數(shù)控車床編程與操作（FANUC系統(tǒng)）第七章　螺紋加工

第七章螺紋加工417第二節(jié)變螺距螺紋加工第一節(jié)等螺距螺紋加工第三節(jié)梯形螺紋加工第四節(jié)多線螺紋加工第一節(jié)等螺距螺紋加工419在各種機(jī)械產(chǎn)品中，帶有螺紋的零件應(yīng)用廣泛。因此，在數(shù)控車削加工中經(jīng)常會(huì)遇到各種帶有螺紋的零件。車削螺紋是常用的螺紋加工方法，也是數(shù)控加工的基本技能之一。如圖所示為典型的螺紋類零件。本章主要介紹螺紋加工的特點(diǎn)、工藝的確定、指令的應(yīng)用、程序的編制以及加工質(zhì)量的分析等。420421螺紋類零件a）外螺紋

b)內(nèi)螺紋一、螺紋加工螺紋加工是數(shù)控車床常見的加工任務(wù)，螺紋加工實(shí)際上是由刀具的直線運(yùn)動(dòng)和主軸按預(yù)先輸入的比例轉(zhuǎn)速同時(shí)運(yùn)動(dòng)而完成的。如圖所示，按規(guī)格及用途不同，螺紋分為普通螺紋（牙型角為60°）、英制螺紋（牙型角為55°）和管螺紋（牙型角為55°）。螺紋按牙型不同分為三角形螺紋、梯形螺紋、矩形螺紋等，如圖所示。按螺紋在零件上的形狀和位置不同分為圓柱螺紋、錐面螺紋、端面螺紋等。422423常用螺紋的分類a)普通螺紋b)英制螺紋c)管螺紋1—內(nèi)螺紋2—外螺紋424常用螺紋牙型的分類a)三角形螺紋b)梯形螺紋c)矩形螺紋1—螺母2—螺栓1.螺紋零件的裝夾在螺紋切削過程中，無論采用哪種進(jìn)刀方式，螺紋切削刀具經(jīng)常有兩個(gè)或者兩個(gè)以上的切削刃同時(shí)參與切削。與槽加工相似，螺紋加工同樣會(huì)產(chǎn)生較大的徑向切削力，容易使工件產(chǎn)生松動(dòng)。因此，裝夾螺紋類零件時(shí)建議采用軟卡爪且增大夾持面或者一夾一頂?shù)难b夾方式，以保證在螺紋切削過程中不會(huì)出現(xiàn)因工件松動(dòng)而導(dǎo)致螺紋亂牙、工件報(bào)廢的現(xiàn)象。4252.刀具選擇與進(jìn)刀方式通常螺紋刀具切削部分的材料分為硬質(zhì)合金和高速鋼兩類。刀具分為整體式、焊接式和機(jī)械夾固式三種類型。用數(shù)控車床車削普通螺紋時(shí)一般選用精密級(jí)機(jī)夾可轉(zhuǎn)位不重磨螺紋車刀，這種螺紋車刀要根據(jù)螺紋的螺距選擇刀片的型號(hào)，每種規(guī)格的刀片只能加工一個(gè)固定的螺距。對(duì)于其他牙型的螺紋刀具，可根據(jù)需要到刀具生產(chǎn)廠家訂貨或者自行刃磨。426427數(shù)控螺紋車刀及加工的零件a）外螺紋車刀及零件b)內(nèi)螺紋車刀及零件螺紋加工的進(jìn)刀方式主要有直進(jìn)法、左右切削法和斜進(jìn)法三種，如圖所示。428螺紋加工的進(jìn)刀方式a)直進(jìn)法b）左右切削法c)斜進(jìn)法3.切削用量的選擇（1）背吃刀量的選擇在螺紋加工中，背吃刀量ap等于螺紋車刀切入工件表面的深度。如果其他切削刃同時(shí)參與切削，背吃刀量ap應(yīng)為各切削刃切入深度之和。由此可以看出，隨著螺紋車刀的每次切入，背吃刀量在逐步增大。受螺紋牙型截面大小和深度的影響，車削螺紋時(shí)的背吃刀量可能是非常大的，要合理選擇螺紋加工時(shí)的切削用量，必須合理選擇切削速度和進(jìn)給量。車削螺紋時(shí)的進(jìn)給量相當(dāng)于加工中的每次切深。429（2）轉(zhuǎn)速的選擇1）主軸轉(zhuǎn)速的影響因素。在螺紋車削過程中，主軸轉(zhuǎn)速的選擇受到下面幾個(gè)因素的影響：①螺紋加工程序段中指令的螺距值相當(dāng)于以進(jìn)給量f(mm/r)表示的進(jìn)給速度F。②刀具在位移過程的始末都受到伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)升、降頻率和數(shù)控裝置插補(bǔ)運(yùn)算速度的約束。③螺紋車削必須通過主軸的同步功能實(shí)現(xiàn)，因此需要有主軸脈沖發(fā)生器（編碼器）。4302）主軸轉(zhuǎn)速的確定原則。根據(jù)上述現(xiàn)象，螺紋加工時(shí)主軸轉(zhuǎn)速的確定應(yīng)遵循以下原則：①在保證生產(chǎn)效率和正常切削的情況下應(yīng)選擇較低的主軸轉(zhuǎn)速。②當(dāng)螺紋加工程序段中的升速進(jìn)刀段(L1)和降速退刀段（L2）的長度值較大時(shí)，可選擇適當(dāng)高一些的主軸轉(zhuǎn)速。③當(dāng)編碼器所規(guī)定的允許工作轉(zhuǎn)速超過機(jī)床所規(guī)定的主軸額定最高轉(zhuǎn)速時(shí)，則可選擇較低一些的主軸轉(zhuǎn)速。④車床的主軸轉(zhuǎn)速將受到螺紋的螺距P（或?qū)С蹋┐笮?，?qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的升、降頻特性以及螺紋插補(bǔ)運(yùn)算速度等多種因素的影響。431二、常用螺紋加工指令FANUC0i系統(tǒng)有關(guān)螺紋切削指令見表。432螺紋切削指令1.等螺距螺紋切削指令（G32）（1）指令書寫格式G32X（U）

