數(shù)控機床操作加工技術(shù)實訓(xùn)（第二版） 課件 項目三 任務(wù)5：數(shù)控車削外三角螺紋的程序編寫

數(shù)控機床操作加工技術(shù)實訓(xùn)項目三數(shù)控車床的編程技術(shù)訓(xùn)練任務(wù)5

數(shù)控車削外三角螺紋的程序編寫任務(wù)目標(biāo)1.掌握數(shù)控車床程序編寫步驟。2.了解外三角螺紋的代號。3.掌握外三角螺紋的參數(shù)計算方法。4.掌握數(shù)控車床外三角螺紋程序的編寫方法。5.認(rèn)識外三角螺紋車刀。6.培養(yǎng)學(xué)生對外三角螺紋加工的工藝分析能力，養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的工作態(tài)度。相關(guān)知識一、外三角螺紋加工工藝分析

利用數(shù)控車床加工外三角螺紋時，由數(shù)控系統(tǒng)控制螺距的大小與精度，從而簡化了計算，不用手動更換掛輪，并且螺距精度高且不會出現(xiàn)亂扣現(xiàn)象；螺紋切削回程期間車刀快速移動，切削效率大幅提高。選擇專用的數(shù)控外三角螺紋切削刀具、可以設(shè)定較高的切削速度，提高了螺紋的表面質(zhì)量。

（一）零件的裝夾在螺紋切削過程中，無論采用何種進(jìn)刀方式，外三角螺紋切削刀具經(jīng)常由兩個或兩個以上的切削刃同時參加切削，會產(chǎn)生較大的切削力，容易使工件產(chǎn)生松動和變形現(xiàn)象。因此，在裝夾時可以采用軟卡爪增大夾持面或采用一夾一頂?shù)难b夾方式，以保證在切削過程中不會出現(xiàn)因工件松動導(dǎo)致螺紋亂牙，使工件報廢的現(xiàn)象。（二）刀具選擇與進(jìn)刀方式常用外三角螺紋車刀的切削部分材料分為硬質(zhì)合金和高速鋼兩類。刀具類型有整體式、焊接式和機械夾固式三種。在數(shù)控車床上車削普通外三角形螺紋一般選用精密級機夾可轉(zhuǎn)位不重磨螺紋車刀，使用時要根據(jù)螺紋的螺距選擇刀片的型號，每種規(guī)格的刀片只能加工一個固定的螺距。如圖3-5-2所示。圖3-5-2外三角螺紋車刀（三）螺紋車刀的裝夾1.裝夾外三角螺紋車刀時，刀尖應(yīng)對準(zhǔn)工件的中心。2.車刀刀尖角的對稱中心線必須與工件軸線垂直，裝刀時可用樣板來對刀，如圖3-5-3所示。圖3-5-3外三角螺紋車刀裝夾3.刀頭伸出不要過長，一般為20～25mm（約為刀桿高度1～1.5倍）螺紋加工的進(jìn)刀方式主要有直進(jìn)、斜進(jìn)和分層切削三種。其選用的主要依據(jù)是：在切削過程中，應(yīng)避免因外三角螺紋牙型截面尺寸過大、切削深度較深的情況下，會出現(xiàn)多個刀刃同時參加切削而出現(xiàn)扎刀現(xiàn)象。（四）切削用量的選擇1.主軸轉(zhuǎn)速螺紋加工時主軸轉(zhuǎn)速可用下面的經(jīng)驗公式進(jìn)行驗算：式中，p——螺紋的螺距，單位為mm；

K——保險系數(shù)，一般取80。2．進(jìn)給速度螺紋加工時數(shù)控車床主軸轉(zhuǎn)速和刀架縱向進(jìn)給量存在嚴(yán)格的數(shù)量關(guān)系，即主軸轉(zhuǎn)一圈，刀架移動一個螺紋導(dǎo)程的距離。因此在加工程序中只要給定主軸轉(zhuǎn)速和螺紋的導(dǎo)程，數(shù)控系統(tǒng)會自動運算并控制刀架縱向進(jìn)給速度。注：在編寫螺紋加工程序時可以省略進(jìn)給速度的設(shè)定，如果設(shè)定了進(jìn)給速度，數(shù)控車床也不會按照該速度執(zhí)行，即進(jìn)給功能無效。3．背吃刀量在螺紋加工中，背吃刀量ap等于螺紋車刀切入工件表面的深度，相當(dāng)于加工中每次的切深，要根據(jù)工件材料、刀具材料、刀具強度和工藝系統(tǒng)的剛性等因素，并依靠經(jīng)驗，通過試切來確定。如果螺紋牙型較深、螺距較大，則可采用分次進(jìn)給方式進(jìn)行加工。每次進(jìn)給的背吃刀量是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，常用螺紋切削進(jìn)給次數(shù)與背吃刀量數(shù)量關(guān)系，如下表3-5-1所示。表3-5-1常用螺紋切削的進(jìn)給次數(shù)與切削深度公制螺紋螺距（mm）1.01.52.02.53.03.54.0牙深（mm）0.6490.9741.2991.6241.9492.2732.590切削進(jìn)給次數(shù)及對應(yīng)背吃刀量/mm10.70.80.91.01.21.51.520.40.60.60.70.70.70.830.20.40.60.60.60.60.64

