车床加工"锥度螺纹"毕业论文

广州工程技术职业学院 广州数控设备有限公司

毕业设计（论文）

题目： 浅谈锥度螺纹的加工方法

系( 院) ： 机电工程系

专业班级: 11 数控技术（3班） 学生姓名： 陈万里 学号 指导教师： 梁楚亮 汪菊英 完成日期：

广州工程技术职业学院毕业设计（论文）任务书

广州工程技术职业学院学生开题报告书

课题类型：（1）A —工程设计；B —技术开发；C —软件工程；D —理论研究； （2）X —真实课题；Y —模拟课题；Z —虚拟课题 （1）、（2）均要填，如AY 、BX 等。

广州工程技术职业学院毕业设计（论文）指导记录

编号：GIT-QI-A6-30

注：本表由指导教师根据毕业设计（论文）指导工作方案和实际指导情况填写，毕业设计（论文）完成后附在设计（论文）的封底之前

广州工程技术职业学院毕业设计(论文) 评阅书

目 录

摘要

„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 7

关键词 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 7 一、锥度螺纹的应用原理与结构„„„„„„„„„„„„„ 7 二、螺纹车削的难度分析„„„„„„„„„„„„„„„„ 8 三、螺纹成型工艺分析„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 10 四、刀具角度、材料和切削液的选择„„„„„„„„„„„ 10 五、加工工艺过程„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 11 六、宏程序的应用„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 12 七、程序编写„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 18 八、注意事项„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 22 九、试车后的效果图„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 23 十、结束语„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 23 参考文献 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 24

浅谈锥度螺纹的加工方法

【内容摘要】锥度螺纹在一些行业中应用极广，但在生产加工中存在

较大的技术难度，传统的加工方法通常用四轴加工中心的铣销方法，虽然能达到零件的加工精度，但加工周期太长，要求的设备不符合现实生产和经济效益最大化，本文介绍用普通的数控车床一次性装夹加工，既能达到零件的技术要求，也可以保证工件同轴度和加工精度。锥度螺纹在一些行业的用途十分广泛，如压榨机，压榨过滤机械的种类很多，结构多种多样，其中螺杆压榨机是比较典型的一种结构。其结构相对简单，工作可靠性高，应用十分广泛。所以选用经济形的车床宏程序的编程方法来实现锥度螺杆的加工就可达到预期效果。

【关键词】锥度螺纹、数控车削、宏程序、编程

一、锥度螺纹的应用原理与结构

（一）压榨机的工作原理

螺旋式压榨机工作过程是输送螺旋将进入料箱的物料推向压榨螺旋，通过压榨螺旋的螺距减小和轴径增大，并在筛壁和锥形体阻力的作用下，使物料所含的液体物(果汁) 被挤压出。挤出的液体从筛孔中流出，集中在接汁斗内。压榨后的果渣，经筛筒末端与锥形体之间排出机外，锥形体后部装有弹簧，通过调节弹簧的预紧力和位置，可改变排阻力和出渣口的大小，用来调节压榨的干湿过程。

(二) 压榨机螺杆的结构

螺杆压榨机的结构主要工作部件是螺旋杆，它是通过螺杆每个螺距螺纹沟槽容积的逐渐减小而达到挤压物料的目的。进料端一个螺距的螺纹沟槽容积与出料端一个螺距。但是，如何精密加工出锥度锥度丝杆却长期没能得到很好的解决。一直以来都是在四轴加工中心上完成，精度虽高，但加工周期长，并且不符合现实生产和经济效益最大化。随着数控技术的发展，使数控车削锥度锥度螺纹成为可能，很好的解决了锥度锥度螺纹的加

工效率和加工质量问题。图1所示为锥度锥度螺杆。

图1-锥度螺杆

二、螺纹车削的难度分析 (一) 锥度变化规律分析

螺纹的锥度是按直径是变化的，在广数GSK980TDa 系统中车削锥度螺纹的切削指令。

其格式为：G32 X(U)___ Z(W) ___F(I) ___J___K____ X(U)、Z(W)：螺纹终点的坐标

起点和终点的X 坐标值相同（不输入X 或U ）时，进行直螺纹切削； 起点和终点的Z 坐标值相同（不输入Z 或W ）时，进行端面螺纹切削； F:公制螺纹; I:英制螺纹;

