数控车削编程螺纹加工

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1、项项目目五五 螺螺纹纹的的加加工工数控车削编程与加工数控车削编程与加工项目五项目五 螺纹的加工螺纹的加工项项目目五五 螺螺纹纹的的加加工工项目任务项目任务粗精加工如图所示螺纹套零件，零件材料为45钢。图螺纹套项项目目五五 螺螺纹纹的的加加工工相关知识相关知识一、螺纹的基本要素和加工工艺一、螺纹的基本要素和加工工艺1.1.普通螺纹的基本要素普通螺纹的基本要素（1 1）牙型）牙型 沿螺纹轴线剖切时，螺纹牙齿轮廓的剖面形状称为牙型。螺纹的牙型有三角形、梯型、锯齿形等。不同的螺纹牙型，有不同的用途。（2 2）螺纹的直径（大径、小径、中径）螺纹的直径（大径、小径、中径） 与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相重合的

2、假想圆柱面的直径称为大径（内、外螺纹分别用D、d表示），也称为螺纹的公称直径。与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相重合的假想圆柱面的直径为小径（内、外螺纹分别用D1、d1表示）。其表达式为D1（d1）=D（d）-1.3P 。在大径与小径之间，其母线通过牙形构槽宽度和凸起宽度相等的假想圆柱面的直径称为中径，（内、外螺纹分别用D2、d2表示）。其表达式为D2（d2）=D（d）-0.6495P 。（3 3）线数（）线数（n n） 螺纹有单线和多线之分，沿一条螺旋线形成的螺纹为单线螺纹；沿轴向等距分布的两条或两条以上的螺旋线所形成的螺纹为多线螺纹。项项目目五五 螺螺纹纹的的加加工工（4 4）螺距（）螺距（P P

3、）和导程（）和导程（L L） 相邻两牙在中径线上对应两点之间的轴向距离称为螺距。同一螺旋线上相邻两牙在中径线上对应两点之间的轴向距离称为导程。导程与螺距的关系为L=nP（5 5）旋向）旋向 螺纹有右旋和左旋之分。按顺时针方向旋转时旋进的螺纹称为右旋螺纹，按逆时针方向旋转时旋进的螺纹称为左旋螺纹。2. 2. 螺纹切削加工的走刀次数和背吃刀量螺纹切削加工的走刀次数和背吃刀量 螺纹加工处于多刃切削，切削力大，需进行多次切削。常用螺纹加工走刀次数与分层切削用量参考表所示，加工时为防止切削力过大，可适当增加切削加工次数。相关知识相关知识项项目目五五 螺螺纹纹的的加加工工3.3.主轴转速和进给速度主轴转速

4、和进给速度 数控车床进行螺纹切削时是根据主轴上的位置编码器发出的脉冲信号，控制刀具进给运动形成螺旋线，主轴每转一转，刀具进给一个螺距，例如，切削螺距为2mm的螺纹，即主轴每转的刀具进给量为2mm，则刀具的进给速度f就是2mm/r，而车削工件时，我们常选择的刀具进给速度为左右。由此可以看出，螺纹切削时的刀具进给速度非常快，因此，螺纹切削时要选择较低的主轴转速，来降低刀具的进给速度。另外，螺纹切削速度很快，加工前一定要确认加工程序和加工过程正确后，方可加工，防止出现意外事故。4.4.螺螺纹切入切出量的确定切入切出量的确定 为保证螺纹加工质量，螺纹切削时在两端设置足够的切入切出量。因此，实际螺纹的加

5、工长度为：W=L(螺纹理论长度)+1+2相关知识相关知识项项目目五五 螺螺纹纹的的加加工工式中：1切入量，一般取2-5； 2切出量，一般取左右；图螺纹的切入切出量相关知识相关知识项项目目五五 螺螺纹纹的的加加工工5.5.螺纹的预制螺纹的预制（1 1）车削三角形外螺纹）车削三角形外螺纹时，受车刀挤压使螺纹大经尺寸胀大，因此车螺纹前的外圆直径应预制成比螺纹大经小。一般螺距为时，可以小0.2-0.4mm.。（2 2）车削三角形内螺纹）车削三角形内螺纹时，受车刀挤压使螺纹内孔尺寸缩小，因此车螺纹前的内孔直径应预制成稍大些，可以按下列公式： 车削塑性金属的内螺纹时：D孔d-P 车削脆性金属的内螺纹时：D

