摘要：螺紋自動編程是UG NX 數控車床加工模塊的一個重要（yào）操（cāo）作，螺紋加工時的設置直接影響（xiǎng）螺紋加工的質量。闡述了螺紋零件在UG8.5 的CAD 環境中建（jiàn）模的依（yī）據及方法（fǎ），給出了在CAM 環境（jìng）車削模塊中加工（gōng）螺紋時設置的要點及步驟（zhòu）。

     關鍵字：UG；自動編程；螺紋加工

    螺紋連接是工（gōng）程上常用（yòng）的連（lián）接方式之一，螺紋（wén）連接以結構緊湊、連（lián）接可靠、拆卸方便等優點被廣泛應用於各種設備、機器的零部（bù）件（jiàn）及日（rì）常生活中。螺紋加工的方（fāng）法主要有車削、銑削、攻絲、套絲、磨削等，其中螺紋車削是車（chē）床（chuáng）加工（gōng）中難度最大、要求最高的操（cāo）作，在數控車（chē）床上加工螺紋更容易（yì）保證螺紋精度與表麵質量。數控車（chē）床車削螺紋時，如果（guǒ）用手工編程，則涉及到（dào）螺紋標準的查詢與計算，及螺紋加工指令的選擇與應用，整個過程較為繁雜。用自動編程軟件編製螺紋加工程序有利於消除各種類（lèi）型螺紋加工方法的差異性，可有（yǒu）效減少（shǎo）甚至完全消除手工編程時繁瑣的數值計算。關於UG 的自動編程，數控銑削方麵的文獻資料較多（duō），但對（duì）數控車（chē）削尤其是螺（luó）紋加工的自動（dòng）編（biān）程進行分析的卻鮮有報道。為此，本文將闡述在NX8.5 中進行數控車床加工螺紋的方法。

     1 、螺紋零件的建模要求

     UG 自動編程的基礎就是零件圖（tú）形，用UG 所帶（dài）的（de）CAD 模塊可以方便獲得（dé）所加（jiā）工零件的數（shù）字（zì）模型（xíng）。UG 數控車（chē）床上螺（luó）紋零（líng）件的建模用特征來實現，方法是在（zài）已經完成的回轉體圓柱或圓錐麵上用“特征操作”命令，有兩種螺紋（wén）的創（chuàng）建方式，即（jí）符號螺紋（wén）和詳細螺紋。符號（hào）螺紋隻代（dài）表（biǎo）零件是螺紋，與工程圖中螺紋表示（shì）法類似，此時，UG 將螺紋部分顯示為虛線；詳細螺紋（wén）是直接形（xíng）成螺紋的三（sān）維圖形，能直觀看到螺紋的形（xíng）狀（zhuàng）。建模時為（wéi）了生（shēng）成的（de）工程圖能符合工（gōng）程製（zhì）圖標準（zhǔn）的要求，將螺紋麵投影後不至於（yú）出現螺旋線，也為了所建螺紋有較為詳細（xì）的參數選擇，一般用符號螺紋的方式來建模[1]。

     圖1 螺紋零件建模（mó）

     2 、螺紋的加工設置

     螺紋加工在數控車削加工中一般是（shì）在外圓、端麵、退刀槽等精加（jiā）工之後的加工工序。UG 數控車削加工時，每道工（gōng）序的毛坯都（dōu）是基於層的IPW（In ProcessWorkpiece），即係統會自動以上一道工序加工後的殘留模型作為毛坯進行本次加（jiā）工[2]。因此在螺紋（wén）加工時，幾何體（包括加工坐標係、毛坯幾何體、工件幾何體、車削幾何體）可繼承前道工序所創建的設置，除非（fēi）沒（méi）有前道工序，才為（wéi）螺紋加工單獨創（chuàng）建幾何體。但螺紋加工時需要創建（jiàn）與前道工序不同的程序、刀具及操作，其中操作參數的設置（zhì）是螺紋加工的關鍵環節，關係到螺紋線（xiàn）的加工位置、螺紋的大徑、小徑尺（chǐ）寸（cùn）、螺（luó）紋加（jiā）工時刀具的走刀方向、起點、終點、吃刀深度、螺紋頭（tóu）數等重要的加工（gōng）參數（shù）。以（yǐ）下將詳細說明外螺紋加工時參數的意義及設置方法。

     進入UG 車削加工環境，在（zài）“插入”工具條中分別單擊（jī）“創建程序”、“創建刀（dāo）具”按鈕（niǔ），按照要求創建（jiàn）螺紋加工的程（chéng）序，命名為“THREAD_TURNING”；創建（jiàn）螺紋加工所需要的刀具，命名為OD_THREAD_L。單擊“創建幾何體”創建螺（luó）紋加工坐標係MCS-SPINDLE、工件幾何體WORKPIECE 和毛坯幾何體以及車削幾何（hé）體TURNING_WORKPIEACE （這些參數命名是係統默（mò）認的，也可以修改默認名）。

     圖2 螺紋加工設置（zhì）

    （1）Select Crest Line （頂線）：Crest Line 的選（xuǎn）擇決定了螺紋（wén）加工的位置（zhì）和長度，通常選取螺紋部分（fèn）的外圓（yuán）柱（zhù）體母線作（zuò）為頂（dǐng）線[3]。該量是矢（shǐ）量，靠近點擊點位置的直線（xiàn）端點為（wéi）起點，另一端為終點，選擇後會在該線兩端分別顯示start 與end 來標識。