Z（W）

F

；X

、Z

——絕對(duì)值編程時(shí)，螺紋切削終點(diǎn)的工件坐標(biāo)值;U

、W

——增量值編程時(shí)，螺紋切削終點(diǎn)相對(duì)于起點(diǎn)的增量坐標(biāo)值；F

——軸向螺距。433（2）編程實(shí)例如圖所示為外螺紋零件，試用G32指令編寫加工程序并進(jìn)行加工，加工程序見表。434外螺紋零件a)零件圖b）三維立體圖435加工程序2.螺紋切削固定循環(huán)指令（G92）（1）指令書寫格式G92X（U）

Z（W）

R

F

；X

、Z

——絕對(duì)值編程時(shí)，螺紋切削終點(diǎn)的坐標(biāo)值;U

、W

——增量值編程時(shí)，螺紋切削終點(diǎn)相對(duì)于起點(diǎn)的增量坐標(biāo)值；R

——加工圓錐螺紋時(shí)，螺紋起點(diǎn)與終點(diǎn)的半徑差；加工圓柱螺紋時(shí)R值為0，可省略；F

——軸向螺距。436（2）編程實(shí)例如圖所示為定位螺栓零件圖，應(yīng)用G92指令編制零件加工程序，見表。加工后的零件三維立體圖如圖所示。437定位螺栓零件圖零件三維立體圖438零件加工程序3.用G92指令加工圓錐螺紋螺紋切削固定循環(huán)指令（G92）還常用于圓錐螺紋的車削，指令書寫格式如下：G92X（U）

Z（W）

R

F

；R

——圓錐螺紋起點(diǎn)和終點(diǎn)的半徑差，加工圓柱螺紋時(shí)為零，可省略。其余各項(xiàng)指定與圓柱螺紋切削指令相同。用G92指令加工圓錐螺紋時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示。439440用G92指令加工圓錐螺紋時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示為定位螺栓，應(yīng)用G92指令編制零件加工程序，見表。441定位螺栓a)零件圖b)三維立體圖442零件加工程序三、簡單三角形螺紋零件加工編制如圖所示帶外螺紋的軸類零件的加工程序并進(jìn)行加工。毛坯采用φ45mm×150mm的棒料（可沿用上節(jié)課練習(xí)用料），材料為45鋼。443帶外螺紋的軸類零件1.加工工藝分析(1)編程原點(diǎn)的確定以工件右端面與軸線的交點(diǎn)處作為編程原點(diǎn)。(2)制定加工路線2.工件的裝夾采用三爪自定心卡盤裝夾工件，如圖所示。444工件的裝夾1—三爪自定心卡盤2—工件3.填寫工藝卡片（1）確定加工工藝，填寫數(shù)控加工工藝卡，見表。445數(shù)控加工工藝卡（2）切削用量及刀具選擇見表。446切削用量及刀具選擇4.編寫加工程序零件加工程序見表。447零件加工程序448零件加工程序449零件加工程序四、螺紋加工質(zhì)量分析螺紋加工中經(jīng)常遇到的加工和質(zhì)量問題有多種情況，常見問題的產(chǎn)生原因和解決方法見表。450螺紋加工常見問題的產(chǎn)生原因和解決方法451螺紋加工常見問題的產(chǎn)生原因和解決方法452螺紋加工常見問題的產(chǎn)生原因和解決方法第二節(jié)

變螺距螺紋加工453變螺距螺紋在日常生活中并不多見，但是在專用設(shè)備上卻經(jīng)常見到，如在墻體擠出機(jī)的推進(jìn)器零件上。如果在普通車床上加工變螺距螺紋，必須對(duì)車床進(jìn)行改裝，車床整體將被破壞，并且增加成本。但是，在數(shù)控車床上加工就十分方便，可以利用變螺距螺紋加工指令G34方便地進(jìn)行變螺距螺紋的加工。454一、指令書寫格式G34X(U)

