1概述   

      隨著數控技（jì）術的發展, 螺紋加工從攻絲向銑螺紋方向發展。銑螺紋有著攻絲不可比擬的優點: 螺紋精度和表（biǎo）麵粗糙度明顯優於攻絲; 加工範圍廣,一把刀可以加（jiā）工不（bú）同規格的螺紋, 節省了昂貴的專用刀具費用; 良好的排屑條（tiáo）件等（děng）。目（mù）前, 由於數控機床不附帶銑削錐螺紋的程序, 且銑削錐螺紋各路徑段的空間位置（zhì）和進給速（sù）度控製的計（jì）算（suàn）複雜, 從而限製了錐螺（luó）紋銑削工藝方法的應用。本文對內錐螺紋銑削路（lù）徑和各路徑的速度進行了詳細分析, 為精煉（liàn）程（chéng）序及編製內銑削錐螺紋子程序提供了依據。

      2 錐螺紋的切（qiē）削路徑分析

      銑錐螺紋有以下兩種切削路徑:

      ( 1) 從螺紋頂（dǐng）部向螺紋（wén）底部。此方式適用於排屑條件好的通孔, 其切削路徑是快速定位到螺紋孔中心; 快進（jìn）到安全距離加1/4 空間（jiān）切入圓弧高度; 工進到1/4 空間切入圓弧（hú）起點; 沿切入圓弧（hú）工進到（dào）螺紋頂部大徑; 沿錐螺旋線加工到孔深; 沿1/4 空間切入圓弧切出; 快退到孔中心; 返回到返回平麵。

      ( 2) 從螺紋底部向螺紋頂部。此方式適用於盲孔, 其切削路徑是快（kuài）速定位（wèi）到螺紋孔中心; 快進到小端1/4 空間切入圓弧起始深度; 工進（jìn）到底部1/4 空間切入圓弧起點; 沿切入（rù）圓弧工進到錐螺紋的底部大徑; 沿錐螺旋線（xiàn）加工到（dào）安全距離; 沿1/4 空間切入圓（yuán）弧切出; 快退到孔中心; 返回到返回平麵。其中, 由於頂部和底部螺紋（wén）大徑、1/4 空間切入切出圓弧段和錐螺（luó）旋（xuán）線路徑段較（jiào）複雜而需要分（fèn）析。

      2.1 頂部和底部螺紋大徑的（de）確定

      刀具中心（xīn）軌跡見圖1。在加工錐螺紋時, 已知下列參數: 基麵上的螺紋大徑DIATH( 半（bàn）徑RAD) 、基麵絕對坐標BASP、螺距PIT、楔度TPM、安全距離SDIS( 工進（jìn）開始到基麵的距離) 、螺紋深（shēn）度的絕對坐標DP( 或相（xiàng）對基麵的距離DPR) 。由於SDIS 到DP的（de）距離不一定是（shì）螺距PIT 的整數倍, 所以要先取整, 從而得到取整後（hòu）的安全距離, 其參數（shù）關係如下:

      SDIS=SDIS+’[TRUNC(BASP+SDIS- DP) /PIT]+1+×PIT- ABS(BASP+SDIS- DP)

      式中:

      TRUNC—取整函數;

      ABS—取絕對值函數。

      這樣（yàng）, 頂部（bù）切入切（qiē）出點的（de）螺紋大徑為:

      RADB=RAD+TPM×ABS(SDIS)

      底（dǐ）部切入切出點的螺（luó）紋大徑為:

      RADS=RAD- TPM×ABS(BASP- DP)

      2.2 1/4 空間切向切入切出圓（yuán）弧的確定在切入工（gōng）件時, 若采用垂直切入方式不但切削力陡升, 而且會在切削表麵遺留刀（dāo）痕, 影響工件表麵粗糙度; 采用圓弧切向切入切出工件會很好地解決這個問題。采用1/4 空間切向切入切出圓弧, 所需要確定的是刀具中心沿空間圓弧運動的起（qǐ）點和（hé）終點的X、Y、Z 坐標, 以及圓弧半徑。

      按下列參數關係可得（dé）到頂部和底（dǐ）部刀具中心（xīn）的切入（rù）切出空間圓弧（hú）的參數關係。頂（dǐng）部切入切（qiē）出空間圓（yuán）弧:

      圓弧半徑                  HRDB=(RADB-WR) / 2

      圓弧起點和終點的高度差

                           HH4B=PIT/4×(WR+HRDB) /RADB

      圓弧起（qǐ）點坐標                          X=CPA+RADB-WR- HRDB

                Y=CPO+HRDB

                Z=BASP+SDIS+HH4B

      圓弧終點坐標                             X=CPA+RADB-WR

       Y=CPOB

      Z=BASP+SDIS

      底部切入切出空間圓（yuán）弧:

      圓弧半徑                                 RDS=(RADS-WR) /2

      圓弧起點和終點的（de）高度差

                                            HH4S=PIT/4×(WR+HRDS) /RADS

      圓弧起點（diǎn）坐標                        X=CPA+RADS-WR- HRDS

                                              Y=CPO+HRDS

 Z=DP- PIT/4×(WR+HRDS) /RADS

      圓弧（hú）終點坐標                          X=CPA+RADS-WR

             Y=CPO Z=DP

      2.3 錐螺（luó）旋線路徑段

      由於數（shù）控係統（tǒng）中不提供錐螺旋線的插補指令,因此錐螺旋線路徑段隻能由長度很（hěn）小的直線或者圓弧來逼近。而在同等長度條件下, 直線逼近的誤差較圓弧逼近的誤差大。如果在同等條件下達到工件的精度（dù）要求, 直線逼近所需（xū）的直線段就會很（hěn）多,在機床控製係統計算速度受限製的情況下, 機床運動（dòng）有時會發生抖動。在此介紹的是采用空間圓弧逼近錐螺旋線的方（fāng）法。

      在SINUMERIK 840D 中, 關於圓弧運（yùn）動有一個指令叫中間點圓弧。它（tā）隻（zhī）需（xū）指明（míng）圓弧終點及起點與終點之間的（de）一個中間點, 而不需要通過I、J、K 等參數指明圓弧的圓心位置, 並（bìng）且該指令可以實現空間圓弧運動（dòng）。

      隨（suí）著（zhe）刀具中心沿螺（luó）旋線運動, 刀具沿圓周經過一（yī）定的角度INIA。此時, 刀具中心（xīn）距螺孔中心的距離RB、刀具中心點的空間坐標X、Y、Z 均在變化, 其參數關係（xì）為:

      ( 1) 從螺紋頂部向螺（luó）紋底部

      RB=RADB-WR- ABS(PIT/360×INIA×TPM)

      X=CPA+RB×COS(INIA)

      Y=CPO+RB×SIN(INIA)

      Z=BASP+SDIS- ABS(PIT/360×INIA)

      ( 2) 從螺紋底部向螺紋頂部

      RS=RADS-WR+ABS(PIT/360×INIA×TPM)

      X=CPA+RS×COS(INIA)

      Y=CPO+RS×SIN(INIA)

      Z=DP+ABS(PIT/360×INIA)

      這樣, 每取兩個點就可完成一個CIP 空（kōng）間圓弧。采用CIP 空間圓弧比直線更能提高逼近的精度, 有效地（dì）提高了螺紋的精度和質量。

      3 切削速度控製

      由於刀具中心軌跡的曲率（lǜ）半徑在不斷地變化,為保持刀具切削刃部的切削速度( FFR) 恒（héng）定, 刀具中心的（de）進給速度（dù）應該隨之（zhī）變化（huà）, 其參數關係（xì）為（wéi）:

       式（shì）中:

      Ftc—刀具切削刃部的進給（gěi）速度;

      Rtc—刀具中心軌跡的曲（qǔ）率（lǜ）半徑; WR—刀具（jù）半徑;

      FFR—給定的進給速度。

      4 程序設計參考的因素

      設計程序時要考慮以下因素:

       ( 1) 程序（xù）的通用性。可將程序設計成可傳遞參數的通用子程序, 這樣, 可（kě）以像調用標準循環一樣調用;

      ( 2) 程序應根據給定參數及上述參數（shù）關係自行求解螺紋頂部和底部大徑、各定位空（kōng）間點、空間切向切入切出（chū）圓弧的定位尺寸、各路徑段的進給速度、根據給定（dìng）參數可選擇從裏向外或從外向裏（lǐ）銑削;

      ( 3) 角度INIA 的處理。順時（shí）針銑削時INIA 是負向增加, 即INIA=INIA- 角度增量; 逆（nì）時針銑削（xuē）時INIA是正向增大, 即INIA=INIA+角度增量。

      5 結論

      通過對內錐螺紋在（zài）數（shù）控機床上銑削加工的各路徑段位（wèi）置及速度參數關係（xì）的分析, 建立了（le）銑削內錐螺紋的加工過（guò）程參數化的子程序（xù）, 該加工程序不僅適應各種規格的內錐螺（luó）紋的數控銑削加工, 而且解決了內（nèi）錐螺紋（wén）在數控機床上加工的程序問題, 為普及內錐螺紋的數控銑削加工提供先決條件。