6、孔6 6螺纹的加工方法螺纹的加工方法（1 1）直进法）直进法车削时，车刀沿横向间歇进给至牙深处（图5.3(a)），这种方法加工螺纹时车刀三面切削，切削余量大，刀尖磨损严重，排屑困难，容易产生扎刀现象。直进法适合于小导程的三角形螺纹的加工，一般采用G32或G92编程。相关知识相关知识项项目目五五 螺螺纹纹的的加加工工（2 2）斜进法）斜进法 车削时，车刀沿牙型角方向斜向间歇进给至牙深处（图5.3 (b)），每个行程中车刀除横向进给外，纵向也要作少量进给，这种方法加工螺纹时可避免车刀三面切削，切削力减少，不容易产生扎刀现象，一采用G76编程。（3 3）左右分层切削法）左右分层切削法 车削时，车刀沿

7、牙型角方向交错间歇进给至牙深处（图5.3(c)），左右分层切削法实际上是直进法和左右切削法的综合应用。在车削较大螺距的螺纹时，左右分层切削法通常不是一次性就把牙槽切削出来，而是把牙槽分成若干层，转化成若干个较浅的牙槽来进行切削，从而降低了车削难度。每一层的切削都采用先直进后左右的车削方法，由于左右切削时槽深不变，刀具只须向左或向右的纵向进给即可。 相关知识相关知识项项目目五五 螺螺纹纹的的加加工工图5.3螺纹的几种切削方法7.7.车削螺纹时常见的问题车削螺纹时常见的问题 （1）车刀安装得过高或过低。车刀安装过高时，则吃刀到一定深度时，车刀的后刀面顶住工件，增大摩擦力，甚至把工件顶弯；车刀安装过

8、低，则切屑不易排出，车刀径向力的方向是工件中心，致使吃刀深度不断自动趋向加深，从而把工件抬起，出现啃刀。此时，应及时调整车刀高度，使其刀尖与工件的轴线等高。在粗车和半精车时，刀尖位置比工件的中心高出1%D左右（D表示被加工工件直径）。相关知识相关知识项项目目五五 螺螺纹纹的的加加工工 （2）工件装夹不牢。工件装夹时伸出过长或本身的刚性不能承受车削时的切削力，因而产生过大的挠度，改变了车刀与工件的中心高度（工件被抬高了），形成切削深度增加，出现啃刀。此时应把工件装夹牢固，可使用尾座顶尖等，以增加工件刚性。 （3）牙形不正确，车刀安装不正确，没有采用螺纹样板对刀，刀尖产生倾斜，造成螺纹的半角误差；

9、车刀刃磨时刀尖测量有误差，产生不正确牙形；车刀磨损，引起切削力增大，顶弯工件，出现啃刀。 （4）刀片与螺距不符。当采用定螺距刀片加工螺纹时，刀片加工范围与工件实际螺距不符，会造成牙型不正确甚至发生撞刀事故。 （5）切削速度过高。进给伺服系统无法快速地响应，造成乱牙现象发生。因此，一定要了解机床的加工性能，而不能盲目地追求高速、高效加工。 （6）螺纹表面粗糙。主要原因是车刀刃磨得不光滑，切削液使用不适当，切削参数和工作材料不匹配，以及系统刚性不足切削过程产生振动等。相关知识相关知识项项目目五五 螺螺纹纹的的加加工工二、单行程螺纹切削指令二、单行程螺纹切削指令指令格式：G32 X(U)-Z(W)-

