數(shù)控車床螺紋切削循環(huán)指令編程.ppt

項目11數(shù)控車床螺紋切削循環(huán)指令編程 一 螺紋基礎(chǔ)知識 1 常見螺紋類型 1 1 按照用途分類螺紋按用途不同可分為聯(lián)接螺紋和傳動螺紋 1 常見螺紋類型 2 2 按照牙型分類按牙型不同分為三角形 圓形 矩形 梯形 鋸齒形螺紋 3 按照螺旋線旋向分類按螺旋線方向不同分為右旋螺紋和左旋螺紋 4 按照螺旋線數(shù)分類按螺旋線數(shù)多少分為單線螺紋和多線螺紋 5 按照母體形狀分類按母體形狀不同分為圓柱螺紋和圓錐螺紋 2 普通螺紋尺寸計算 1 1 螺紋的公稱直徑就是大徑的基本尺寸 D或d 2 原始三角形高度H原始三角形高度H表達式為 2 普通螺紋尺寸計算 2 3 中徑 d2 D2 中徑表達式為 4 削平高度外螺紋牙頂和內(nèi)螺紋牙底均在H 8處削平 外螺紋牙底和內(nèi)螺紋牙頂均在H 4處削平 2 普通螺紋尺寸計算 3 5 牙型高度h1牙型高度表達式為 6 外螺紋小徑d1外螺紋小徑表達式為 7 內(nèi)螺紋小徑D1內(nèi)螺紋小徑的基本尺寸與外螺紋小徑相同 D1 d1 3 螺紋公差等級及尺寸偏差計算 1 1 螺紋公差等級由于普通螺紋中徑 D2 d2 是決定配合性質(zhì)的主要尺寸 按照GB197 81 普通螺紋公差與配合 直徑1 355 規(guī)定 普通螺紋公差規(guī)定有內(nèi) 外螺紋中徑公差 TD2 Td2 內(nèi)螺紋小徑公差 TD1 和外螺紋大徑公差 Td 內(nèi) 外螺紋中徑公差和頂徑公差等級如表所示 3 螺紋公差等級及尺寸偏差計算 2 螺紋公差等級 3 螺紋公差等級及尺寸偏差計算 3 各公差等級中3級最高 9級最低 6級為基本級 內(nèi)螺紋小徑公差值和外螺紋大徑公差值可以依據(jù)螺紋螺距和公差等級的不同查表獲得 內(nèi) 外螺紋中徑公差值可以依據(jù)螺紋公稱直徑大小和精度等級的不同查表獲取 相關(guān)手冊或國家標準包含有螺紋公差表 3 螺紋公差等級及尺寸偏差計算 4 2 螺紋基本偏差螺紋公差帶位置是由基本偏差確定的 螺紋基本牙型是計算螺紋偏差的基準 內(nèi) 外螺紋的公差帶相對于基本牙型的位置 與圓柱體公差帶位置一樣 由基本偏差確定 對于外螺紋 基本偏差是上偏差 es 對于內(nèi)螺紋 基本偏差是下偏差 EI 3 螺紋公差等級及尺寸偏差計算 5 在普通螺紋標準中 對于內(nèi)螺紋規(guī)定了代號為G H的兩種基本偏差 對于外螺紋規(guī)定了代號為e f g h四種基本偏差 如圖所示 3 螺紋公差等級及尺寸偏差計算 6 內(nèi)螺紋公差帶 3 螺紋公差等級及尺寸偏差計算 7 外螺紋公差帶 4 螺紋標記含義 1 1 外螺紋標記外螺紋標記如圖所示 4 螺紋標記含義 2 2 內(nèi)螺紋標記內(nèi)螺紋標記如圖所示 4 螺紋標記含義 3 3 關(guān)于螺紋標記的幾點說明 1 對于粗牙螺紋螺距 可以省略標注其螺距項 而細牙螺紋則必須標注 2 對于多線螺紋 采用 公稱直徑 Ph導程P螺距 方式標注 或者在后面增加括號用英文進行說明 如兩線為 twostarts 三線為 threestarts 4 螺紋標記含義 4 3 關(guān)于螺紋標記的幾點說明 3 對于左旋螺紋 應在旋合長度之后標注 LH 代號 右旋螺紋不需要標注 4 對于螺紋旋合長度 分為三組 即短旋合長度 S 中等旋合長度 N 