梯形螺纹在数控车上的加工
在数控车床上加工梯形螺纹是一个全新的课题,在数控车床实习过程中,常常由于加工工艺和在普通车床上的生产实习过程不同,很少进行梯形螺纹的加工练习,甚至有人提出在数控车床上不能加工梯形螺纹,显然这种提法是错误的。其实,只要工艺分析合理,使用的加工指令得当,完全可以在数控车床上加工出合格的梯形螺纹。梯形螺纹的测量分综合测量、三针测量、和单针测量三种。本文通过对梯形螺纹加工的工艺分析和加工方法的研讨,探索出一套可以在数控车床上加工出合格梯形螺纹的方法。
关键词
工艺分析 加工方法 测量计算 编程实例
前言„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1 正文„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1 梯形螺纹加工的工艺分析„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1 梯形螺纹编程实例„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5 结束语„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8 参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8
在数控车床上加工梯形螺纹是一个全新的课题,在数控车床实习过程中,常常由于加工工艺和在普通车床上的生产实习过程不同,很少进行梯形螺纹的加工练习,甚至有人提出在数控车床上不能加工梯形螺纹,显然这种提法是错误的。其实,只要工艺分析合理,使用的加工指令得当,完全可以在数控车床上加工出合格的梯形螺纹。梯形螺纹的测量分综合测量、三针测量、和单针测量三种。本文通过对梯形螺纹加工的工艺分析和加工方法的研讨,探索出一套可以在数控车床上加工出合格梯形螺纹的方法。
巧用螺纹复合循环指令加工梯形螺纹
一、梯形螺纹加工的工艺分析 1.梯形螺纹的尺寸计算
梯形螺纹的代号 梯形螺纹的代号用字母“Tr”及公称直径×螺距表示,单位均为mm。左旋螺纹需在尺寸规格之后加注“LH”,右旋则不用标注。例如Tr36×6,Tr44×8LH等。
M
C
国标规定,公制梯形螺纹的牙型角为30°。梯形螺纹的牙型如下图(1),各基本尺寸计算公式如表1。 图(1)
D
2.梯形螺纹在数控车床上的加工方法
直进法 螺纹车刀X向间歇进给至牙深处(如图2a)。采用此种方法加工梯形螺纹时,螺纹车刀的三面都参加切削,导致加工排屑困难,切削力和切削热增加,刀尖磨损严重。当进刀量过大时,还可能产生“扎刀”和“爆刀”现象。这种方
法数控车床可采用指令G92来实现,但是很显然,这种方法是不可取的。 斜进法 螺纹车刀沿牙型角方向斜向间歇进给至牙深处(如图2b)。采用此种方法加工梯形螺纹时,螺纹车刀始终只有一个侧刃参加切削,从而使排屑比较顺利,刀尖的受力和受热情况有所改善,在车削中不易引起“扎刀”现象。该方法在数控车床上可采用G76指令来实现。
交错切削法 螺纹车刀沿牙型角方向交错间隙进给至牙深(如图2c)。该方法类同于斜进法,也可在数控车床上采用G76指令来实现。
切槽刀粗切槽法 该方法先用切槽刀粗切出螺纹槽(如图2d),再用梯形螺纹车刀加工螺纹两侧面。这种方法的编程与加工在数控车床上较难实现。 图2 梯形螺纹的几种切削方法
(a)(b)(c)(d)
表1 梯形螺纹各部分名称、代号及计算公式
故d3=29 0 –-0.537; 牙顶宽f=0.366P=2.196
牙底宽W=0.366P-0.536ac =2.196-0.268=1.928
φ3.1mm的测量棒测量其梯形螺纹中径,则其测量尺寸的结果M=d2+4.864dD-1.866P=2.196-0.268=1.928=32.88,根据中径公差确定其公差,则M=32.88–-0.118 -0.453;
2.螺纹复合循环G76指令 G76:螺纹复合循环
图4 梯形螺纹加工实例
格式:G76 P(m)(r)(a) Q(Δdmin) R(d)
G76 X(U) Z(W) R(i) P(k) Q(Δd) F(l) 其中:
m:精加工重复次数(1~99)。
r:倒角量。当螺距由L表示时,可以从0.0L到9.9L设定,单位为0.1L(两位数:从00到99)。
a:刀尖角度。可以选择80°,60°,55°, 30°,29°和0°六种中的一种,由2位数规定。 m,r和a用地址P同时指定。
例:当m=2,r=1.2L,a=60°,指定如下(L是螺距):P021260 Δdmin: 最小切深(用半径值指定) d:精加工余量。
i:螺纹半径差。如果i=0,可以进行普通直螺纹切削。 k:螺纹高。
Δd:第一刀切削深度(半径值)。 L:螺距。
3.编写数控程序(如图4所示) O0001; M03 S400; T0101; G0X50; Z5;
G01 X37 Z3 F0.2;
G76 P020530 Q50 R-0.08; (设定精加工两次,精加工余量为0.16mm,倒角量等于0.5倍螺距,牙型角为30°,最小切深为0.05mm。)
G76 X28.75 Z-40.0 P3500 Q600 F6.0;(设定螺纹高为3.5mm,第一刀切深为0.6mm。)
G00 X150; M30;
以上程序在螺纹切削过程中采用沿牙型角方向斜向进刀的方式,如图2b所示。在FANUC-0i系统中,有时还可采用如图2c所示交错螺纹切削方式,G76编程如下所示:
G76 X28.75 Z-40.0 K3500 D600 F6.0 A30.0 P2; K:螺纹牙型高度。
D:第一次进给的背吃刀量。 A:牙型角度。
P2:采用交错螺纹切削。 4.计算Z向刀具偏置值
在梯形螺纹的实际加工中,由于刀尖宽度并不等于槽底宽,因此通过一次G76循环切削无法正确控制螺纹中径等各项尺寸。为此可采用刀具Z向偏置后再次进行G76循环加工来解决以上问题,为了提高加工效率,最好只进行一次偏置加工,因此必须精确计算Z向的偏置量,Z向偏置量的计算方法如图5所示,计算如下:
设M实测- M理论=2AO1=δ,则AO1=δ/2
如图5所示,四边形O1O2CE为平行四边形,则ΔAO1O2≌ΔBCE,AO2=EB。ΔCEF为等腰三角形,则EF=2EB=2AO2。
结束语
通过以上的实例分析我们可以得出结论,要想在数控机床上方便地加工出梯形螺纹,关键是做好如下几点:
1.合理选择梯形螺纹的加工指令,通常选G76指令。
2.准确设定G76指令的参数值,这些值通常通过对梯形螺纹的分析计算获得。 3.根据初步测量得出的中径值,精确计算出Z 向刀具偏置值,从而准确控制梯形螺纹的中径值。
参考文献
1.徐国权.《数控加工技术》.中国劳动社会保障出版社.2005 2.张伟.《车工工艺学》.中国劳动社会保障出版社.1996