10、 F-G32 X(U)-Z(W)- F-说明：（1）X(U)、 Z(W) 螺纹切削的终点坐标值。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。（2）F 螺纹导程（单位：mm） 。图直螺纹、锥形螺纹和涡形螺纹 相关知识相关知识项项目目五五 螺螺纹纹的的加加工工例：用单行程螺纹切削指令G32编程指令编制图所示的普通三角形圆柱螺纹的加工程序。 取1=2、，螺纹导程为，螺纹切深查表可得：、，即每次螺纹切削尺寸为：29.3 mm、28.9 mm、28.7 mm。程序如表所示。 图圆柱螺纹切削编程相关知识相关知识项项目目五五 螺螺纹纹的的加加工工单行程螺纹切削单一螺纹切削循

11、环指令注释G00X40Z2M08G00X40Z2M08X29.3G92X29.3Z-46.5F1ap =0.7G32Z-46.5F1G00X40Z2X28.9X28.9ap =0.4G32Z-46.5G00X40Z2X28.7X28.7ap =0.2G32Z-46.5G00X40Z2表螺纹切削编程相关知识相关知识项项目目五五 螺螺纹纹的的加加工工例：用单行程螺纹切削指令G32编程指令编制图所示的普通三角形圆锥螺纹的加工程序。 图5.6 圆锥螺纹切削编程取1=2、2=1，螺纹导程为，螺纹吃刀量查表可得：、。则右端每次螺纹切削尺寸为： 13.2 mm、12.6 mm、12.2 mm、12.05 m

12、m，则左端每次螺纹切削尺寸为：42.2 mm、41.6 mm、41.2 mm、41.05 mm程序如表所示。 相关知识相关知识项项目目五五 螺螺纹纹的的加加工工表5.3 螺纹切削编程单行程螺纹切削单一螺纹切削循环注释G00X50Z2M08X13.2 ap=0.8G92X42.2Z-41R-14.5ap =0.8G32X42.2Z41F1.5G00X50Z2X12.6 ap=0.6X41.6ap =0.6G32X41.6Z-41G00X50Z2X12.2 ap=0.4X41.2ap =0.4G32X41.2Z-43G00X50Z2相关知识相关知识项项目目五五 螺螺纹纹的的加加工工X12.04 a

13、p=0.16X41.04ap =0.16G32 X41.04Z-41G00 X50Z2相关知识相关知识项项目目五五 螺螺纹纹的的加加工工三、三、单一螺一螺纹切削循切削循环指令指令 单行程螺纹切削指令G32指令可以执行单行程螺纹切削，螺纹车刀进给运动严格根据输入的螺纹导程进行。但是，螺纹车刀的切入、切出、返回等均需另外编入程序，编写的程序段较多，在实际编程中一般使用单一螺纹切削循环G92（如图所示），它可切削圆柱螺纹和圆锥螺纹。相关知识相关知识项项目目五五 螺螺纹纹的的加加工工图5.7 单一螺纹切削循环相关知识相关知识项项目目五五 螺螺纹纹的的加加工工指令格式：G92 X(U)-Z(W)- R-

14、F-G92 X(U)-Z(W)- R-F-说明：（1）X(U)、 Z(W) 螺纹切削的终点坐标值。（2）R - 螺纹部分半径之差，即螺纹切削起始点与切削终点的半径差。加工圆柱螺纹时，R=0。加工圆锥螺纹时，当X向切削起始点坐标小于切削终点坐标时，R为负，反之为正。（3）切削循环中R在一些FANUC车床上，有时也用“I”来执行。 (4)F 螺纹导程（单位：mm） 。相关知识相关知识项项目目五五 螺螺纹纹的的加加工工例：用单一螺纹切削循环指令G92编程指令编制图所示的普通三角形圆柱螺纹的加工程序。程序如表所示。例：用单一螺纹切削循环指令G92编程指令编制图所示的普通三角形圆锥螺纹的加工程序。程序如