和長旋合長度 L 一般采用中等旋合長度 二 螺紋加工工藝設計 1 螺紋加工走刀路線設計 1 1 直進法螺紋加工車削過程是在每次往復行程后車刀沿橫向進刀 通過多次行程把螺紋車削好 這種加工方法由于刀具兩側(cè)刃同時工作 切削力較大 但排屑困難 容易產(chǎn)生扎刀現(xiàn)象 但牙型正確 一般用于車削螺距小于3 的螺紋 1 螺紋加工走刀路線設計 2 1 螺紋加工走刀路線設計 3 2 斜進式螺紋加工刀具沿著螺紋一側(cè)順次進刀 這種加工方法適合于大螺距螺紋加工 在螺紋精度要求不是很高的情況下加工更為方便 可以做到一次成型 在加工較高精度螺紋時 可以先采用斜進法粗加工 然后用直進法進行精加工 但要注意刀具起始點定位要準確 否則會產(chǎn)生 亂牙 現(xiàn)象 造成零件報廢 1 螺紋加工走刀路線設計 4 2 螺紋加工切削用量的選用 5 1 主軸轉(zhuǎn)速螺紋加工時主軸轉(zhuǎn)速可用下面經(jīng)驗公式進行計算 P 工件螺距K 保險系數(shù) 一般取80如果數(shù)控系統(tǒng)能夠支持高速螺紋加工 則可采用高檔螺紋加工刀具 主軸轉(zhuǎn)速按照線速度200m min選取 而經(jīng)濟性數(shù)控車床如果采用高主軸轉(zhuǎn)速加工螺紋則會出現(xiàn)亂牙現(xiàn)象 2 螺紋加工切削用量的選用 6 2 進給速度螺紋加工時數(shù)控車床主軸轉(zhuǎn)速和工作臺縱向進給量存在嚴格數(shù)量關(guān)系 即主軸旋轉(zhuǎn)1轉(zhuǎn) 工作臺移動一個待加工工件螺紋導程距離 因此在加工程序中只要給出主軸轉(zhuǎn)速和螺紋導程 數(shù)控系統(tǒng)會自動運算并控制工作臺縱向移動速度 2 螺紋加工切削用量的選用 7 3 背吃刀量如果螺紋牙型較深 螺距較大 則可采用分次進給方式進行加工 每次進給的背吃刀量用螺紋深度減去精加工背吃刀量所得的差按遞減規(guī)律分配 常用螺紋加工切削次數(shù)與背吃刀量數(shù)值如表所示 2 螺紋加工切削用量的選用 8 3 車削螺紋前圓柱體 孔 預加工尺寸控制 1 1 外螺紋加工前圓柱體直徑尺寸控制車削螺紋時因工件材料受車刀擠壓影響使螺紋大徑變大 因此車削螺紋前大徑尺寸應控制在比基本尺寸小0 2 0 4 如果是用板牙套不大于M16的螺紋 同樣是考慮加工變形的原因 螺紋大徑應車到螺紋大徑下偏差 3 車削螺紋前圓柱體 孔 預加工尺寸控制 2 2 內(nèi)螺紋加工前圓柱體直徑尺寸控制在車床上用絲錐攻內(nèi)螺紋前 應先進行鉆孔 孔口倒角要大于內(nèi)螺紋大徑尺寸 攻螺紋前鉆底孔使用鉆頭直徑依據(jù)工件材料和導程不同分別采用下面公式進行計算 3 車削螺紋前圓柱體 孔 預加工尺寸控制 3 P 螺紋螺距dz 攻螺紋前鉆頭直徑d 螺紋公稱直徑 4 螺紋車刀的安裝與找正 1 車螺紋時 為了保證牙型正確 對裝刀提出了較嚴格的要求 裝刀時刀尖高低應對準工件軸線 并且車刀刀尖角的中心線必須與工件軸線嚴格保持垂直 這樣車出的螺紋 其兩牙型半角才會相等 如果把車刀裝歪 就會產(chǎn)生牙型歪斜 如圖所示 4 螺紋車刀的安裝與找正 2 4 螺紋車刀的安裝與找正 3 為了保證裝刀要求 在裝夾外螺紋車刀時常采用角度樣板找正螺紋刀尖角度 如圖所示 將樣板靠在工件直徑最大的素線上 以此為基準調(diào)整刀具角度 4 螺紋車刀的安裝與找正 4 4 螺紋車刀的安裝與找正 5 