    （2）Select End Line （根線）：End Line 的選擇決定（dìng）螺紋的牙深，頂線選擇結束後光（guāng）標會自動跳轉到“選擇根線”的位置，此時可以直接（jiē）選取根線，一般選擇與（yǔ）螺紋小徑相對應的直線，但通常在（zài）建模時並不在模型上畫出這條（tiáo）線，因此（cǐ）可以不選；也可以選取接近根線的其他（tā）平行直線代替根線（如退刀槽底線（xiàn）），再在（zài）“根線偏（piān）置（zhì）”中進行設置。

    （3）深度選項：有兩個選項，分別代表設置根線位置的兩種方法。一種（zhǒng）是直接選擇根線，另一用“深（shēn）度和角度”來設置。如果在（2）中選取了根線，即第一種方法，此時該選項取“根線”即可；如果（2）中沒有選擇根線，就必須（xū）用“深度與角（jiǎo）度（dù）”進行設置（zhì）。深度即螺紋牙深（為單邊量），根據螺紋標準獲得；角度又叫螺紋角，是螺紋根線的矢量角，即螺紋加工（gōng）時走（zǒu）刀方向與工作坐標（biāo）係WCS 的XC 軸（也是加工坐（zuò）標係MCS 的ZM 軸）正方向的夾角。設置該角度，可以加工不（bú）同錐度螺（luó）紋：加工直螺紋時，取180°如果是錐螺紋，則用180°半錐角獲得。

     （4）起始偏（piān）置與終止偏置：螺紋加工中的升速段和降速段設置。該（gāi）段是螺紋加工過程（chéng）中為保證軸的（de）轉速和刀（dāo）具的進給均為穩定勻（yún）速而設置的（de）非加工段（duàn），是切入切（qiē）出的超越長度。設（shè）置偏置將調整螺紋加（jiā）工的長度，正偏置加長（zhǎng）螺紋，負偏置縮短螺紋（wén）。一般情況下，零件有退刀（dāo）槽時（shí），偏置取正，可保證螺（luó）紋的（de）有效長度；零件無（wú）退（tuì）刀槽時（shí），終止偏置取負，可控製退（tuì）尾。

    （5）頂線偏置與根線偏置：設置實際加工螺紋的牙（yá）頂與牙底位置與（yǔ）所選取的（de）頂線與根線的差值（半徑距離）。對於頂線，如果選取了螺紋的外圓柱母線，則頂線偏置值為零。對於根線，如果選取了替代（dài）根（gēn）線，那（nà）麽（me）根線偏置為替代線半徑與牙底半徑的差值；如果根線位置是用“深度和角度”來設置的，則根線偏置為零。

    （6）切削（xuē）深度（dù）：該設置用於控製螺紋加工時每刀切（qiē）削深度，共有三個選項，分別（bié）是“恒定”、“單個的”和“%剩餘”。一般情況下方牙螺紋或梯形螺（luó）紋取“恒定”，使（shǐ）每次切削深度（dù）一（yī）致（zhì）或接近；選擇“單個（gè）的”時會拉開一個表格，用於手工（gōng）單（dān）獨設置每次切深；“%剩餘（yú）”用於一般的三角形（xíng）螺紋加工，隨著切削的深入，程（chéng）序能夠（gòu）逐（zhú）刀減（jiǎn）少背（bèi）吃刀量，使切削（xuē）過程中每一刀的實（shí）際負荷大致接近，有利於（yú）保證螺紋加工（gōng）質量。

    （7）其他設置：主要是螺紋頭數及切削參數的設置。默認螺紋為單頭（tóu）螺紋，如果是雙頭螺紋，可在“螺紋頭數”中修改。切削參數設計（jì）時要注意主軸轉速和刀（dāo）具進給的關係，特別是加工的螺（luó）紋導（dǎo）程較大時，應適當降低（dī）主（zhǔ）軸轉速，避（bì）免因主軸轉速過高而導致的刀具進給速度過快（kuài），從而影響到（dào）加工（gōng）質量。以上是（shì）UG NX8.5 中創建螺（luó）紋加工操作時與螺紋線有關的主要參數的意義及設置方法（fǎ），設置完成後再添加非切削移動參數、主軸轉速等（děng）輔助（zhù）參數，單擊“生成軌跡”可形（xíng）成螺紋加工的刀具軌跡，並可在UG 中仿真加工過程。如（rú）圖3 為根據上（shàng）述的設置完成的外螺紋加工結果實（shí）例。

     圖3 螺紋加工軌跡（jì）及仿真（zhēn）加工結果

      3 結（jié）束語

      螺紋零件的建模是自動編程的基（jī）礎，在UG8.5 數控車削（xuē）中為了（le）使螺紋參（cān）數與標準螺紋（wén）更相近，建模時盡量選擇符號螺（luó）紋，並在加工操作的創建中嚴格（gé）按照各參數的意義進行設置。用（yòng）UG 數控（kòng）車床自動編程生成（chéng）的螺（luó）紋加工程（chéng）序中螺紋加工用（yòng）基本指令完成，代替了手工編寫基本指令的繁瑣過程，如果用於加工錐螺紋，隻（zhī）須正確建（jiàn）模並按照上述要點進行恰當的設置，就可以自動生成加工程序，省去了許多繁雜（zá）的計算。