J：为螺纹退尾时在短轴方向的移动量（退尾量，有方向性，当其为负

值时，退尾方向将与进刀方向相同），取值范围-9999.999~9999.999 Mm 。

K:为螺纹退尾时在长轴方向的长度，取值范围0~9999.999mm。

(二) 对编程效率的影响

锥度螺纹虽然可以用平常的编程方法来进行编程，但是在加工零件的过程中，刀具肯定会出现磨损甚至崩刀的情况，此时必须对程序进行大量修改。修改的工作量很大，也容易出错，不仅不能达到数控车床的高效率，反而还制约了生产效率，使大量时间都浪费在程序的编制和修改上。而运用宏程序车削牙顶宽等距锥度螺纹，即使遇到刀具磨损也无需重新编写程

序，只要修改刀头宽变量即可，省时快捷，从而节省了再次编程时间，并

减轻了操作人员的工作负担。后续例子会详细对比平常的编程与宏程序编程加工牙顶宽等距锥螺纹的方法。

(三) 牙宽、槽宽与刀宽的关系

车削牙宽、槽宽相等的方牙锥度螺杆，在车削的过程中，刀具宽度要随着车削的过程逐渐均匀变大。实际上，刀具是不可能在车削过程中改变形状的。而采用宏程序来改变相应起到点的赶刀方法，则可顺利完成零件的车削加工。刀具宽度与导程之间的关系如下： ①﹑计算刀具起始坐标和起始螺距

加工螺纹时刀具在 Z 方向要离开螺纹起始点一定距离。对于等螺距螺纹，这段距离没有严格要求，为保证零件首扣螺纹的螺距符合图纸要求，必须严格确定刀具的起始位置。设刀具在 Z 轴起始位置为一个螺距的一半。该定位Z=F/2，本例中取起始位为=12/2=6 ②﹑计算剩余余量和需切削次数：先中间切削一刀。

最大剩余余量＝G32螺距-刀宽-牙顶宽。 最大剩余余量＝12-3-3=6

还需切削的最少次数=最大剩余余量/刀1宽 (上取整) 还需切削最少次数=6/ 3=2

本例取切削次数为 2 次，为左右各偏一刀即可。 ③﹑注意 Z 值每次偏移不可以大于刀具的宽度。

现在Z 轴各偏2.9mm ，留0.2mm 余量精车螺纹。

(四) 进刀量的选择

车削牙宽、槽宽相等的方牙锥度螺杆，进给量及定位起点是变化的，因每次向X 方向进刀、Z 方向赶刀和F 值都要编写程序，造成程序累赘，进给参数更改繁琐。而运用宏程序的运算功能，则可通过设定初始值、终止值和运算变化即可自行加减运算出X 、Z 、F 及起刀点的变化值，同时可以灵活更改设置出合理的进给量。

三、螺纹成型工艺分析

图2-锥度螺杆

加工锥度螺杆，需要主轴带动工件匀速转动，刀具作轴向匀速移动车削，才可形成锥度螺旋线。根据加工原理，一般螺纹车削分四步进行：首先车出一个槽等宽导程的螺纹。第二步往右边赶刀，因为刚车完的槽等宽导程的螺纹两边牙侧还达不到粗糙度的要求，所以往右边赶刀是应先修光右边的牙侧。第三步往左边赶刀，直至车削到尺寸。第四步就是每次偏移Z 轴达到精加工效果。

四、刀具角度、材料和切削液的选择 （一）刀具角度

由于锥度等螺纹的直径是变化的，因而应选择螺距计算螺旋角。见表1

表1

为了防止车刀后角与螺纹表面摩擦，左刀刃后角应为10°+λ，根据表

λ螺纹螺旋角（度） P:螺距 n:螺纹头数（mm ） d2:螺纹中经（mm ）

中所算由于螺纹直径D 与d1的λ相差不大，所以车刀后角前端角度略大于后端角度即可，以增加车刀刚性，使之不易折断。为了使刀头有足够的强度，刀头长度不宜过长，一般取L=h+(7~8mm)。

