数控车削圆弧螺纹编程解析

摘要：本文介绍了西门子802D数控系统编制圆弧异形螺纹程序，分析圆弧螺纹的加工方法，刀具的选择等方面问题。列出宏程序编制的步骤，解决数控大赛中经常出现的加工难点。

关键词：异形螺纹 宏程序 数控竞赛

引言：数控技术高速发展，为满足需求，数控加工也不只局限于直线、圆弧等轮廓的加工，各种复杂曲线、异形螺旋线等得到越来越广泛的应用，不断催生出新的加工方法被应用于生产加工中，拓展了机床的使用范围。随着工件复杂程度的增加，宏程序的编制也显得尤为重要。宏程序是历届数控技能大赛的难点、考点。第五届全国数控技能大赛江苏省选拔赛的竞赛难点就是异形螺纹。

1.圆弧螺纹的分析

1.1. 零件图样，如下图

根据零件图样分析螺纹，图1中圆弧螺纹为最大径50，长度30，凹圆弧与凸圆弧组合螺旋槽绕圆柱面形成的右旋异形圆弧螺纹。根据图2螺旋槽轮廓轨迹，得知圆弧螺纹螺距8mm，螺纹顶部的凸圆弧半径为R1，螺纹底部的凹圆弧半径为R3，凹凸圆两弧相切并且圆心在同一条直线上。可认为螺旋槽轮廓有a、b、c、d四段圆弧连接而成。

2.车刀的选择与车削时注意事项

此圆弧螺纹深度较深，采用尖刀、30°外圆偏刀等会产生加工干涉，故只能选取圆弧车刀且刀具圆弧半径R

3.编程思路

圆弧轨迹的宏程序编程以数学运算为基础，编程时以圆的角度变化为变量，数学函数中选择t为圆角度的自变量，则圆的参数方程可表达为：

需要注意的是数控车床编程时候X值需要转变为工件当中的直径值，即X=2*R*SIN（t）。

数控机床的运动轨迹实际上是刀位点与工件坐标系之间形成的位置关系，圆弧车刀的刀位点在圆心，所以公式中的R为刀具圆弧半径与工件轮廓圆弧半径补偿后的结果，外切圆相加，内切圆相减得到R的值。如果刀具半径不考虑到编程中，切出的螺纹就产生过切现象。另外就是确定角度变量t的变化范围，以a段圆弧为例，通过图3讲解说明，Q为刀具，R在图中显示为刀尖圆心与螺纹圆弧圆心的距离，t为刀尖圆心与螺纹圆心的连线相对于起刀点转过的角度，通过确定刀尖圆心与a圆弧圆心的位置关系，来完成圆弧的分层车削。图中刀尖处于a段圆弧的起始点和结束点两个位置，即t的变化范围为90°，车削时a、b、d、c段圆弧走刀顺、逆时针方向的不同，程序段编制的角度象限区间变化，每段圆弧的初始角度和结束角度值也会相应发生变化。

4.程序编制

5.结束语

使用本程序车削45#碳钢，经检验无误。采用宏指令编程车削圆弧螺纹，将一定深度的螺纹按照角度变量分成若干层车削，根据毛坯材料不同，刀具材料的不同，适当调整变量，可提高加工质量和效率。

参考文献：

[1]李锋 数控宏程序实例教程 化学工业出版社 北京 2010.3

[2]沈春根 徐晓翔 刘义 数控车宏程序编程实例精讲 机械工业出版社 北京 2011.12