Z（W)

F

K

；X

、Z

——絕對(duì)值編程時(shí)，螺紋切削終點(diǎn)的工件坐標(biāo)值；U

、W

——增量值編程時(shí)，螺紋切削終點(diǎn)相對(duì)于起點(diǎn)的增量坐標(biāo)值；F

——軸向螺距；K

——主軸每轉(zhuǎn)螺距的增量或減量，mm/r。455二、編程實(shí)例如圖所示為變螺距螺桿零件圖，用G34指令編寫加工程序并進(jìn)行加工，加工程序見表，加工后的三維立體圖如圖所示。456變螺距螺桿零件圖變螺距螺桿三維立體圖457加工程序第三節(jié)

梯形螺紋加工458當(dāng)零件的螺紋螺距較大時(shí)，加工余量就會(huì)隨之增大，加工螺紋時(shí)就需要多次重復(fù)同一路徑循環(huán)加工才能去除全部余量，這樣將使程序內(nèi)存加大。為了簡化編程工作，數(shù)控系統(tǒng)同樣提供了不同形式的固定循環(huán)功能，以縮短程序的長度，減少程序所占內(nèi)存，使程序得以簡化。一、多重復(fù)合螺紋切削指令(G76)在螺紋加工指令中實(shí)現(xiàn)斜進(jìn)法和左右切削法進(jìn)刀，是避免出現(xiàn)扎刀現(xiàn)象的有效手段。多重復(fù)合螺紋切削指令(G76)就可以很好地實(shí)現(xiàn)這一功能，現(xiàn)在討論其指令的格式和應(yīng)用，并利用多重復(fù)合螺紋切削指令(G76)編制如圖所示梯形螺紋零件的加工程序。459460梯形螺紋零件圖1.指令書寫格式G76P(m)(r)(α)Q(Δdmin)R(d)；G76X(U)

Z(W)

R(i)P(k)Q(Δd)F(P)；m——精加工重復(fù)次數(shù)(1～99)，該值是模態(tài)值，可由程序指令設(shè)定；r——倒角量，當(dāng)螺距由P表示時(shí)，可以從0.01P到9.9P設(shè)定，單位為0.01P(兩位數(shù)從00到99)，該值是模態(tài)值，可由程序指令設(shè)定；α——刀尖角度，可以選擇80°、60°、55°、30°、29°和0°六種中的一種，由兩位數(shù)規(guī)定，該值是模態(tài)值，用程序指令改變m、r和α，用地址P同時(shí)指定；461Δdmin——最小背吃刀量(用半徑值指定，單位為μm)，當(dāng)一次循環(huán)運(yùn)行的背吃刀量小于此值時(shí)，背吃刀量執(zhí)行此值，該值是模態(tài)值，可由程序指令設(shè)定；d——精加工余量，該值是模態(tài)值，可由程序指令設(shè)定，μm；i——螺紋半徑差，如果i=0，可以進(jìn)行普通圓柱螺紋的切削；k——螺紋牙型高度,用半徑值指定，μm；Δd——第一刀背吃刀量，用半徑值指定，μm；P——螺距。4622.指令說明如圖所示為G76指令的循環(huán)路線和進(jìn)刀方式。463指令的循環(huán)路線和進(jìn)刀方式a）循環(huán)路線b）進(jìn)刀方式3.編程實(shí)例用G76指令編制如圖所示梯形螺紋零件的加工程序。梯形螺紋加工程序見表，加工后的三維立體圖如圖所示。464梯形螺紋零件圖梯形螺紋三維立體圖465梯形螺紋加工程序二、梯形螺紋零件加工編制如圖所示的帶梯形螺紋的軸類零件的加工程序并進(jìn)行加工。毛坯采用φ45mm×150mm的棒料（可沿用上節(jié)課練習(xí)用料），材料為45鋼。466帶梯形螺紋的軸類零件1.加工工藝分析（1）編程原點(diǎn)的確定以工件右端面與軸線的交點(diǎn)處作為編程原點(diǎn)。（2）制定加工路線2.工件的裝夾采用三爪自定心卡盤裝夾工件，如圖所示。467工件的裝夾1—三爪自定心卡盤2—工件3.填寫工藝卡片（1）確定加工工藝，填寫數(shù)控加工工藝卡，見表。468數(shù)控加工工藝卡（2）切削用量及刀具選擇見表。469切削用量及刀具選擇4.編寫加工程序零件加工程序見表。470零件加工程序471零件加工程序第四節(jié)

多線螺紋加工472在各類機(jī)械零件中，為便于拆卸零部件或改變傳動(dòng)零件的傳動(dòng)比，多線螺紋成為比較常見的螺紋形式之一。除了G32、G92和G76螺紋切削指令外，數(shù)控系統(tǒng)還配置了直接用于多線螺紋切削的指令G33。473一、多線螺紋切削指令（G33）的書寫格式G33X(U)

Z(W)

F

P;

X