0.160.40.40.40.60.65

0.10.40.40.40.46

0.150.40.40.47

0.20.20.48

0.150.39

0.2外三角螺紋代號由螺紋代號、螺紋公差代號和螺紋旋合長度代號三部分組成，中間用“-”隔開。如外三角螺紋M20X1.5-5g6g-S-LH標(biāo)記圖3-5-4所示。二、識別外三角螺紋的代號圖3-5-4所示外三角螺紋的代號關(guān)于螺紋標(biāo)記的幾點說明：1.粗牙螺紋：螺距只有一種，例如M16,無標(biāo)注，通過查3-5-2表可得P=2。螺紋規(guī)格螺距螺紋規(guī)格螺距螺紋規(guī)格螺距螺紋規(guī)格螺距M30.5M142M303.5M525M40.7M162M333.5M565.5M50.8M182.5M364M605.5M61M202.5M394M646M81.25M222.5M424.5

M101.5M243M454.5

M121.75M273M485

表3-5-2粗牙普通螺紋直徑與螺距的關(guān)系2.細(xì)牙螺紋：螺距有多種，使用時需標(biāo)明，例如M16×1.5,那么P=1.5。

3.對于多線螺紋，采用“公稱直徑X導(dǎo)程”方式標(biāo)注，如：M30X3(P1.5)

表示普通三角螺紋公稱直徑是30mm，導(dǎo)程是3mm，螺距是1.5mm，根據(jù)公式:導(dǎo)程=螺距X線數(shù)，即3=ZX1.5，通過上式可以推出該螺紋為雙線螺紋。

4.對于左旋螺紋，應(yīng)在旋合長度之后標(biāo)準(zhǔn)“LH”，右旋“RH”可以省略不寫。

5.螺紋旋合長度可以分為三組，即短旋合長度（S）、中旋合長度（N）、長旋合長度（L），一般螺紋都采用中等旋合長度，N可省略不寫。

二、外三角螺紋的相關(guān)尺寸計算1.螺紋牙型高度車削螺紋時，車刀總的切削深度是牙型高度，即螺紋牙頂?shù)窖赖字g垂直于螺紋軸線的距離。根據(jù)《普通螺紋基本尺寸》（GB/T196-2003）國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。普通螺紋的牙型理論高度H=0.866p，實際加工時，由于螺紋車刀刀尖圓弧半徑的影響，螺紋牙型高度為：2.外三角螺紋的頂徑和底徑計算在螺紋切削時，由于刀具的擠壓使得最后加工出來的頂徑塑性膨脹，從而影響螺紋的裝配和正常使用，考慮到這個問題，在螺紋切削前的圓柱加工中，先多切除一部分材料，將外圓柱車小一些，可根據(jù)如下經(jīng)驗公式計算：3.螺紋加工的軸向尺寸的確定圖3-5-5螺紋加工的軸向尺寸1.在保證生產(chǎn)效率和正常切削的情況下，選擇較低的主軸轉(zhuǎn)速。2.一般車削螺紋時，從粗車到精車，是按相同螺距進(jìn)行的，且每次的背吃刀量是逐漸遞減的。3.從粗車到精車螺紋時，主軸的轉(zhuǎn)速一般不能改變，當(dāng)主軸速度變化時，螺紋切削會出現(xiàn)亂牙現(xiàn)象。三、車螺紋時的注意事項5.當(dāng)主軸脈沖發(fā)生器（編碼器）所規(guī)定的允許工作轉(zhuǎn)速超過車床所規(guī)定的主軸最大轉(zhuǎn)速時，可選擇高一些的主軸轉(zhuǎn)速。6.測量螺紋時，應(yīng)將工件和量具擦干凈后再測量，否則將影響測量誤差。（一）G32—等螺距螺紋車削指令1.功能可以加工米制或英制的直螺紋、錐螺紋和端面螺紋。2.格式G32X(U)

Z(W)

F（I）

;3.含義X、Z—螺紋終點的絕對坐標(biāo)值；U、W—螺紋終點相對與起點的增量值，Z(W)省略時為端面螺紋切削；F—公制螺紋的導(dǎo)程，Pn=螺距×線數(shù)；I—英制螺紋的導(dǎo)程；

四、外三角螺紋加工程序的編寫4.走刀軌跡(從A點螺紋插補到B點)如圖3-5-6所示。6.能力拓展已知毛坯為Φ40X100mm，試用所學(xué)指令完成如圖3-5-7所示的圓柱外三角螺紋（M30X2）的加工程序的編寫,螺紋升速進(jìn)刀段和降速退刀段自定。