5 螺紋車削刀具切入與切出行程的確定 1 在數(shù)控車床上加工螺紋時 會在螺紋起始段和停止段發(fā)生螺距不規(guī)則現(xiàn)象 所以實際加工螺紋的長度W應包括切入和切出的空行程量 如圖所示 L1為切入空刀行程量 一般取2 5mm L2為切出空刀行程量 一般取2 3mm 5 螺紋車削刀具切入與切出行程的確定 2 三 單行程螺紋切削指令編程 G32 1 指令格式 1 1 指令格式 2 G32X U Z W F X U Z W 為螺紋終點坐標 切削圓柱螺紋時 X U 可省略 F 為螺紋導程 單位 對于錐螺紋 角 在45 以下時 螺紋導程以Z軸方向指定 角 在45 90 時螺紋導程以X軸方向指定 2 刀具走刀路線分析 刀具從A點出發(fā)以每轉(zhuǎn)一個螺紋導程的速度切削至B點 其切削前的進刀和切削后的退刀都要通過其它的程序段來實現(xiàn) 3 指令應用說明 1 1 在車螺紋期間進給速度倍率 主軸速度倍率均無效 始終固定在100 2 車螺紋期間不要使用恒表面切削速度控制 而要使用G97指令指定主軸轉(zhuǎn)速 3 車螺紋時 必須設置螺紋加工升速段Ll和降速段L2 這樣可避免因車刀升 降速而影響螺距的穩(wěn)定 3 指令應用說明 2 4 螺紋加工時如果牙型深度較深 螺距較大 應該分次進給 每次進給的背吃刀量用螺紋深度減去精加工背吃刀量所得的差按遞減規(guī)律分配 5 受機床結(jié)構(gòu)及數(shù)控系統(tǒng)的影響 車螺紋時主軸的轉(zhuǎn)速有一定的限制 4 編程舉例 1 示例2 29 編寫如圖所示工件加工程序 工件毛坯尺寸為 32 4 編程舉例 2 零件加工有外圓柱面的粗 精加工 徑向槽的切削加工和螺紋加工 加工時采用外圓端面車刀 T0101 切槽刀 T0202 刀具寬度3 和普通螺紋切削刀具 T0303 三種刀具 加工前應該計算螺紋的大徑和小徑尺寸 以控制粗加工的加工次數(shù)和每次背吃刀量 4 編程舉例 3 1 考慮螺紋加工時的擠壓變形 螺紋加工前外圓直徑應為 d 30 0 2 29 8 2 螺紋底徑尺寸計算 3 根據(jù)著兩個尺寸進行走刀次數(shù)和背吃刀量分布 共進行五次螺紋切削 每次切削深度分別為0 9 0 6 0 6 0 065 4 編程舉例 4 O2028T0101 外圓表面加工 G98M03S400 G00X35 0Z2 0 G71U1 0R0 5 G71P10Q20U0 5W0 1F80 0 N10G00X21 8 G01G42X29 8Z 2 0F40 0 Z 30 0 N20X35 0 S800 G70P10Q20 G00G40X100 0Z50 0 T0202 退刀槽加工 G00X33 0Z 28 0 G75R0 5 G75X26 0Z 30 0P1000Q2000F20 0 4 編程舉例 5 G00X100 0Z50 0 M05 T0303 螺紋加工 M03S600 G00X29 1Z5 0 G32Z 28 0F2 0 G00X31 0 Z5 0 X28 5 G32Z 28 0F2 0 G00X31 0 Z5 0 X27 9 G32Z 28 0F2 0 G00X31 0 Z5 0 X27 835 G32Z 28 0F2 0 G00X100 0 Z50 0 M05 M30 四 螺紋切削單一固定循環(huán)指令編程 G92 1 指令格式 1 1 指令格式 2 車削加工圓柱螺紋時 指令格式為 G92X