车刀的刀头宽度最大应等于牙槽宽。为了减少螺纹牙侧的粗糙度，在车刀的两侧刀刃上应磨有C=0.3~0.5mm的修光刃，如图3所示。

图3-刀具角度

(二) 刀具材料和切削液

工件材料为不锈钢，属韧性材质，切削刀具易断裂，材质也比较硬。为了提高生产效率，在粗车时应采用直进刀的方法。这样刀具三面要同时受力，受热面积比较大，刀尖也易磨损，并会产生振动，造成“扎刀”。为避免上述情况的出现，一方面选用钨钴类的材料的车刀进行车削，另一方面应采用“切削油”来进行连续冷却，清除在高温情况下产生“粘刀”的现象，避免刀尖在高温下磨损太快，提高工件的光洁度。同时，应根据实际车削的振动情况和生产效率，适当增加或减少径向（X 轴方向）进刀量。

五、加工工艺过程

(一) 用外圆车刀平端面，用A4的中心钻打定位孔。

（二）左端采用三爪自定心卡盘夹紧采用一夹一顶的方法，夹住轴肩，另一头则用顶尖顶住，使工件不会晃动，用外圆车刀车28的外圆。

（三）用切断刀(螺旋升角为9.855°) 车削，用左刀尖对刀。

（四）切断工件。

六、宏程序的应用

机械加工中常有由复杂曲线所构成的非圆曲线(如椭圆曲线等零件，随着工业产品性能要求的不断提高，非圆曲线零件的作用就日益重要，其加

工质量往往成为生产制造的关键。数控机床的数控系统一般只具有直线插

补和圆弧插补功能， 非圆曲线形状的工件在数控车削中属于较复杂的零件类别，一般运用拟合法来进行加工。 而此类方法的特点是根据零件图纸的形状误差要求，把曲线用许多小段的直线来代替，根据零件图纸的形状误差，如果要求高，直线的段数就多，虽然可以凭借CAD 软件来计算节点的坐标，但是节点太多也导致了加工中的不方便，如果能灵活运用宏程序，则可以方便简捷地进行编程，从而提高加工效率。 （一）宏程序编程的基本流程

其实说起来宏就是用公式来加工零件的，比如说椭圆，如果没

有宏的话，我们要逐点算出曲线上的点，然后慢慢来用直线逼近，如果是个光洁度要求很高的工件的话，那么需要计算很多的点，可是应用了宏后，我们把椭圆公式输入到系统中然后我们给出Z 坐标并且每次加10um 那么宏就会自动算出X 坐标并且进行切削， 实际上宏在程序中主要起到的是运算

作用。。宏一般分为A 类宏和B 类宏。A 类宏是以G65 Hxx P#xx Q#xx R#xx的格式输入的，而B 类宏程序则是以直接的公式和语言输入的和C 语言很相似在法兰克、广数等系统中应用比较广。 （二）宏程序的优点

数控系统为用户配备了强有力的类似于高级语言的宏程序功能，用户可以使用变量进行算术运算、逻辑运算和函数的混合运算，此外宏程序还提供了循环语句、分支语句和子程序调用语句，利于编制各种复杂的零件加工程序，减少乃至免除手工编程时进行繁琐的数值计算，以及精简程序量。

宏程序指令适合抛物线、椭圆、双曲线等没有插补指令的曲线编程；适合图形一样，只是尺寸不同的系列零件的编程；适合工艺路径一样，只是位置参数不同的系列零件的编程。较大地简化编程；扩展应用范围。 （三）宏程序的分类 1、B 类宏程序

由于现在B 类宏程序的大量使用，但在一些老系统中，比如部分GSK 系统中上没有公式符号，连最简单的等于号都没有，为此用不了B 类宏程序的话就只能在计算机上编好再通过RS232接口传输的数控系统中，可是如果我们没有电脑和RS232接口的话，那么只有手工输入A 类宏程序到系统来进行宏程序编制了，下面简单介绍一下A 类宏的引用;

