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1、情境三 螺纹（面）数控加工程序的编制,情境描述 在数控车床上加工螺纹，编程指令有单行程螺纹切削指令G32、非整数导程螺纹切削指令G33、变导程螺纹且学指令G34、螺纹切削循环指令G92、螺纹切削符合循环指令G76. 本章主要介绍以下几方面的内容： 1.三角形螺纹加工的尺寸计算和切削用量的选择； 2.数控车床加工螺纹指令G32、G92和G76； 3.数控车床加工螺纹的程序编制。,任务十七 外圆柱螺纹面数控加工程序的编制,一、外圆柱螺纹面数控加工程序的编制项目任务书,见表17-1,表17-1项目任务书,二、学习导读 1.螺纹的牙型和螺纹的参数 牙型:沿螺纹轴线剖切的截面内，螺纹牙两侧边的夹角称为螺
2、纹的牙型。常见螺纹的牙型有三角形、梯形、锯齿形、矩形等。 牙型角:在螺纹牙型上相邻两牙侧间的夹角。普通螺纹的牙型角为60，英制螺纹牙型角为55，梯形螺纹牙型角为30。 公称直径(D/ d)：指螺纹大径的基本尺寸。螺纹大径(d或D)亦称外螺纹顶径或内螺纹底径。 螺纹小径（D1/ d1）亦称外螺纹底径或内螺纹顶径。 螺纹中径（D2/ d2）是一个假想圆柱的直径，该圆柱剖切面牙型的沟槽和凸起宽度相等。同规格的外螺纹中径和内螺纹中径尺寸相等。 螺距(P)是螺纹上相邻两牙在中径上对应点间的轴向距离。 导程( L)是一条螺旋线上相邻两牙在中径上对应点间的轴向距离。 理论牙型高度(h)是在螺纹牙型上牙顶到牙
3、底之间，垂直于螺纹轴线的距离。,2.螺纹加工尺寸分析 车削外螺纹时，零件材料因受车刀挤压而使外径胀大，因此实际切削时螺纹部分的零件外径应比螺纹的公称直径小0.2-0.4 mm。一般取d实=d-0.1P。在实际生产中，为计算方便，不考虑螺纹车刀的刀尖半径r的影响，一般取螺纹牙型高度h=0.65P，故螺纹实际小径dl实= d-2h = d-1.3P 。 由于车削螺纹时起始需要一个加速过程，结束前有一个减速过程，因此螺纹两端必须设置足够的升速进刀段1和减速退刀段2，如图17-1所示。实际生产中，一般取1=2-5mm，大螺距和高精度的螺纹取值大一些；2一般为退刀槽宽度值的一半左右，一般取2= 1-3m
4、m。若螺纹收尾处没有退刀槽时，收尾处的形状与 数控系统有关，一般按45退刀收尾。,图17-1,3.螺纹车削时进刀方法的选择 在数控车床上加工螺纹时的进刀方法通常有直进法、斜进法。当螺距P3 mm时，一般采用直进法(如图17-2a)；螺距P3 mm时，一般采用斜进法(如图17-2b)。,图17-2,4.切削用量的选用 1）主轴转速n 在数控车床上加工螺纹，主轴转速受数控系统、螺纹导程、刀具、零件尺寸和材料等多种因素的影响。不同的数控系统，有不同的推荐主轴转速范围。大多数经济型数控车床车削螺纹时，推荐主轴转速为 n1200/P-K,式中P一一零件的螺距，mm； K一一保险系数，一般取80； n一一
5、主轴转速，rpm 例如：加工M30 x2普通外螺纹时，主轴转速n=1 200/ P - K = (1 200/2 - 80)r/min=520 r/min。根据零件材料、刀具等因素可选取n=400500 r/min。 2）背吃刀量ap 车削螺纹时时应遵循背吃刀量递减的分配方式，即后一刀的背吃刀量不能超过前一刀背吃刀量，否则会因切削面积的增加、切削力过大而损坏刀具。但为了提高螺纹的表面粗糙度，用硬质合金螺纹车刀时，最后一刀的背吃刀量不能小于0.1 mm。常用螺纹加工走刀次数与分层切削余量可参阅表17-2。,表17-2 常用螺纹加工走刀次数与分层切削余量,3）进给量f 单线螺纹的进给量等于螺距，即