U Z W F X U Z W 為螺紋終點坐標 F 為螺紋導程 單位 1 指令格式 3 1 指令格式 4 車削加工圓錐螺紋時 指令格式為 G92X U Z W RF X U Z W 為螺紋終點坐標 R 為圓錐螺紋起點 終點的半徑差值 當起點尺寸小于終點尺寸時 R為負值 F 為螺紋導程 單位 2 刀具走刀路線分析 G92指令的走刀路線與G90指令相似 運動軌跡也是一個矩形 刀具從循環(huán)起點A沿X方向快速移動至B點 然后以 導程 轉(zhuǎn) 的進給速度沿Z向切削進給至C點 再從X向快速退刀至D點 最后返回到循環(huán)起點A 完成一個螺紋加工循環(huán)動作 為了完成整個螺紋加工 需要經(jīng)過粗加工 精加工多次循環(huán) 3 指令應用說明 1 1 在螺紋切削過程中 按下循環(huán)暫停鍵時 刀具立即按斜線回退 先回到X軸起點 再回到Z軸起點 在回退過程中 不能進行另外的暫停 2 如果在單段方式下執(zhí)行G92循環(huán) 則每執(zhí)行一次循環(huán)必須按4次循環(huán)啟動按鈕 3 G92指令是模態(tài)指令 當Z軸移動量沒有變化時 只需對X軸指定其移動指令即可重復執(zhí)行固定循環(huán)動作 3 指令應用說明 2 4 在G92指令執(zhí)行過程中 進給速度倍率和主軸速度倍率均無效 5 執(zhí)行G92循環(huán)指令時 在螺紋切削的收尾處 刀具沿接近45 的方向斜向退刀 Z向退刀距離由系統(tǒng)參數(shù)設定 4 編程舉例 1 示例2 30 編寫如圖所示工件加工程序 工件毛坯尺寸為 32 4 編程舉例 2 零件形狀比較簡單 工件毛坯尺寸為 32 零件加工工藝路線設計為 工件外圓表面的粗加工與精加工并倒角 螺紋退刀槽加工 螺紋的粗加工與精加工 所采用的刀具有外圓端面車刀 T0101 切槽刀 T0202 刀寬3 以及60 螺紋車刀 T0303 4 編程舉例 3 螺紋加工前 外圓柱表面應加工至尺寸 19 8 螺紋底徑應為 據(jù)此確定螺紋精加工所達到尺寸及螺紋切削走刀次數(shù) 螺紋每次走刀背吃刀量及對應工件直徑如表所示 4 編程舉例 4 4 編程舉例 5 O2029T0101 圓柱外表面加工 G98M03S400 G00X32 0Z2 0 G71U1 0R0 5 G71P10Q20U0 5W0 1F80 0 N10G00G42X11 8 G01X19 8Z 2 0F40 0 Z 25 0 N20X32 0 S800 G70P10Q20 G00G40X100 0Z50 0 T0202S400 退刀槽加工 G00X31 0Z 23 0 G75R0 5 G75X16 0Z 25 0P1000Q2000F20 0 M05 G00X100 0Z50 0 4 編程舉例 6 T0303 螺紋加工 M03S600 G00X22 0Z2 0 G92X19 2Z 24 0F1 5 X18 6 X18 376 G00X100 0Z50 0 M05 M30 五 螺紋切削復合循環(huán)指令編程 G76 1 指令格式 1 1 指令格式 2 G76P m r a Q dmin R d G76X u Z w R i P k Q d F m 精加工重復次數(shù) 取值范圍 01 99 r 倒角量 即螺紋切削退尾處 45 方向退刀 的Z向退刀距離 當螺距由P表示時 可以從0 1P到9 9P設定 單位為0 1P 表達時用兩位數(shù)表達 