子（zǐ）程序在螺紋銑削中的應用
2018-3-2 來源：總後（hòu）勤部建築工程（chéng）研究所 作者：張力 張少飛
摘要：本文（wén）就（jiù）數控加工中心的螺紋銑（xǐ）削進行了係統地總結。程序簡單易懂、套（tào）用方便。
1. 單齒和多齒螺紋銑刀加工螺紋
銑（xǐ）削螺紋的刀具叫螺紋銑刀，根據刀具工作部分的形狀，它（tā）一般分單齒螺紋銑刀和多齒螺紋銑刀。隻要直徑合適，多齒螺紋（wén）銑刀既可以銑（xǐ）削（xuē）和它螺距相同的內、外螺（luó）紋，也可以銑削左、右旋方向不同的螺紋；而單齒螺紋（wén）銑刀，則不受螺距和螺紋大小的局限（xiàn），也就是說（shuō）理（lǐ）論上它可以（yǐ）銑削比自身直徑大的任何內、外（wài）和左、右旋（xuán）向的螺紋。但實際（jì）上無論單齒（chǐ）螺（luó）紋銑刀還是多齒螺紋銑刀，都盡量要選擇比銑削的螺紋孔徑大些的，這樣的刀具有利於加工時的弧線進（jìn）刀和退（tuì）刀，道理和孔（kǒng）的銑削一樣。
螺紋銑刀還分為整體合金磨成和裝（zhuāng）刀片回轉式（shì）兩種，它們各有（yǒu）各的優勢和特點。實際使用（yòng）時，可以根據（jù）零件的批量大小、材質、孔（kǒng）的形狀大小以及圖樣中對零件螺紋（wén）表麵質量的要求進行選擇。一般來說多齒的螺絲銑刀（dāo）效率高，加（jiā）工的螺紋表麵粗糙（cāo）度稍微好些（xiē）；而（ér）單（dān）齒的（de）螺紋銑刀有通用性好、投入成本低等特點。
2. 螺紋銑（xǐ）削（xuē）的（de）原理
螺紋（wén）銑刀銑削螺紋是（shì）建立在螺旋式下刀方法基礎上（shàng）的加工方式（shì），設備（bèi）必須是有三（sān）軸聯動功能的數控銑床。銑（xǐ）螺紋的原理為螺紋銑刀每繞孔或軸銑一周，刀具在Z軸方向上同時運動一個導程（chéng）（即一般所說的一個螺距P）。
3. 銑（xǐ）削螺（luó）紋前的注意事項
（1）批（pī）量大的零件，優先考慮選多齒螺紋銑刀，最好（hǎo）是適合（hé）所加工零件材質的、裝刀片的多齒螺紋銑刀，這樣效率高、互換性好。
（2）銑刀直徑最好選比被加工螺紋（wén）孔徑小5mm以上的，這樣加工時，有利於安（ān）全進刀和退刀。
（3）盡量提前模擬空試調程（chéng）序，由於螺紋刀具一（yī）般比較昂貴，所以一定要小心（xīn）。
（4）螺紋銑刀的刀具（jù）長度和直（zhí）徑一定要測（cè）量（liàng）準確，記入刀補裏。這樣一旦螺紋加工一半刀具損壞時，隻（zhī）要重新換（huàn）成相（xiàng）同規格的刀（dāo）具，再次測量準確刀具（jù）長度和直徑，重新記入刀補裏，就（jiù）可以重新從頭銑削加工了（le）一半的螺紋，一般不會亂牙。
（5）螺紋（wén）銑刀銑出來的螺紋，用螺紋規或者和它（tā）相配合的螺塞、螺栓來（lái）檢驗是否合格。螺紋的鬆緊可以通過（guò）調整刀具表裏的半徑補償很容易地實現。
（6）為了提高銑（xǐ）削螺紋的效率，多（duō）齒螺（luó）紋銑刀一（yī）般從孔上方Z向快進到孔表麵以下2個螺距以上，才開始側向螺旋進刀，具體要看零件材質和硬度以及刀具的剛性表現。
4. 用固定的子程（chéng）序樣式，通過循環調用加工
利用OKUMA數控係統自己編了一個在該係統加（jiā）工中心上通用（yòng）的銑削（xuē）螺紋的子（zǐ）程序，稱其為“螺（luó）紋傻瓜程序”，已經（jīng）使用（yòng）了好幾年，經過實際檢驗和多（duō）次完善（shàn），在（zài）該係統的（de）數控銑床和加工中心上可以放心使用。子程序格式和內容（róng）如下：
以上為子程序（xù）（O15）。現在解釋一下程序中出現（xiàn）的幾個變量，為便於理解以銑削（xuē）M65×2、深度11mm的螺紋孔為例，講解子程序調用。
圖 1 所 示 為（wéi） M 6 5 × 2 的 螺紋 孔 ，φ 6 5 m m 為 螺 紋 大 徑 ，φ 63mm為螺紋底孔，此螺（luó）紋孔螺距為P=2mm，零件材質為鋁合金。選（xuǎn）擇回（huí）轉（zhuǎn）直徑為21mm的10齒（chǐ）刀片式的（de）矩形螺紋銑刀（dāo），螺距為2mm，可知刀片可同時參加工作的（de）切削刃長為20mm。圖2所示為圖（tú）1的編程示意圖，用這個圖來分析子程序的語句。
現在就以上程序解（jiě）釋幾點：
（1）在OKUMA係統中，變量符號為VC，VC1表示變量1，和FUNAC等數控係統稍微有點不同，但僅僅是表示方法（fǎ）不一樣，道理一樣。
