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1、螺旋往复槽的宏程序编程与加工螺旋往复槽的宏程序编程与加工 2009-06-14 12:48:24 作者：长春职业技术学院 王敬艳 来源：智造网助力中国制造业创新 这是一篇应用宏程序加工的实际应用文章。作者从加工的原理、方法及工艺参数设置等方面进行了较为详细的介绍，并给出了加工程序。文中所介绍的加工及编程方法有一定的实用价值。 对于螺旋槽零件的加工，可以在四轴加工中心上，用 A 轴和 X 轴的联动进行铣削。在如图 1 所示的螺旋往复槽筒零件中，其两段旋向相反的螺旋槽可以用上述方法加工，但两段螺旋槽连接处的圆弧部分，却是加工的难点。这里介绍一种用宏程序编程的方法，可以巧妙的解决这个难题，编写的加工
2、程序简短，而且加工精度也很高。图 1 螺旋往复槽筒图 1 所示中的螺旋往复槽筒零件，材料为 38CrMoAI。该零件上需要加工出往复螺旋槽，槽与滑块配合，当螺旋往复槽筒旋转时，滑块产生左右往复运动。两条螺旋槽连接处用圆弧连接。为了便于说明问题，我们以加工宽 5mm 的一条螺旋往复槽为例，零件图如图 2 所示。图 2 螺旋往复槽筒零件图我们以槽底直径 50mm 的圆为基圆，然后沿两条螺旋线交叉处的素线(图中所示圆柱面的背面中线)展开，如图 3 所示。基圆直径为 50mm，展开后对应的 Y 轴长度为 157mm，即基圆周长。以中心 O 为起刀点，铣刀旋转，在 Z 轴方向(机床主轴的上下方向)向工件
3、进给 1mm，切进工件。然后 A 轴正方向旋转进给，同时铣刀向 X 正方向作进给运动(向右进给)，开始加工螺旋槽。图 3 螺旋往复槽筒零件展开图螺旋槽的螺距为 62mm，A 轴、X 轴的进给速度和坐标值的计算方法为：当 A 轴旋转一周 360时，铣刀在 X 轴方向进给一个螺距 62mm。这样工件旋从 O 点转到 A 点(螺旋线的终点亦即圆弧的起点)，如果已知角AO1B=54.32，则 A 点的 A 轴坐标值为：如果不知道AO1B 的角度，而是知道 A 点对应于 Y 轴的坐标：Yn=66.69mm，如图3 所示，Y 轴坐标转换为 A 轴坐标的计算方法如下：那么从 O 点至 A 点的角度值为：A=
4、360+180+152.84=692.84因此，A 点的 X 轴和 A 轴坐标为：A(X124.434,A692.84)，即当 A 轴旋转了 692.84，X 轴正向移动了 124.434 mm。当 A 轴连续旋转，按同样方法，得到其他点的坐标：B(X124.434,A747.16)，C(X-124.434,A2132.84)，D(X-124.434,A2187.16)。这样旋转整 8 周即 2880，回到 O 点，完成一个深 1mm 的螺旋往复槽的加工。可以利用子程序的方法，调用子程序 4 次，即可加工出 4mm 深的槽。下面介绍圆弧段宏程序的编程方法。如图 4 所示，A 点至 B 点为半径
5、为 27.7mm 的一段圆弧，P 为圆弧上任意一点，角度 (顺时针方向为负，逆时针方向为正)。那么 P 点的参数方程为：式中， 为参数。图 4 圆的参数方程及建模根据图中可知， ;由于 ，将 转换为 A 轴坐标值：所以 P 点的参数方程为：在华中数控系统的宏程序中，三角函数的角度要用弧度表示，因此，角度 值转换为弧度为： 。机床采用附加第四轴(A 轴)的立式铣床或立式加工中心，数控系统为华中(HNC21/22M)系统。零件右端用 A 轴上的自动定心三爪卡盘夹紧，左端用顶尖顶紧。以工件外表面中心点为 X、Y、Z 原点，建立工件坐标系 G55。采用直径为 5 mm 的键槽铣刀，槽深为 4mm。设置