00到99 a 刀尖角度 可以選擇的刀尖角度有 80 60 55 30 29 和0 由兩位數(shù)規(guī)定 如當m 2 r 1 2P a 60 時 則表達為P021260 dmin 最小切深 該值用不帶小數(shù)點的半徑值表示 當一次循環(huán)運行的切深小于此值時 切深箝在此值處 1 指令格式 3 G76P m r a Q dmin R d G76X u Z w R i P k Q d F d 精加工余量 該值用不帶小數(shù)點的半徑值表示 X u Z w 螺紋終點坐標值 i 錐螺紋起點與終點的半徑差 i為零時表示加工圓柱螺紋 k 螺紋牙型高度 該值用不帶小數(shù)點的半徑值表示 始終為正值 d 第一刀切削深度 該值用不帶小數(shù)點的半徑值表示 始終為正值 F 進給速度 2 刀具走刀路線分析 1 加工圓柱外螺紋時 刀具從循環(huán)起點A出發(fā) 以G00方式沿X向進給至螺紋牙頂X坐標處 即B點 該點的X坐標值 小徑 2k 然后沿基本牙型一側(cè)平行的方向進給 X向切深為 d 再以螺紋切削方式切削至離Z向終點距離為r處 倒角退刀至D點 再沿X向退刀至E點 最后返回A點 準備第二刀切削循環(huán) 如此分多刀切削循環(huán) 直至循環(huán)結(jié)束 2 刀具走刀路線分析 2 2 刀具走刀路線分析 3 執(zhí)行螺紋切削復合循環(huán)指令加工時 采用斜進式進刀 第一刀切削循環(huán)時 背吃刀量為 d 第二刀的背吃刀量為 第n刀的背吃刀量為 執(zhí)行G76循環(huán)的背吃刀量是逐步遞減的 3 指令應用說明 1 G76可以在MDI方式下使用 2 在執(zhí)行G76循環(huán)時 如按下循環(huán)暫停鍵 則刀具在螺紋切削后的程序段暫停 3 G76指令為非模態(tài)指令 所以必須每次指定 4 在執(zhí)行G76時 如要進行手動操作 刀具應返回到循環(huán)操作停止的位置 如果沒有返回到循環(huán)停止位置就重新啟動循環(huán)操作 手動操作的位移將疊加在該條程序段停止時的位置上 刀具軌跡就多移動了一個手動操作的位移量 4 編程舉例 1 示例2 32 加工如圖所示工件 對于螺紋部分 取精加工次數(shù)為3次 由于有退刀槽 螺紋收尾長度為0 螺紋車刀刀尖角度為60 最小背吃刀量取0 1 精加工余量取0 3 螺紋牙型高度為1 624 第一次吃刀量半徑值取0 5 通過計算螺紋小徑為16 75 毛坯尺寸為 40 80 對零件進行工藝設計并編制加工程序 4 編程舉例 2 零件加工工藝路線分析 對零件進行端面 外圓表面粗 精加工并倒角至圖紙尺寸 螺紋退刀槽加工 M20 2 5螺紋粗 精加工 工件切斷并保證全長 4 編程舉例 3 零件加工所使用刀具有 外圓端面車刀 T0101 切槽切斷刀 T0202 刀寬3 60 螺紋車刀 4 編程舉例 3 O2031T0101 外圓表面加工 G98M03S400 G00X42 0Z2 0 G71U2 0R0 5 G71P10Q20U0 5W0 1F80 0 N10G00G42X12 0 G01X20 0Z 2 0F40 0 Z 30 0 X29 0 G03X39 0Z 35 0R5 0 N20G01Z 55 0 S800 G70P10Q20 G40G00X100 0Z50 0 4 編程舉例 4 T0202 退刀槽加工 S400 G00X22 0Z 19 