6、f=P； 多线螺纹的进给量等于导程，即f=L。 5.指令学习 (1)单行程螺纹切削指令G32 指令格式G32 X (U) Z（W） F ； 式中：X、Z螺纹编程终点的X、Z向坐标，mm，X为直径值。X省略时为圆柱螺纹切削，Z省略时为端面螺纹切削；X、Z均不省略时为锥螺纹切削； U、W螺纹编程终点相对编程起点的X、Z向坐标，mm，U为直径值； F螺纹导程，mm。 指令使用要点：G32进刀方式为直进式；螺纹切削时不能用主轴线速度恒定指令G96；切削斜角a在45以下的圆锥螺纹时，螺纹导程以Z方向指定。 使用G32指令可以加工固定导程的圆柱螺纹或圆锥螺纹，在进行螺纹切削应注意在两端设置足够的升速进刀段
7、1和降速退刀段2。,学习示例：试编写图17-3所示螺纹的加工程序。（螺纹导程4mm，升速进刀段1=3mm，降速退刀段2=1.5mm，假设只切一刀）。A点是螺纹加工的起点，B点是单行程螺纹切削指令G32的起点，c点是单行程螺纹切削指令G32的终点，D点是X向退刀的终点。AB采用G00进刀；BC采用G32车螺纹；CD采用G00 沿X方向退刀；DA采用G00沿 Z方向退刀。,图17-3 单行程圆柱螺纹切削指令G32, G00 U-60 G32 W-74.5 F4 G00 U60 W74.5 (2)螺纹切削循环指令G92 使用G32加工螺纹时需要多次进刀，程序较长，容易出错。为此数控车床一般均在数控系
8、统中设置了螺纹切削循环指令G92。 指令格式G92 X ( U ) _ Z ( W ) _ I( R) _ F_ 其中:X、Z螺纹终点的绝对坐标，mm； U、W螺纹终点的相对起点坐标，mm； F为螺纹导程，mm； I( R) 圆锥螺纹起点半径与终点半径的差值mm。其值的正负判断方法与G90相同，圆锥螺纹终点半径大于起点半径时I( R)为负值；圆锥螺纹终点半径小于起点半径时I( R)为正值。 对于圆柱螺纹I=0，该项可省略，故圆柱螺纹切削循环指令格式为G92 X ( U) _ Z ( W) _ F_。,G92指令用于单一循环加工螺纹，其循环路线与单一形状固定循环基本相同，如图17-4所示，循环路
9、径中除车削螺纹行程为进给运动（G01）外，其他行程(循环起点进刀、螺纹切削终点X方向退刀、Z方向退刀)均为快速运动（G00）。该指令是切削圆柱螺纹和圆锥螺纹时使用最多的螺纹切削指令。,图17-4 圆柱螺纹切削循环指令G92,图17-5 圆柱螺纹切削循环,学习示例：试编写图17-5所示圆柱螺纹的加工程序。（假设毛坯直径为30mm，每次切削深度为别为0.4 mm、0.3 mm、0.2 mm和0.1 mm） G00 X35 Z104 G92 X29.2 Z53 F1.5 X28.6 X28.2 X28.0 G00 X200 Z200 ,三、任务解析 1.螺纹加工相关尺寸与切削三要素数值的计算与确定
10、实际车削时外圆柱面的直径d实=d-0.1P=(30-0.12)mm=(30-0.2)mm = 29.8mm。 螺纹牙型高度h=0.65P=0.652 mm =1.3 mm。 螺纹实际小径d1实=d-1.3P = (30-1.32) mm =27.4 mm。升速进刀段和减速退刀段分别取1 =5 mm，2 =2 mm。 查表17 -2确定切削用量，本任务中双边切深为2.6 mm，根据表中第三列数值知：分五刀切削螺纹（面），切削余量（切深）分别为0.9 mm、0.6 mm、0.6 mm、0.4 mm和O.lmm。 主轴转速n1200/P-K=(1200/2-80)r/min=520r/min。 进给
11、量f=P=2mm。 2.加工工艺路线：装夹对刀设置编程原点O为零件右端面中心螺纹车削切深0.9mm（螺距为2mm）螺纹车削切深0.6mm螺纹车削切深0.6mm螺纹车削切深0.4mm螺纹车削切深0.1mm。 四、任务实施（零件加工工艺分析与编程） 1工装：采用三爪自定心卡盘夹紧零件的外圆周面。 2刀具选择：数控加工刀具见表17-3。,表17-3数控加工刀具卡片,3制作加工工艺卡 丝堵加工工步及切削用量见表17-4。,表17-4加工工艺卡,五、程序编制 丝堵数控加工程序(G32指令)清单见表17-5。,表17-5数控加工程序清单,丝堵数控加工程序(G92指令)清单见表17-6。,表17-6数控加工
