摘 要: 針對梯形螺紋的加工問題，研究數控程序編製方法。首先，基於 Edgecam 軟件提出（chū）了螺紋加（jiā）工的（de）編程思路，而（ér）後，論述了加工工藝設計和程序編製等關鍵技術，利用 PCI 和 CODE 等二次開發語言編製了後置（zhì）處理器程（chéng）序，最後以某（mǒu）零件的梯形螺紋（wén）加（jiā）工實例測試了（le）方（fāng）法（fǎ）的（de）有效性，實現了螺紋製造的智能化和快速化，為其他智能編程提供了借鑒。
 
       關鍵詞: 梯形螺紋加工; 數控編程; Edgecam; PCI; CODE
 
       螺（luó）紋是（shì）機械零件的典型結構，牙（yá）型（xíng）有三角形（xíng）、矩形、梯形和圓弧形等。常見的普通三角形螺紋牙型角是 60°，可在數控車床上加（jiā）工，加工程序由自動（dòng）化的 CAM 編程軟件編製; 梯形螺紋主要用在調節傳動機（jī）構上，精度高，但加工困難（nán）。現今的 CAM編程軟件無梯形（xíng）螺紋自（zì）動編程功能（néng），通常（cháng）需要手工計算（suàn）或利用計算機逐次構造分析數據（jù）點，而後手工
程序代碼編（biān）寫，或利用宏變量編程，程序編製繁瑣且易錯。
 
       Edgecam 是由 Vero 公司開發的智能數控車銑加工編程係統 ［1 － 2］，客戶使用量居於獨立 CAM 係統前列，具有完備（bèi）的客戶二次定製開發功能，可利用 JVASCＲIPT、VB、VC + + 和 C#等語言開發複雜（zá）的交互界麵，可基於工藝模型進行（háng）非（fēi）交（jiāo）互自動製造特征識（shí）別和構建並進行加（jiā）工，能夠定製複雜機床的後置處理係統，特別（bié）適合開發定製的自動化數控（kòng）編程係統（tǒng）。
 
       1 、關鍵（jiàn）技術及實現方法
 
       1. 1 工藝設計
 
       梯形（xíng）螺（luó）紋的軸（zhóu）剖麵為等腰梯形，具（jù）有左旋（xuán）和右旋、內螺紋和（hé）外螺紋、公製（zhì）和英製、單線和（hé）多線等（děng）多種結構（gòu）形式（shì）。
 
      典型加工工藝方法如（rú）圖 1 所示［3］，其（qí）中 b 和 c為粗加工（gōng）方式; a 和（hé） d 方法本質（zhì）相同，區別在於刀具寬（kuān）度不同，a 法每層螺（luó）紋（wén）循環路線有 2 個切削起點，切削 2 次; d 法每層螺紋循環路線有多個切削起（qǐ）點，切削多次。
 
     係統采用混合層切法加工（gōng），切削軌跡同螺紋的外徑方向平行，向實體入體方向一層層加工。采用的車刀為梯形成形車刀，螺紋的牙槽兩側表（biǎo）麵最終由 2 個副切削刃成形，即（jí）副切削刃（rèn）的主偏角和副偏角與牙型角度匹配。
 

              
                              圖1 典型異型螺紋
 
     1. 2 程序（xù）編（biān）製
 
    在數 控 NC 程 序 中，螺紋切削代碼主要有G32、G92 和（hé） G76 等 3 種（zhǒng）形（xíng）式。螺紋的切削路線通常采用封閉循環方式，而 G32 指令為單（dān）一指令，需要在每個指令（lìng）前增加一條 G00 進刀指令，在每個指令後增加 1 條 G01 和 1 條 G00 退刀指令，代碼複雜; G90 為單一循環指令，前述 4 條（tiáo）加工（gōng）路線由（yóu）1 條指令實現，加工完成後刀具回到循環起點，準備下一次加（jiā）工; G76 為複合（hé）循環指令，由 2 個程序段組成，采用（yòng）徑向斜進層切循環，利用輸入的程序指（zhǐ）令參數（shù）自動計算路線，代碼精簡，但不適合混合（hé）層切，故梯形螺紋編程時采（cǎi）用 G92 代碼。在 Edgecam下的梯形螺（luó）紋編程流（liú）程如圖 2 所示（shì），係統盡可能利用原來的三角螺紋定義功能，局（jú）部改造後輸出梯形（xíng）螺紋加（jiā）工程序。功（gōng）能（néng）開發完成後能夠與原來（lái）的正常（cháng）三角螺紋和其他（tā） CAM 定義功能無縫（féng）集成，一個工（gōng）序定義中既可以加工正常螺紋，也可以加工梯形螺紋。另外，其他針對工（gōng）序的平移、旋（xuán）轉、移（yí）動和比例等變換操作依舊適用。