0 G75R0 5 G75X16 0Z 20 0P1000Q1000F20 0 G00X100 0Z50 0 T0303 螺紋加工 G00X22 0Z2 0 G76P020060Q100R300 G76X16 75Z 18 0P1624Q500F2 5 G00X100 0Z50 0 T0202 工件切斷 S200 G00X40 0Z 53 0 G01X2 0F20 0 X40 0 G00X100 0Z50 0 M05 M30 六 綜合編程示例 1 綜合編程示例 1 1 綜合編程示例 2 示例2 33 零件圖如圖所示 毛坯棒料尺寸為 50 85 毛坯材料為45鋼 對該零件加工進行工藝設計并編寫數(shù)控加工程序 1 綜合編程示例 3 1 零件結(jié)構(gòu)工藝性分析該零件為軸類零件 外表面為階梯軸 并有梯形螺紋要素 內(nèi)表面有普通螺紋要素 為了方便內(nèi) 外螺紋加工 設計有螺紋退刀槽結(jié)構(gòu) 工件左端為外圓柱體 并有長度尺寸精度要求 內(nèi)螺紋M24螺距為2 中徑和頂徑精度等級均為7級 螺紋基本偏差為H 工件右端有圓柱體 Tr36梯形螺紋螺距為3 中徑和頂徑精度等級均為7級 螺紋基本偏差為e 梯形螺紋左端有直徑為 28的寬槽 除了內(nèi) 外螺紋退刀槽處表面粗糙度為Ra6 3 m外 其余所有加工面的表面粗糙度均為Ra3 2 m 圖紙上標注有垂直度要求和同軸度要求 無熱處理和硬度要求 1 綜合編程示例 4 2 機床選擇可選擇通用臥式數(shù)控車床 如選用濟南第一機床廠生產(chǎn)臥式數(shù)控車床 配置FANUC0iMate數(shù)控系統(tǒng) 3 毛坯選擇選擇 50 85圓柱棒料 材料為45鋼 4 工件裝夾方式確定先選用三爪卡盤夾持棒料 加工出工件左端內(nèi) 外圓柱面形狀 然后工件掉頭 用軟卡爪夾持工件已加工表面并加工出工件右端形狀 1 綜合編程示例 5 5 刀具選擇 1 綜合編程示例 6 6 零件加工工藝路線設計 用外圓表面粗 精車循環(huán)指令G71 G70指令粗 精加工工件左階梯圓柱表面 用G90指令進行工件內(nèi)孔預加工 用G75指令進行內(nèi)溝槽加工 用G76指令進行工件內(nèi)螺紋加工 工件掉頭 用G94指令加工工件端面并保證工件全長 用G71 G70指令進行工件右端外圓柱表面粗 精加工 用G75指令進行梯形螺紋退刀槽加工 用G76指令進行梯形螺紋加工 1 綜合編程示例 7 7 切削用量選擇各種加工切削用量的選擇如工序卡所示 1 綜合編程示例 8 1 綜合編程示例 9 1 綜合編程示例 10 8 主要尺寸計算1 內(nèi)螺紋尺寸M24 2 7H尺寸計算 螺紋小徑名義尺寸為 小徑的基本偏差為下偏差 值為0 查表得小徑的公差值為0 475 所以小徑的尺寸及偏差為 據(jù)此按照中間值確定小徑的加工尺寸為 22 073 內(nèi)螺紋的牙型高度為1 299 1 綜合編程示例 11 8 主要尺寸計算2 梯形螺紋Tr36 3 7e尺寸計算 圖中梯形螺紋為外螺紋 大徑名義尺寸為 大徑的基本偏差為上偏差es 查表得 大徑公差值為 m 所以大徑的尺寸及偏差為 加工時取中間值 大徑加工尺寸為 35 67 梯形螺紋的牙型高度為 梯形螺紋小徑尺寸為 1 綜合編程示例 12 O2032 工件左端加工 T0101 外圓柱表面加工 G98M03S600 G00X52 0Z2 0 G71U1 5R0 5 G71P