15、表所示。项项目目五五 螺螺纹纹的的加加工工四、复合螺四、复合螺纹切削循切削循环指令指令 复合螺纹切削循环指令G76较G92指令更为简捷，只需指定一次有关参数，螺纹加工即可自动进行。G76切削循环轨迹如图所示.。图复合螺纹切削循环的切削循环轨迹相关知识相关知识项项目目五五 螺螺纹纹的的加加工工指令格式：G76 P (m)G76 P (m)（r r）（）（）- Q- Q（dmindmin）- R(d)- - R(d)- G76 X(U)- Z(W)- R(i) - P(k)- Q(d)- F(f) - G76 X(U)- Z(W)- R(i) - P(k)- Q(d)- F(f) -例:试用复合螺

16、纹切削循环指令G76编写图所示的普通三角形螺纹加工程序。图复合螺纹切削循环编程相关知识相关知识项项目目五五 螺螺纹纹的的加加工工因螺纹为单线螺纹，螺距为2mm，故螺纹牙深。程序如表所示。表复合螺纹切削循环指令编程程序M03S800T0404G00X32Z2G76P010160Q50R0.5G76X27.4Z-27.5P1300Q450F2相关知识相关知识项项目目五五 螺螺纹纹的的加加工工例：试用复合螺纹切削循环指令G76编写图所示的梯形螺纹加工程序。图5.10 梯形螺纹编程G0X35Z10G76P020080Q20R0.02G76X22.5Z-47.5P2750Q329F5相关知识相关知识项项

17、目目五五 螺螺纹纹的的加加工工1.1.零件结构分析零件结构分析零件有左右端面、内外圆柱面、圆锥面、倒角、内螺纹及双头螺纹等。2.2.数控车削加工工艺分析数控车削加工工艺分析（1）装夹方式的选择：采用三爪自定心夹盘夹紧。（2）刀具及加工方法的选择：先用T0101、T0202、T0303刀具车削左 端面、外圆、内孔及内螺纹；再调头装夹找正，用T0101刀具车削右端面、 T0404切槽、T0505刀具加工双头螺纹。项目实施项目实施一、制定零件加工工一、制定零件加工工艺项项目目五五 螺螺纹纹的的加加工工表数控加工工序卡工序号工序内容零件名称零件图号材料夹具名称使用设备螺纹套5-145#钢三爪卡盘数控车

18、床工步号工步内容刀具号主轴转速(r.min-1)进给速度(mm.r-1)背吃刀量mm备注1粗、精车左端面、外圆T0101800/15000.2/0.11.5/0.52粗、精车内孔T02021200/15000.2/0.10.5/0.253车内螺纹T03038001.54粗、精车右端面、外圆T01011200/15000.2/0.11/0.255切槽T04045000.16车双头螺纹T05058003编制审核批准第 页共 页项目实施项目实施3.3.数控加工工序卡数控加工工序卡项项目目五五 螺螺纹纹的的加加工工二、二、编制数控加工程序制数控加工程序加工图所示的零件时需进行编程的相关计算。1.螺纹预

19、制：考虑螺纹在加工时存在挤压变形，应进行预制（1）M24外螺纹大径做小。因大径d=24mm，应预制成。（2）M27内螺纹的小径做大些。D孔D-P27-1.525.5 mm，应预制成。2.因螺距P=1.5 mm 查表可选择每刀的吃刀量分别为0.8 mm、0.6 mm、0.4 mm、，也可根据经验选取。FANNUC 0i系统数控车削加工程序如表所示。项目实施项目实施项项目目五五 螺螺纹纹的的加加工工表粗、精车削左端面、左侧外圆面加工程序顺序号程序注释O0001N10M03S800N20T0101换1号刀N30G00X52Z0N40G01X-0.5F0.2车端面N50G00X48.5Z2N60G01

20、Z-20粗车外圆N70X52Z2N80M03S1500N90G00X48N100G01Z-20F0.1精车外圆N110G00X100Z200N120M05N130M30项目实施项目实施项项目目五五 螺螺纹纹的的加加工工表粗、精车左侧内孔加工程序（仅镗削加工） 顺序号程序注释O0002N10M03S1200N20T0202调用2号刀N30G00X17Z3N40G71U1R0.5粗车内孔N50G71P60Q100U-0.5W0.5F0.2N60G00X30N70Z0N80X25.5N90Z-18N100X17N110M03S1500N120G70P60Q100F0.1精车内孔N130G0Z100N

