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數控車圓弧螺紋車削加工（gōng）方法研究

2020-12-2 來源：北（běi）礦機電科技有限責任公司作者：姚明釗

摘（zhāi）要: 圓弧螺紋數控車（chē）加（jiā）工一直以來就是（shì）一（yī）個難點。介紹了數控車（chē）加（jiā）工圓弧螺紋的方法與注意事項。以矩（jǔ）形螺紋方式（shì）進行開（kāi）粗，圓弧擬合的方式進行精加工。以變量參數（shù）化、宏程序為基礎，編寫了圓（yuán）弧螺紋加工通用宏程序。在實際加工中，對於不同圓弧螺紋的車削，隻需（xū）改變程序中（zhōng）的變量參（cān）數即可（kě），提高了編（biān）程效（xiào）率（lǜ），保證了圓弧螺紋的加工（gōng）質量（liàng）。為今後企業中車（chē）削圓（yuán）弧螺紋提供了有益（yì）的參考。

關鍵詞: 圓弧螺（luó）紋; 數（shù）控車床; 宏程序; 車削

0 引言

滾珠絲杠是將回（huí）轉運動轉化為直線運動，或將直（zhí）線運動轉化為回轉運動的理想產品。滾珠絲杠（gàng）上的螺紋區別於普通螺紋，牙型為圓弧形，屬於異形螺紋。圓弧（hú）螺紋在各種（zhǒng）異形螺紋加（jiā）工中最具有（yǒu）普遍性。數控車床（chuáng）以（yǐ）其高穩定性、高精度（dù）、高效性，為（wéi）圓弧螺紋的加工提供了良好的（de）加工基礎，並且得到了廣泛的應用和推廣。

在數控車床上加（jiā）工圓弧螺紋，程（chéng）序編寫較複雜繁瑣，而且當圓弧型螺紋的（de）導程、公稱直徑、長度、螺紋槽深（shēn）、牙寬圓弧半徑等參數中任何一值不同時，就需要重新編製程序。如果能編寫出（chū）圓弧形螺紋加工（gōng）的通用宏程序模（mó）版就可以解決這一問題。筆者以 FANUC Series 0i Mate－TD 數控係統、前（qián）置四方刀架、絕對（duì）編碼器（qì）( 采（cǎi）用絕對位置檢測元件，開機不用返回參（cān）考點) 為例，詳細介紹了基於宏程序的圓弧螺紋加工方法及宏程序通用模版（bǎn）的建立過程。

1 、圓弧螺紋的基本參數

圓弧螺紋實體模型如圖 1 所示，具（jù）體參數（shù）如剖（pōu）麵圖 2 所示，圓弧（hú）半徑（jìng）為 10 mm，導程（chéng）為 40 mm。

圖 1 圓弧螺紋實體（tǐ）模型

圖 2 圓弧螺紋剖麵視圖

2 、圓弧螺紋的數控車加工

本文介紹的圓弧螺（luó）紋加工方法分為（wéi）圓弧螺（luó）紋的開粗與精加工（gōng）。采用（yòng）矩形螺紋的加（jiā）工方法進行圓弧螺紋的開粗，采用球刀圓弧擬合的方式（shì）完成圓弧螺（luó）紋的精加（jiā）工。

2．1 圓弧螺紋的開粗采用

如圖 3 所示的矩形螺紋車刀進行開粗。開圖原理圖如 4 所示。

將螺紋（wén）的牙型置於工件的右端（duān），其圓心距離工件（jiàn）右端麵為 30 mm，其中剖麵線部分為圓弧螺紋粗加工（gōng）後剩（shèng）餘的材料（liào），即精（jīng）加工需要（yào）去除的材料（liào）。矩形螺紋采用層優先加工方式，避免了夾（jiá）刀現象。矩形螺紋開粗程序如表 1 示。