（2）N600 VC1=－8 表（biǎo）示刀尖不是從外部開（kāi）始螺旋下刀（dāo）的，考慮到零件材質（zhì）為鋁合金，刀片有效尺寸為20mm，長切削（xuē）刃，所以從孔內8m m深開始（shǐ）螺（luó）旋下刀，等於螺紋銑刀初次是4個刃開始同時切削工作，如果刀具選擇合適，甚至可以（yǐ）考（kǎo）慮下刀再深些，刀具螺旋進給旋轉一圈就可以完成（chéng）螺紋的加工。
（ 3 ） N 6 0 0 V C 3 = V C 1 －0.468，表示圖2中刀具從A1點弧線切入到水平B點時Z坐標的值。切記，此處一般很容易理解成（chéng）V C1－0.5，實際上是小於（yú）2/4=0.5（ 其 中 2 實 際 表 示 螺 距 ） 。 隻要 求 出 或 作 圖 得 出 O A 1 與 Y 軸夾（jiá）角，這裏夾角是θ =5.81°，0.5×5.81/90=0.468。所以當孔大小不同或者（zhě）A1點坐標位置不同時，主程序和子程序中（zhōng）表示此值的部分都要重新計算，然後重（chóng）新輸入。
（4）N800 VC4=23，把螺紋銑刀的半徑輸入到偏置參數H23中，實際使用時自己可以（yǐ）根據情況更（gèng）改此值，隻要和刀補號（hào）碼一致（zhì）就可以了。
（5）N900 VC10=240，這個也可以根據螺栓的表麵粗糙度和刀具的剛性來適當地增減（jiǎn），當然它和主軸轉速也有（yǒu）正比關係。
（6）VC11和VC12分別應該賦予要加工螺紋孔的X、Y坐標值，有正負之分。
（7）N1200 VC13=65/2，這裏一定要輸入（rù）螺紋大徑的一半。
（8）子（zǐ）程序中N1段（duàn），表示刀具從孔中（zhōng）心點（diǎn）工進移（yí）動到A1點，同時帶上刀具偏置，此（cǐ）處數值為3，可以通過觀察圖2理解，它等於螺距加1，當螺距不同時，這個值可（kě）不同（這個點設
在螺紋孔內部即可）A1點的X和Y的坐標（biāo）值就是X=V C11+3、Y=VC12+VC13－3。
（9）子程序中N2段，表示刀具從A1點順時針以弧線切入到螺紋水平點（diǎn）B。
（10）子程序中N3段，表示刀具從（cóng）B點（diǎn）順（shùn）時針銑一圈（quān）同時坐（zuò）標下降1個螺距值，此處（chù）為2，用增量G91編程。
（11）子程（chéng）序中N4段，表示刀具此時的Z坐標值。
（12）子程序中N5段，表示邏輯判斷，當Z坐標值未到最終（zhōng）下刀（dāo）位置時繼續循環加（jiā）工螺紋，直到刀尖到達的（de）位置不低於主程序設定的VC2=－11.5值。
（13）子程（chéng）序中（zhōng）N6段，表示刀尖Z坐標達到設定值後刀具以弧線退出螺紋表麵，即從B點移動到A2點同時Z坐標再次切入0.468mm。
（14）子程序中N7段，表示去掉刀偏刀具移動到螺紋（wén）孔中心。
（15）子程序中N8段（duàn），表示刀具快速移出孔，抬到安全位置準備下個孔的加工。
通過以上較為詳細的例子（zǐ），不難理解螺紋銑削的整個過（guò）程。那（nà）麽下麵（miàn）再舉個相對比較複雜和實用的加工案例。有了子（zǐ）程（chéng）序後，編起來就簡單多了。零件名稱為閥體，零件材質為鑄鋼，螺紋銑刀為多齒刀片式，螺紋銑刀直徑為φ15mm，螺距P=1.5mm。
機床工作（zuò）台上擺放了6個零件，6個（gè）位置是這個零件不同的6 個麵。前麵鑽孔鏜孔和倒角的程序省略掉，僅摘出（chū）螺紋加工的部分，全盤考（kǎo）慮各方因素，在6個零件的每（měi）個位置建立了一個獨立的（de）坐標係（xì），如（rú）圖4中H1 H6所示，圖中要銑削螺紋（wén）的是M22和（hé）M27，螺距均為P=1.5mm。
以上鑽鏜孔程序略，銑螺紋孔程（chéng）序掃描如圖5所示的二維（wéi）碼可查看。
所有子程（chéng）序和主程（chéng）序至此結束。可以（yǐ）看出，程序中銑削了M22×1.5和M27×1.5兩種不同的螺紋尺寸，它們分布在不同的坐標係中，在零件不同位置上，螺紋深度也不相同，但是有了專門銑削螺紋的兩個子程序後（hòu），主程序則變得簡單（dān）明（míng）了，極易發現問題和更改參數值，雖然是（shì）一把螺紋銑刀通過一個刀具（jù）半（bàn）徑補償來（lái）銑削很多螺紋孔，但對個別孔
鬆、緊的特殊要求也能通過參數（shù）“VC13”單獨實現。
5. 結語
數控係統眾多，但其（qí）實都可以參照圖2的切削（xuē）路線，通過不同的係統變量的表（biǎo）達方式和應用計算，可得到需要的銑削螺紋程序。
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