圖3-5-7圓柱外三角螺紋程序編寫步驟：1）分析零件圖樣和工藝要求（1）從圖3-5-7可以看出該零件為軸類零件，選擇在數(shù)控車床上進(jìn)行加工；（2）在數(shù)控車床上使用三爪卡盤裝夾工件，四工位刀架安裝刀具，1號刀位安裝90°外圓車刀，2號刀位安裝切槽刀，3號刀位安裝60°外螺紋車刀。（3）從圖3-5-7可以看出該零件加工精度要求較低，只需要選擇1把90°外圓車刀、1把刀寬為5mm的切槽刀、一個外三角螺紋車刀即可，由于外圓和槽加工程序在項目3和項目4中已講解，本次編程只需編寫螺紋加工程序。3）外三角螺紋加工程序O0356；G97S500M03T0303；G00X32Z5；X28.84；（第一刀車螺紋，切深0.9mm）G32Z-25F2；G00X32；Z5；X28.1；（第二刀車螺紋，切深0.74mm）G32Z-25F2；G00X32；Z5；X27.6；（第三刀車螺紋，切深0.5mm）G32Z-25F2；G00X32；Z5；X27.4；（第四刀車螺紋，切深0.2mm）G32Z-25F2；G00X32；Z5；X27.4；（第五刀車螺紋，修整螺紋）G32Z-25F2；G00X32；X100Z100；M30；（二）G92—螺紋切削固定循環(huán)1.功能用于對圓柱內(nèi)外螺紋和錐螺紋的公制、英制螺紋的加工。2.格式1）圓柱內(nèi)外三角螺紋格式G00X

Z

；（定位點坐標(biāo)）G92X(U)

Z(W)

F

；2）圓錐內(nèi)外三角螺紋格式G00X

Z

；（定位點坐標(biāo)）G92X(U)

Z(W)

R

F

；3.各參數(shù)的含義X、Z—螺紋車削終點絕對坐標(biāo)值；U、W—螺紋車削終點相對起點的坐標(biāo)增量；R—考慮升速進(jìn)刀段與降速退刀段時，螺紋車削起點和終點的半徑差值；F—螺紋導(dǎo)程Pn，Pn=螺距×頭數(shù)4.走刀軌跡1）單一走刀軌跡,如圖3-5-8所示。圖3-5-8G92指令單一走刀軌跡（1）X向定位（G00指令）（2）Z向切削（G32指令）（3）X向退刀（G00指令）（4）Z向退刀（G00指令）2）綜合走刀軌跡,如圖3-5-9所示。5.舉例如圖3-5-7所示，要求用G92指令編寫圓柱外三角螺紋的加工程序，在數(shù)控車床仿真軟件上模擬仿真加工后，再到數(shù)控車床上完成零件的加工。1）螺紋加工步驟（略）同G32指令。2）G92指令加工程序如下：O0356；G97S500M03T0303；G00X32Z5；（循環(huán)起點）G92X29.74Z-25F2；（第一刀車螺紋）X28.84；（第二刀車螺紋）X28.1；（第三刀車螺紋）X27.6；（第四刀車螺紋）X27.4；（第五刀車螺紋）X27.4；（第六刀精車螺紋）G00X100Z100；M30；

從G32和G92指令編寫螺紋加工程序可以看出，G32指令只是單一的螺紋加工，使用G32指令每車一次螺紋都要寫四個語句（X向進(jìn)刀G00→Z向車螺紋G32→X向退刀G00→Z向退刀G00），如果加工大螺距螺紋，將增加編程量。G92指令是固定循環(huán)指令，只需要確定好循環(huán)起點，分配好背吃刀量，一個語句就可以完成G32指令的四個語句動作，因此為了簡化程序編寫，在螺紋編程中優(yōu)先選用G92指令。5.能力拓展已知毛坯為Φ32X100mm，試用所學(xué)指令完成如圖3-5-10所示的圓柱外三角螺紋（M24X1.5）的加工程序的編寫,螺紋升速進(jìn)刀段和降速退刀段自定。

圖3-5-10圓柱外三角螺紋程序編寫步驟：1）分析零件圖樣和工藝要求（1）從圖3-5-10可以看出該零件為軸類零件，選擇在數(shù)控車床上進(jìn)行加工；（2）在數(shù)控車床上使用三爪卡盤裝夾工件，四工位刀架安裝刀具，1號刀位安裝90°外圓車刀，2號刀位安裝切槽刀，3號刀位安裝60°外螺紋車刀。（3）從圖3-5-10可以看出該零件加工精度要求較低，只需要選擇1把90°外圓車刀、1把刀寬為4mm的切槽刀,分兩次加工完成、一個外三角螺紋車刀即可，由于外圓和槽加工程序在項目3和項目4中已講解，本次編程只需編寫螺紋加工程序。（3）分配背吃刀量(按遞減規(guī)律)（4）外三角螺紋加工程序O0359；G97S600M03T0303；G00X26Z4；G92X23.805Z-32

F1.5；X23；X22.4；X22.1；X22.05；X22.05；G00X100Z100；M30；3）將程序輸入到數(shù)控車床仿真軟件上完成程序的編制與加工，再到數(shù)控車床上完成零件的加工。4）零件測量外三角螺紋可用外螺紋千分尺、螺紋環(huán)規(guī)來測量，如圖3-5-11所示。外螺紋千分尺主要測量的是外螺紋的中徑，如果所測尺寸在中徑公差（查表3-5-