21、140X100N150M05N160M30项目实施项目实施项项目目五五 螺螺纹纹的的加加工工表车左侧内螺纹加工程序程序注释程序注释O0003O0003用用G92G92编程程用用G76G76编程程M03S800M03S800T0303T0303G00X24Z5进刀点G00X24Z5进刀点G92X25.85Z-16F1.5 X26.45 X26.85 X27 X27 第一刀进0.8mm第二刀进0.6mm第三刀进0.4mm第四刀进0.15mm光整螺纹G76P020060Q50R0.05G76X27Z-16P975Q500F1.5复合循环加工螺纹，牙深0.975 mmG0Z100G0Z100X100X

22、100M05M05M30M30项目实施项目实施项项目目五五 螺螺纹纹的的加加工工顺序号程序注释O0004N10M03S1200N20T0101调用1号刀N30G00X52Z0N40G01X-0.5F0.1车端面N50Z2N60G00X52N70G71U2R0.5粗车外圆N80G71P90Q150U0.5F0.2N90G01X20N100Z0表粗、精车右端面、右侧外圆加工程序项目实施项目实施项项目目五五 螺螺纹纹的的加加工工N110X23.8Z-2N120Z-20N130X35N140X48Z-33N150G00X52N160M03S1500N170G70P90Q150F0.1精车外圆N180G

23、00X100Z100N190M05N200M30项目实施项目实施项项目目五五 螺螺纹纹的的加加工工表右侧切槽加工程序顺序号程序注释O0005N10M03S500N20T0404调用4号刀N30G00X40Z5N40Z-20N50G01X20F0.1N60G00X52N70Z100N80X100N90M05N100M30项目实施项目实施项项目目五五 螺螺纹纹的的加加工工表车右侧双头螺纹加工程序程序注释程序注释O0005O0005用用G92G92编程程用用G76G76编程程M03S800M03S800T0505换螺纹刀T0505换螺纹刀G00X30Z5车第一头进刀点G00X30Z5车第一头进刀点G

24、92X23.2Z-18F3 第一刀进0.8mmX22.6 第二刀进0.6mmX22.2 第三刀进0.4mmX22.05 第四刀进0.15mmX22.05 光整螺纹G76P020060Q50R0.05G76X22.05Z-18P975Q500F3复合循环加工第一头项目实施项目实施项项目目五五 螺螺纹纹的的加加工工G0X30Z3.5移动1.5 车第二头进刀点G0X30Z3.5车第二头进刀点G92X23.2Z-18 第一刀进0.8mmX22.6 第二刀进0.6mmX22.2 第三刀进0.4mmX22.05 第四刀进0.15mmX22.05 光整螺纹G76P020060Q50R0.05G76X22.0

25、5Z-18P975Q500F3复合循环加工第二头G0X100G0X100Z100Z100M05M05M30M30项目实施项目实施项项目目五五 螺螺纹纹的的加加工工三、三、FANUC 0i TFANUC 0i T系系统数控数控车床的加工床的加工1选择机床、数控系统并开机。2机床各轴回参考点。3安装工件。4安装刀具并对刀。5输入加工程序，并检查调试。6手动移动刀具退至距离工件较远处。7自动加工。8测量工件，优化程序，对工件进行误差与质量分析。项目实施项目实施项项目目五五 螺螺纹纹的的加加工工拓展知识拓展知识SIEMENS 802S TSIEMENS 802S T系系统的基本的基本编程程 1. 1.