6、参数：#1=27.7，圆弧半径;#2=-27.16，圆弧起始角度;#3=27.16，圆弧终止角度。加工程序如下：主程序O1000%1001G40 G49 G94;(初始化)G90 G55;绝对值编程，设定 G55 坐标系)G00 A10;(A 轴快速回位)G91 G28 A0;(A 轴回零)G90 G00 X0 Y0;(X、Y 至工件坐标原点 O 点)M03 S1000;(主轴旋转)G43 G00 Z50 H1;(长度补偿，Z 向至工件上表面 50 高)M08;(切削液开)G00 Z10;(快速下刀)G01 Z0 F100 ;(下刀至工件上表面)M98 P1002 L4 ;(调用子程序)G90
7、 G00 Z50 M09;(快速提刀，切削液关)G49;(取消刀具长度补偿)M05;(主轴停止)M02;(程序结束子程序%1002G91 G01 Z-1 F100;(下刀吃深 1mm)G90 G01 X124.434 A692.84 F100 ;(加工从 OA 螺旋线)#1=27.7;(圆弧半径)#2=-27.16;(圆弧初始角)#3=27.16;(圆弧终止角)WHILE #2 LT #3 ;(循环语句)#4=99.377+#1*COS#2*PI/180 ;(P 点的 X 轴坐标值)#5=720+2.292*#1*SIN#2*PI/180 ;(P 点的 A 轴坐标值)G01 X#4 A#5 F
8、100;(拟合右圆弧曲线)#2=#2+0.1;(变量增加 0.1)ENDW ;(循环指令结束)G01 X124.434 A747.16 ;(到 B 点)G01 X-124.434 A2132.84;(加工从 BC 螺旋线)#11=27.7;(圆弧半径)#12=-27.16;(圆弧初始角)#13=27.16;(圆弧终止角)WHILE #12 LT #13 ;(循环语句)#14=-99.377-#11*COS#12*PI/180 ;(左端圆弧上任意一点的 X 坐标值)#15=2160+2.292*#11*SIN#12*PI/180;(左端圆弧上任意一点的 A 坐标值)G01 X#14 A#15 F
9、100;(拟合左圆弧曲线)#12=#12+0.1;(变量增加 0.1)ENDW;(循环语句结束)G01 X-124.434 A2187.16;(到 D 点)G01 X0 A2880;(加工从 DO 螺旋线(循环一周完成)G91 G00 Z20;(提刀 20)G90 G00 A10;(A 轴快速移动)G91 G28 A0;(A 轴回零)G91 G00 Z-10 ;(快速下刀 10mm)G01 Z-10 F100;(G01 下刀 10mm，至已加工表面)M99;(子程序结束)在子程序中，由于华中系统 A 轴的最大值为 9999，所以每当完成一个工作循环后(A轴进给 2880)，使 A 轴回零，这样
10、即使调用子程序多次，A 轴的数值也不会超过最大限制值，并且每次回零，还可以消除误差，提高加工精度。多线矩形螺纹的加工方法浅谈多线矩形螺纹的加工方法浅谈时间：2009-04-14 05:09:28 来源： 作者：秦琪 1 徐荷莲 2对于螺距精度要求不高的 多线矩形 螺纹我们可以考虑 在普通车床上完成，但螺纹精度较高时，则必须要在数控车床上来实现。数控机床除了具备加工精度高的特点外，还有生产效率高、产品质量稳定、适合复杂形面加工等特点。随着数控技术的发展，原来的普通机械加工工序越来越多的被数控加工所代替。 多线螺纹具有在轴向和圆周上等距分布的特点。 在普通车床上加工多线螺纹，常采用轴向分线法和圆周
11、分线法。 轴向分线法是指当 第一条螺旋线加工完毕后，丝杠螺母保持接通，将刀架纵向前移（或后移）一个螺距后加工第二条螺旋线、第三条螺旋线对于一般精度的多线螺纹常采用此法。普通车床加工时主要是利用小滑板刻度确定直线移动量。该方法缺点主要体现在：一是小滑板刻度的准确性和小滑板丝杠间隙的影响；再者就是当螺距并非刻度对应移动量的整数倍时所存在的主观估计误差。因而对于一般精度的单件加工比较适合，而且在加工前的准备工作也比较费事。精度要求不高，单件工件的加工，这种方法的主要缺点是在分线过程中操作者是人为去分刀的，所以难免会产生分线误差，在利用百分表和量块分线法中，虽然其分线精度能好一些，但是其准备工作繁琐，