   在梯形（xíng）螺紋輸入層切參數（shù）模塊（kuài）的同時（shí），打開梯形螺（luó）紋加工開關，如圖 3 所示。輸入的參數有: 螺紋槽底寬度 CK，螺紋車刀的（de）頂麵寬度 DK，螺（luó）紋 Z向的進刀 ZJJ。輸（shū）入後需（xū）要自動（dòng）檢查數據的合理性，要求 CK≥DK，( DK － 2r － ε) ≤ZJJ，ε 為刀具間距餘量; 當 CK = DK 時，ZJJ = 0。
  
  

                 
      
                 圖 2 梯形螺紋編程功（gōng）能流程（chéng）
  
  

                 
  
                     圖 3 梯形螺紋加工層切參數

    利用二次開發 PCI( Program Command Interface)語言和 VB. net 語言編寫程序實現梯形螺紋的輸入層切參數（shù）定義，打開後置處理的螺紋（wén） 生成開關，形成 CAM 操（cāo）作定義，程（chéng）序編（biān）製後的工序（xù）瀏覽器如圖 4 所示。
  
  

               
  
                          圖 4 梯形螺紋編程後工序瀏覽器
     
    CAM 層切參數定義後，可以（yǐ）在工序視（shì）圖中雙（shuāng）擊具體的梯（tī）形螺紋開工序圖（tú）標更改定義的參數值。參數更（gèng）改應嚴格按照文字的順序和使（shǐ）用規則，如果格式錯誤將不能產生（shēng）正確（què）的 NC 程序。
 
    1. 3 後置處（chù）理
  
    Edgecam 不經（jīng）過生（shēng）成類似 APT 語言的前（qián）置刀位文件後再（zài）生成具體數控機床（chuáng）使（shǐ）用的 NC 程（chéng）序的典型流程，而（ér）是利用 CAM 操作調用機床後置處理器 TCP 接口文件直接生成 NC 程序。機床接口TCP 文件可以（yǐ）利用代碼向導（dǎo） CodeWizard 程（chéng）序輔助生成，在 CodeWizard 中采用（yòng）菜單交互式選擇方式，對機（jī）床總體參數進行設置，定製程序字的樣式（shì），選擇具（jù）體的 NC 代碼樣式，定製代碼構造（zào）器和輔（fǔ）助（zhù）功能［4 － 5］。
 
    通用主流數控係統和典型機床的後置處理器係統直接（jiē）選用即可。對於特殊（shū）係統機床需要選擇一個（gè）相近機床，選擇 FANUC 0i 係（xì）統的 CodeWizard用數據 CGD 文件，而後交互定（dìng）製，對於複雜的功能需（xū）要利用後置處理編譯器 CODE 語言編寫（xiě）程序，而後內嵌到代碼向導 CodeWizard 中的代碼構造器中，方（fāng）可生成適合加工的 NC 程序［6］，具體定製算法如圖 5 所示。
 
     2 、應用實例
 
     某零件的梯形螺紋如（rú）圖 6 所示，此零件先進行除螺紋外的其他工序加工，最後車削加工端頭的螺紋。螺（luó）紋（wén）加工（gōng）時，編程坐標係設置在零件的右端麵（miàn），切削外螺紋使用刀尖圓弧半徑為 0. 1 的 29°梯（tī）形外（wài）螺（luó）紋車（chē）刀（dāo），輸入層（céng）切參（cān）數值: 螺紋槽寬度（dù） CK =268刀具（jù）寬度 DK = 1. 48，切削步距 ZJJ = 1. 2。
  
  

          
  
                       圖 5 後置定製算法
  
  

              
                           圖 6 典型梯形（xíng）螺紋零（líng）件

     生成的 FANUC 係統機床所用的加工程（chéng）序( 部分) 如圖 7 所示（shì），利用 VEＲICUT 進行仿真，其結果驗證了係統設計的正確性。經過（guò）實際零件的切削加工，得到（dào）了合格（gé）的產（chǎn）品。
 
     3 、結 論
  
     基於 Edgecam 的梯（tī）形螺紋自動編程技術研究了梯形（xíng）螺紋的數控程序編製方法，重點論述了加工工藝設計、程序編製（zhì）和後置處理等關鍵性問題（tí）［7］，完成了係統的開發並加工出了合（hé）格的產品，提高了梯形螺紋編程（chéng）加工的效率，也為其他形式的異（yì）型螺（luó）紋的加工和其它產品的智（zhì）能（néng）編程提供了借鑒作用。
  
  

            
                     圖 7 梯（tī）形螺紋程（chéng）序( 部分)