2、A 类宏程序

A 类宏程序格式是用G65 Hxx P#xx Q#xx R#xx或G65 Hxx P#xx Qxx Rxx 格式输入的，xx 的意思就是数值，是以um 级的量输入的，比如你输入100那就是0。1MM 。#xx就是变量号，变量号就是把数值代入到一个固定的地址中，固定的地址就是变量，一般GSK 系统中有#0~#200~#299~#500~#999。关闭电源时变量#200~#299被初始化成“空”，而变量#500~#999保持数据。我们如果说#200=30那么现在#200地址内的数据就是30了，就是这么简单。好现在我来说一下H 代码，大家可以看到A 类宏的标准格式中#xx和xx 都是数值，而G65表示使用A 类宏，那么这个H 就是要表示各个数值和变量号内的数值或者各个变量号内的数值与其他

变量号内的数值之间要进行一个什么运算，可以说你了解了H 代码A 类宏程序你基本就可以应用，现在说一下H 代码的各个含义:

3、A 类运算命令和转移命令 G65

一般代码格式：

G65 Hm P# i Q# j R# k； m ：表示运算命令或转移命令功能。 # i：存入运算结果的变量名。

# j：进行运算的变量名 1，可以是常数。 # k：进行运算的变量名 2，可以是常数。

代码意义：# i = #j O # k

运算符号，由 Hm 决定

例：P#100 Q#201 R#202„..#200 = #201 O #202； P#100 Q#201 R15„.#200 = #201 O 15； P#100 Q-100 R#202„..#200 = -100 O #202； 说明：变量是常数时不可以带“#”；

宏A 运算(跳转) 表

4、B 类运算命令和转移命令

①无条件的转移 格式： GOTO 1；

GOTO2； ②条件转移

格式： IF[] GOTO n 条件式： #j EQ #k 表示 =

#j NE #k 表示 ≠ #j GT #k 表示 > #j LT #k 表示

例： IF[#1 GT 10] GOTO 1； „

N100 G00 X10； ③循环语句

格式：WHILE[]DO m ；（m=1，2，3） „ „ „ ENDm

说明：1．条件满足时，执行DOm 到ENDm ，则从DOm 的程序段 不满足时，执行DOm 到ENDm 的程序段。

宏B 运算(跳转) 表

七、程序编写

图4

以图(4)为例A 类宏程序如下(GSK980TDa系统)

八、注意事项

（一）严格按照数控车床的操作规则和安全规程进行实操。 （二）开机后，进行数控车床空载运行，检查车床各部分运行状况。 （三）选择刀具时，注意刀具角度是否合理，加工过程中不能与工件发生

干涉。

（四）对刀时，以刀具中心为编程的定点。

（五）正确使用游标卡尺、外径千分尺测量相关的尺寸。 （六）发生事故时，要沉着冷静、积极配合工作人员处理。 （七）准确快速地输入加工程序。

（八）通过数控系统图形仿真加工轨迹，进行程序的校验及修整。 （九）使用夹具正确地安装刀具，进行对刀操作，建立工件坐标系。 （十）灵活使用程序试运行、分段运行及自动运行等运行方式对工件进行

自动加工操作。

（十一）加工过程中，按图纸要求检测工件，随时对工件进行误差与质量

分析。

（十二）加工完成后，按规定要求润滑保养数控车床。

九、试车后的效果图

经上述程序叙述，在车床上试加工，效果基本达到要求，如图

5

图（5）

十、结束语

对宏程序的学习和掌握及利用现有的设备、工具和技术员的能力，并准确了解零件的复杂程度和操作难度，熟悉零件关键部位的尺寸和表面质量，对零件进行“一夹一顶”和有的放矢的加工，设计最优化、最合理的加工路线。经过数控车床多次加工证明，解决了锥度螺纹的烂牙及收尾，编程的繁琐，误差大等问题，保证了零件的质量和稳定性，满足了客户的需求，取得了良好的经济效益。

参考文献

1. 广州数控GSK980TDa 使用手册 2. 高级车工技能训练（劳动出版社）

3. 黄丽芬、运用宏程序车削牙宽等距锥度螺纹、哈尔滨职业技术学院学报、2010年第6期、119-121

4. 数控车床车削锥度螺纹、2009年全国技工教育和职业培训优秀教研成果评选活动参评论文

5. 王凯、在经济型数控车床上加工螺纹、西安航空技术高等专科学校学报、第28卷第5期2010年9月 6. 百度文库