12、加工效率低，在复杂时容易产生错误。 圆周分线法在普通车床上加工时，主要是指车好一条螺旋线后，脱开主轴与丝杠之间的传动联系，使主轴旋转一个角度（= 360/线数）然后再恢复主轴与丝杠之间的传动联系，在进行下一个螺旋线的车削。具体加工的办法有，利用三爪自定心卡盘，四爪单动卡盘分线，以及利用交换齿轮分线和用多孔拨盘分线法。三爪自定心卡盘只适合三头螺纹的分线，四爪单动卡盘适合双线和四头螺纹的分线，而交换齿轮分线法只有当车床交换齿轮齿数是螺纹线数的的整数倍时才可以。所以说这两种方法都有其局限性，而且其分线精度不高。多孔拨盘分线法虽然其加工精度和加工性能比前面两种方法较好，但其需要购买多孔拨盘，而且准备工
13、作多，加工效率低。加工成本高。 以上是采用加工多线螺纹的方法，其加工过程均比较麻烦，而且主轴转速又受到螺纹导称的限制，其切削速度无法得到提高，加之螺纹在分线过程中容易出现误差，使车出的多线螺纹的螺距不相等，则会直接影响到内外螺纹之间的配合性能，增加不必要的磨损，降低其使用寿命。 多线矩形螺纹在数控车床上的加工，虽然其加工原理相同，都是采用轴向分线法和圆周分线法。但是数控机床是通过程序指令确定加工过程，可以快速动作准确定位，而且其主轴转速可以比普通机床提高3-5 倍，实行高速螺纹切削，从而提高了加工效率，消除了普通机床上切削效率低的难题。数控机床又具有准确定位径向分头的功能，无论是采用轴向分线法
14、还是圆周分线法，数控机都床会在程序的控制下实现准确分线，尽而僻免了普通机床分头不准确的问题。也省去了在普通机床上加工所需的繁琐的辅助工具。通过比较可知数控车床在加工多线螺纹时比普通车床效率高出 5-10 倍，同时也减轻了操作者的劳动强度。降低了生产成本，提高了生产量，而且即使复杂的多线螺纹也不容易出现错误。此外，还可以通过编制程序实现粗，精加工的一次完成。可见，采用数控机床多线螺纹是普通机床所无法超越的。 通过数控机床加工多线螺纹，不管是生产效率还是加工精度都要好于普通机床的加工。对于中小批量多线螺纹的加工，数控机床当是首选设备。梯形螺纹加工数控资源-写写 2009-11-15 14:30 阅
15、读 88 评论 0 字号： 大 中 小 梯形螺纹基本知识1）梯形螺纹车刀角度，如图 4.1 所示。2）梯形螺纹切削方法:在数控车床上加工螺纹的方法有直进法、斜进法、左右进刀法。如图 4.2 所示。图 4.1 车刀角度（a）直进法 （b）左右切削法 （c）斜进法图 4.2 梯形螺纹车削b）梯形螺纹刀的安装车刀主切削刃必须与工件轴线等高或略高。刀尖的角平分线应垂直于工件轴线，应用角度样板找正装夹，以免产生螺纹半角误差。螺纹刀杆伸出不能太长，以免产生震动。c）梯形螺纹参数计算公式1）表 4.1 外梯形螺纹表 4.1 梯形螺纹的计算式及其参数值 名称代号计算公式及参数值/mm牙顶间隙ac0.25、0.
16、5、1大径d公称直径中径d2d2=d-0.5P小径d3d3=d-2h3牙高h3 h3=0.5P+ac牙顶宽aa=0.366P牙槽底宽ww=0.366P-0.5362）三针测量表 4.2测量时，把三根量针放置在螺纹两侧相对应的螺旋槽内，用千分尺量出两边量针顶点之间的距离M。根据 M 值可以计算出螺纹中径的实际尺寸。三针测量时，M 值和中径的计算公式见表 4.2。表 4.2 三针测量表螺纹牙型角M 值计算公式量针直径(dD)最大值最佳值最小值 300 梯形螺纹M=d2+4.864dD-1.866P 0.656P0.518P0.486P测量时要注意：一是三针测量用的量针直径(dD)不能太大，如果太大，则量针横截面与螺纹牙侧不相切，无法量得中径的实际尺寸；二是量针也不能太小，如果太小，则量针陷入牙槽中，其顶点低于螺纹牙顶而无法测量。d）注意事项1）车梯形螺纹时进给倍率和主轴倍率无效（固定 100%）。2）不要使用恒