圖 3 矩形螺紋刀

圖 4 開粗原理圖

表（biǎo） 1 圓弧螺紋開粗程序（xù）

采用 VEＲICUT 軟件對加工程（chéng）序進行仿真驗證。VEＲICUT 軟件是美國（guó） CGTECH 公司開發的專業（yè）數控機床加工仿（fǎng）真軟件，能夠真實模擬數控加工過程中刀具的切削與機床（chuáng）的運動過程，實現對數控加工程序的驗證。

開（kāi）粗仿真如圖 5 所示，剖麵視圖如圖 6 所示。

圖 5 圓弧螺紋開粗仿真

圖 6 圓弧螺紋開粗後剖麵圖

2．2 圓弧螺紋的精加工

精加工采用（yòng）球（qiú）形車刀，具體參數如圖 7 所示（shì），程序的對刀點設在球形（xíng）車刀的球心。

精加工刀路軌跡在圓弧螺紋的外形的（de）基礎上偏移 4 mm 球形車刀半徑（jìng）值。為了解決第一（yī）刀背吃刀過大的問題，將進刀軌跡延 X 方向延伸（shēn） 4 mm 球形車刀半徑值（zhí），如圖 8 所示。

圖 7 精加工球形車刀

圖 8 粗加（jiā）工原理（lǐ）圖

精加工程序如表 2 所示。螺紋（wén）精加工（gōng）仿真如圖9 所示，剖麵視圖如圖 10 所（suǒ）示。開粗與（yǔ）精加（jiā）工刀路圖如圖 11 所示。

表 2 圓（yuán）弧螺紋精加工程序

圖 9 圓弧螺紋精加工仿真（zhēn）

圖 10 圓弧（hú）螺紋精加工剖麵視圖

3 、圓（yuán）弧螺紋加工的注意事項

精加（jiā）工圓弧部分的起始（shǐ）角為 360°，終止角為 180°，而（ér）不是始角（jiǎo） 0°，終止角 180°，這點很關鍵，需要（yào）特別注意。

對於導程特別大的（de）圓弧螺紋，加工時需要沿螺紋升角的方向進刀，並且（qiě）需要增加螺紋收尾的操作，螺紋收尾可以通過（guò）程序實現，即（jí）每次螺紋切削完成後的退刀操作，務必（bì）不（bú）要使用（yòng） G00 直接退（tuì）刀，須要采用 G32 指令以增量坐標（biāo）方式退刀，這樣不但有效避免了刀具退刀時（shí）與（yǔ）工件的幹涉問題，而且螺紋收尾美觀。

圖 11 精細（xì）加工（gōng）仿真刀路圖

4 、結語

通過實踐驗證，利（lì）用矩形（xíng）螺紋（wén）的加工方式開粗，球刀以圓弧擬合的方式進行精加工，可以（yǐ）高效、精準的加工出圓弧螺紋。開粗過（guò）程采用同一層（céng）不斷借刀、在（zài）牙深方向層層（céng）遞減的方式進行削（xuē），工藝（yì）人（rén）員可根據（jù）刀具、工件材質、現場（chǎng）實際切（qiē）削條件，確定最宜的借刀量（liàng）與層深切削進給量，通過數（shù）控程序方便的控製開粗（cū）進程，從而做到減少刀具（jù）磨損，紮刀（dāo）、震刀等現象，延長了刀具的使用壽（shòu）命。

精加工過程可（kě）以通（tōng）過改變圓（yuán）弧擬合的借刀數值方便的控製圓弧螺紋加工表麵的光潔度。在數控程序方麵，以參數化、模塊化、宏程序為基礎，結（jié）合數控（kòng）係統固有指令編製圓弧螺紋加工程序（xù），使程序通用性增強。對於不同（tóng）圓弧螺紋的車削，隻需改（gǎi）變（biàn）程序中的變量參（cān）數即可（kě），大大提高了編程效率（lǜ），使程序具有參數化、模塊化的特點，而（ér）且程序短小簡潔，給程序的傳輸與存儲帶來了（le）很（hěn）大的方便。本文所研究的方法，對（duì）數控車加工圓弧螺紋具有一定的參（cān）考價值，並且方法實用可靠，在 FANUC Series 0iMate－TD 數控係統上車削成功（gōng），可作為生產實用。

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