100.;快退到换刀点M05;主轴暂停M00;程序暂停、测量N2;切槽G00 M03 S300 F0.05 T0202; 选二号刀,建立坐标系、Z-35.;X42.;切槽循环起刀点G94 X26.;切槽循环开始W3.;W6.;切槽循环结束G00 X100.;Z100.;快退到换刀点N3;加工螺纹G00 M03 S200 T0303;选三号刀、建立坐标系Z14.;X40.;梯形螺纹起刀点G76 P000030 Q40 R0;G76 X27. Z-30. P3500 Q500 F6.;梯形螺纹自动循环加工 G00 X100.;Z100.;快退到换刀点M05;主轴暂停M30;程序结束