浅析用宏程序加工梯形螺纹的方法

作者简介：

姓名：张长红（1978年3月4日）

性别：女

籍贯：江苏泗洪

学历：本科

职称：机械讲师

毕业院校：天津职业技术师范学院

单位：江苏省连云港工贸高等职业技术学校/江苏省经贸技师学院

研究方向：数控专业理论及实践教学。

摘要：螺纹传动在机械传动中应用广泛，在传递较大动力的大型设备中梯形螺纹应用较多。但由于梯形螺纹加工工艺要求较高，在数控车床加工中往往会因工艺不当，而会产生很多问题，梯形螺纹的数控加工程序编制也是个比较复杂的难题。基于FANUC-0i-mate TC数控系统，利用宏程序可以解决梯形螺纹编程的困难问题，为数控车削梯形螺纹提供了一个实用合理的通用程序。

关键词：螺纹传动 梯形螺纹 宏程序 编程

梯形螺纹加工常用的方法有直进法、斜进法、左右车削法和车阶梯槽法等，这些加工方法由于其自身存在缺陷，生产效率较低，精度稳定性差，很难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。以FANUC系统数控车床为例，能够用来加工螺纹的基本指令有G32、G92、G76等，它们各有自身的优缺点。如果单独使用其中某一指令来加工梯形螺纹的话，只能加工小螺距或精度较低的螺纹，切削效率低，难以满足更高的要求。

一、梯形螺纹加工的相关知识

1.车刀的选择与安装。梯形螺纹加工选择的是成型车刀，车刀在安装时，车刀主切削刃必须与工件轴线等高，同时应和工件轴线平行。刀头的角度平分线要垂直于工件轴线。可以使用样板找正装夹，以免产生螺纹半角加工误差。

2.工件的装夹。一般采用两顶尖或一夹一顶的方式装夹。

3.数控车床的选择和调整。梯形螺纹加工选择CK6140数控车床，FANUC-0i-mate TC数控系统。要求数控车床加工精度高、磨损少、滚珠丝杠反向间隙小。

二、梯形螺纹的车削方法

1.直进法

刀具沿直径方向进刀，如下图1所示，常用于小螺距普通螺纹的加工。使用G32＼G92指令代码编程常采用此种进刀方式。该加工方式采用的是三刃同时参与切削，刀头负荷较大，为了均衡刀具的受力，常采用递减规律分配吃刀量。对于大螺距普通螺纹和梯形螺纹如采用该种方式加工，刀头很容易受力过大而折断或者产生扎刀现象。

2.斜进法

刀具进刀方向沿牙形角方向，如图2所示，由于采用单刃切削，切削力减少，排屑顺畅，FANUC 系统中的G76指令即为典型的斜进法加工方式。

3.分层左右粗精车法

对于梯形螺纹成型车刀，采用此种方法能很好的解决大导程切削的问题。其加工方法如图3所示，它可以克服传统加工方法的缺陷，提高加工效率。它先将螺纹X向分成若干层，每一层的切削都采用直进法，先粗车后精车车削方法。由于左右切削时槽深不变，刀具只需做向左或向右的纵向进给即可，这样可以降低了车削难度，提高车削效率。此方法中刀具采用单刃切削，保证切削面积均匀，工作平稳，不易产生振动和扎刀，排屑流畅，加工表面质量较好。基于以上分层左右粗精车的思想，可以通过宏程序来实现梯形螺纹的参数化编程。

三、梯形螺纹的编程实例

1.零件图纸如下图4所示

图4

外轮廓粗精加工及槽加工程序省略。

2.梯形螺纹加工程序如下：

O0001；

T0101；（梯形螺纹车刀）

M03 S400；

G00 X40 Z5；

#1=36；（螺纹直径赋值）

WHILE [#1 GE 29] DO1；（判断#1如果大于等于29，则执行该指令后面的语句，如果#1小于29，则执行END1后面的语句）

G00 X40 Z4.6；（梯形螺纹车刀向左偏移0.4mm）

G92 X[#1] Z-32 F6；（粗车梯形螺纹）

G00 X40 Z4.65；（梯形螺纹车刀向右偏移0.05mm）

G92 X[#1] Z-32 F6；（精车梯形螺纹）

#1=#1-0.1；（螺纹直径每次递减0.1mm）

END1；

G00X100；

Z100；

M30；

3.加工出的工件如下图5所示：

图5 图6

四、梯形螺纹的测量

常用螺纹的牙型种类很多，用游标卡尺和千分尺只能测量外径尺寸，而牙型的检测就需要专门的检测工具。测量三角螺纹用螺纹千分尺最为简单方便；而对于成批生产的螺纹，就必须选用螺纹卡规和环规等专用检测工具，可大大提高检测效率。测量梯形螺纹要选用三针测量法比较准确。下面主要介绍三针测量法测量梯形螺纹的方法。

三针测量法是测量外螺纹中径的一种比较精密的方法。适用于测量一些精度要求较高，螺纹升角小于4°的螺纹工件。测量时把三根直径相等的量针放置在螺纹相对应的螺旋槽中（如上图6所示），用千分尺量出两边量针顶点之间的距离M，取5个测量点记录数值，取其平均值。根据公式d2=M-（4.864d0-1.866P）算出实际中径值（d0为量针的直径），根据中径的极限尺寸判断被测螺纹中径是否合格。

结束语

在数控车床上加工梯形螺纹的编程方法有很多，本文主要采用分层左右粗精车削法。运用参数化宏程序编制的方法，极大地提高了宏程序的通用性。采用带有参数变量的宏程序编程，当螺纹规格改变时，只需改变宏程序中的相关变量和数据，就可以实现不同规格梯形螺纹的加工。

参考文献

[ 1] 刘蔡保.数控车床编程与操作.北京：化学工业出版社，2009.1

[ 2] 翟瑞波.数控车床编程与操作实例（第2版）.机械工业出版社，2012.3.1

[ 3] 黄卫.数控加工实训教材.高等教育出版社，2012.1

[ 4] GB5796.4-1986梯形螺纹公差.北京：中国标准出版社，1986.6.27