26、 功能功能 用螺纹切削循环可以加工圆柱螺纹或圆锥螺纹、外螺纹或内螺纹、单头螺纹或多头螺纹。左旋螺纹/右旋螺纹由主轴的旋转方向确定，它必须在调用循环之前的程序中编入。在螺纹加工期间，进给调整和主轴调整开关均无效。2. 2. 指令格式指令格式：R100= R101= R102= R103= R104= R105= R106= R100= R101= R102= R103= R104= R105= R106= R109= R110= R111= R112= R113= R114= R109= R110= R111= R112= R113= R114= LCYC97 LCYC97项项目目五五 螺螺纹纹

27、的的加加工工参数含义，数值范围R100螺纹起始点直径R101纵向轴螺纹起始点R102螺纹终点直径R103纵向轴螺纹终点R104螺纹导程值，无符号R105加工类型数值：1 ,2R106精加工余量，无符号R109空刀导入量，无符号R110空刀退出量，无符号R111螺纹深度，无符号R112起始点偏移，无符号R113粗切削次数R114螺纹头数拓展知识拓展知识3. 3. 参数说明参数说明项项目目五五 螺螺纹纹的的加加工工例：用SIEMENS 802S系统编制如图所示的T型螺钉零件程序。图5.11 T型螺钉 拓展知识拓展知识项项目目五五 螺螺纹纹的的加加工工表5.13 SIEMENS 802ST系统数控车

28、削加工程序顺序号程序注释LUOWEN.MPF主程序名M3S1500T1D1M8换1号刀G0X45Z0G1X-0.5F0.2切右端面G0X40Z5加工轮廓起始点CNAME=L1R105=9 R106=0.2 R108=1.5设置坯料切削循环参数R109=8 R110=1 R111=0.25 R112=0.1LCYC95调用粗精加工循环加工外轮廓G0X150Z150T1D0T2D1换2号刀（左刀尖对刀，刀宽5mm）M3S800G0X45Z-30G1X26F0.1切退刀槽G0X45T2D0拓展知识拓展知识项项目目五五 螺螺纹纹的的加加工工T3D1换3号刀M3S1000G0X35Z5加工螺纹起始点R1

29、00=30 R101=0 R102=30 R103=-25设置螺纹切削循环参数R104=1.5 R105=1 R106=0.1 R109=3R110=3 R111=0.975 R112=0 R113=5 R114=1 LCYC97调用螺纹加工循环G0X150Z150T3D0T2D1换2号刀G0X45Z-65G1X0F0.1切断G0X45G0X150Z150T2D0M5M2拓展知识拓展知识项项目目五五 螺螺纹纹的的加加工工L1.SPFG0X22Z2G1X29.8Z-2G1Z-30X38Z-70X40M2拓展知识拓展知识项项目目五五 螺螺纹纹的的加加工工项目实践项目实践 螺螺纹加工及精度加工及精度

30、检测 一、螺纹的测量一、螺纹的测量1单项测量法2综合测量法二、实践内容二、实践内容图螺纹配套件项项目目五五 螺螺纹纹的的加加工工三、实践步骤三、实践步骤1.1.零件图工艺分析零件图工艺分析（1）技术要求分析：零件为螺纹配套件，包括外圆柱面、倒角，内外螺纹等加工面，零件材料为45钢。螺纹属普通细牙螺纹，6g精度、尺寸精度和粗糙度要求较高，加工时应选择合理的切削用量。（2）确定装夹方案：用三爪自定义卡盘夹紧定位，加工原点设在右端面。（3）确定加工工艺路线，确定刀具及切削用量，填写工序卡。2.2.编写零件程序编写零件程序3.3.加工操作加工操作4.4.零件精度检测零件精度检测5.5.对工件进行误差与

31、质对工件进行误差与质量分析并优化程序。6.6.安全操作和注意事项安全操作和注意事项（1）螺纹切削时进给率大，切削力大，故工件和刀具装夹应牢固。（2）螺纹刀安装时，刀尖必须对准工件中心，必要时用样板对刀，以保证刀尖角平分线与工件的轴线垂直，螺纹牙型角不偏斜。项目实践项目实践 项项目目五五 螺螺纹纹的的加加工工（3）螺纹加工时需多刀加工，为防止切削力大损坏刀具，或者在切削过程中引起震颤，在螺距小于3mm时采用“直进法”加工，尽可能避免“斜进法”加工。（4）为保证螺纹加工精度，应考虑螺纹加工的切入量和切出量。（5）螺纹加工时需加冷却液进行冷却润滑。（6）螺纹加工完毕，需用螺纹环规检测工件。项目实践项目实践