12、程序清单,五、课堂巩固练习,任务十八 圆锥螺纹数控加工程序的编制,圆锥螺纹数控加工程序的编制任务书,见表18-1。,表18-1任务书,二、学习导读 (1)单行程螺纹切削指令G32 指令格式G32 X (U) Z（W） F ； 式中：X、Z螺纹编程终点的X、Z向坐标，mm，X为直径值, X、Z均不省略时为锥螺纹切削； U、W螺纹编程终点相对编程起点的X、Z向坐标，mm，U为直径值； F螺纹导程，mm。 学习示例：试编写图18-1所示圆锥螺纹的加工程序。（螺纹导程3.5mm，升速进刀段1=2mm，降速退刀段2=1mm，螺纹深2mm，每次切削深度为别为0.4 mm、0.3 mm、0.2 mm和0.1
13、 mm）。A点是螺纹加工的起点，B点是单行程螺纹切削指令G32的起点，C点是单行程螺纹切削指令G32的终点，D点是X向退刀的终点。AB采用G00进刀；BC采用G32车螺纹；CD采用G00 沿X方向退刀；DA采用G00沿 Z方向退刀。,图18-1单行程圆锥螺纹切削指令G32,（假设刀尖已到达A点） G00 X13.2 G32 X43.2 W-43 F3.5 G00 X50 W43 X12.6 G32 X42.6 W-43 F3.5,G00 X50 W43 X12.2 G32 X42.2 W-43 F3.5 G00 X50 W43 X12 G32 X42.2 W-43 F3.5 G00 X50 W
14、43 G00 U50 W50 (2)圆锥螺纹指令格式 G92 X(U)_ Z(W)_ I(R)_ F_ 其中:X、Z螺纹终点的绝对坐标，mm； U、W螺纹终点的相对起点坐标，mm； F螺纹导程，mm； I(R)圆锥螺纹起点半径与终点半径的差值mm.其值的正负判断方法与G90相同，圆锥螺纹终点半径大于起点半径时I( R)为负值；圆锥螺纹终点半径小于起点半径时I( R)为正值。,G92指令用于单一循环加工螺纹，其循环路线与单一形状固定循环基本相同，如图18-2所示，循环路径中除车削螺纹行程为进给运动（G01）外，其他行程(循环起点进刀、螺纹切削终点X方向退刀、Z方向退刀)均为快速运动（G00）。,
15、图18-2 圆锥螺纹切削循环指令G92,根据图18-3，由几何相似性计算螺纹循环加工中各点坐标，见表18-2。,表18-2 螺纹循环中各点坐标, G00 X80 Z62 G92 X47.4 Z12 I-20 F2 X47.0 G00 X200 Z200 三、任务解析 升速进刀段1=2mm，降速退刀段2=1mm， 1.螺纹加工相关尺寸与切削三要素数值的计算与确定 如图18-4所示，实际车削时的外圆锥面的直径d实=d-0.1P=( d -0.12)mm，螺纹大径小端为19.8 mm，螺纹大径大端为24.8 mm。,图18-4圆锥螺纹加工尺寸计算,螺纹牙型高度h实=0.65 x 2 mm=1.3mm
16、. 升速进刀段和减速退刀段分别取1=3 mm，2=2 mm,由几何相似性可得： A点坐标为（19.53，3），B点坐标为（25.31，-34）。 查表17 -2确定切削用量，本任务中双边切深为2.6 mm，根据表中第三列数值知：分五刀切削螺纹（面），切削余量（切深）分别为0.9 mm、0.6 mm、0.6 mm、0.4 mm和O.lmm。 主轴转速n1200/P-K=(1200/2-80)=520 r/min。 进给量F=P=2 mm。,当采用圆锥螺纹切削循环指令G92加工锥丝堵的锥螺纹时，根据图18-4，G92指令中的数R = 19.53/2-25.31/2=-2.9 mm。 2.确定加工路线：2.加工工艺路线：装夹对刀设置编程原点O为零件右端面中心螺纹车削切深0.9mm（螺距为2mm）螺纹车削切深0.6mm螺纹车削切深0.6mm螺纹车削切
