2.6　軸類件的螺紋車削

2.6.1　等螺距螺紋切削指令G32

G32指令用于切削等螺距直螺紋、外錐形螺紋和渦形螺紋。程序格式:

G32 X(U)_?Z(W)_?F_;

程序段中:

① 代碼“F”表示工件長軸方向的導程,如果X軸方向為長軸,F為半徑值。對于圓錐螺紋,如圖2?54所示,其斜角α在45°以下時,Z軸方向為長軸;斜角α在45°~90°之間時,X軸方向為長軸。

②圓柱螺紋切削加工時,代碼“X(U)”值可以省略,程序格式為:G32 Z(W)_?F_;

車削螺紋過程中通過位置編碼器實時地讀取主軸轉(zhuǎn)速,根據(jù)螺紋導程自動換算出刀具的每分鐘進給量。在主軸上的位置編碼器輸出一轉(zhuǎn)信號時開始螺紋切削,所以螺紋切削的起始點是固定點,且刀具在工件上的軌跡不變,重復若干次相同走刀軌跡完成螺紋車削。注意在車削螺紋過程中主軸速度必須保持恒定,否則螺紋導程不正確。

螺紋車削加工為成形車削,且切削進給量較大,如果刀具強度較差,一般要求分數(shù)次進給加工。常用螺紋切削的切削次數(shù)與吃刀量如表2?4和表2?5所示。

車削螺紋操作注意事項如下。

① 從螺紋粗加工到精加工,主軸的轉(zhuǎn)速必須保持一常數(shù)。

② 在沒有停止主軸的情況下,停止螺紋的切削將非常危險。因此螺紋切削時進給保持功能無效,如果按下進給保持按鍵,刀具在加工完螺紋后停止運動。

③ 螺紋加工中不使用恒定表面切削速度控制功能,必須使用G97。

④ 在螺紋加工軌跡中應設置足夠的升速切入距離δ1和降速退刀(切出)距離δ2,如圖2?54所示,以消除伺服滯后造成的螺距誤差。

⑤ 在螺紋切削期間進給速度倍率無效,固定在100%。

⑥ 主軸速度倍率功能在切螺紋時無效,固定在100%。

例2?19:如圖2?55所示,車圓柱螺紋,螺距4mm,切入距離δ1=3mm,切出距離δ2=1.5mm,螺紋深度1mm,切削2次。編寫程序。

解:用G32指令車削螺紋程序。

車削程序如下。　　　　　　　　　　

…

G00 U?62.0;　　進刀到循環(huán)始點A

G32 W?74.5 F4.0;　　第一次車螺紋,到B點

G00 U62.0;　　退刀到C點

W74.5;　　返回

U?64.0;　　進刀到循環(huán)始點A

G32 W?74.5;　　第二次車螺紋

G00 U64.0;　　退刀

W74.5;　　返回

…

2.6.2　螺紋切削循環(huán)指令G92

由例2?19可以看出,G32指令車削螺紋,需要進刀、車螺紋、退刀和返回共四段程序,程序長且煩瑣。采用螺紋車削循環(huán)指令G92編程可簡化程序,縮短程序的長度。螺紋切削循環(huán)指令G92的程序格式為:

G92 X(U)_?Z(W)_?R_?F_;

程序段中,X(U),Z(W)為螺紋終點坐標值;增量坐標編程用U、W;R為錐螺紋始點與終點在X軸方向的坐標增量(半徑值),圓柱螺紋的R值為零,可省略;F為螺紋導程。

G92指令用于切削圓柱螺紋和錐螺紋,完成走刀一次切削循環(huán)。G92車削螺紋過程分為四步,如圖2?56所示,車刀從循環(huán)始點開始,快速進刀、車削螺紋、退刀、返回到循環(huán)始點。圖中虛線表示快速移動,實線表示按地址F指定的進給速度移動。

車削錐螺紋與車削圓柱螺紋相同,過程也是四步,如圖2?57所示。

例2?20:零件尺寸如圖2?58所示,用螺紋切削循環(huán)指令編程,在螺紋牙高方向要求4次走刀,車削“M30×1.5”螺紋,試編寫程序。

解:相關計算:外螺紋大徑D≈公稱直徑-0.1P(螺距)

外螺紋小徑d≈公稱直徑-1.3P(螺距)

切入深度h≈0.65P

由計算得:D≈29.985mm;d≈28.035mm;h≈1.95mm。分4次走刀切削,第1次ap取0.8mm,余下每次的背吃刀量遞減。

指令G92車削螺紋編程,程序如下。

G54 G00 X100.0 Z200.0;　　設定工件坐標系

G97 S300;

T0101 M03;　　換刀,啟動主軸

G00 X35.0 Z6.0　　定位于循環(huán)始點

G92 X29.2 Z?38.0 F1.5;　　車削螺紋第1次走刀

X28.6;　　車削螺紋第2次走刀(注:G92是模態(tài)碼,仍有效)

X28.2;　　車削螺紋第3次走刀

X28.04;　　車削螺紋第4次走刀

G00 X100.0 Z200.0;　　返回到程序始點(注:G00取代G92)

T0100 M05;　　取消刀補

M02;　　程序結束

2.6.3　螺紋車削多重(復合)循環(huán)指令G76

例2?20程序中螺紋切削采用單一循環(huán)指令G92,由4個程序段完成螺紋牙高方向切削,如果采用螺紋多重循環(huán)指令,則一個程序段就可完成同樣切削。G76是用于切削螺紋的多重循環(huán)指令,程序中只需指定一次G76,并規(guī)定好相關參數(shù),即可完成螺紋切削。螺紋切削多重循環(huán)的刀具軌跡如圖2?59(a)所示,圖中虛線表示快速進給軌跡,細實線是按給定進給速度的進給軌跡。螺紋切削圖形如圖2?59(b)所示。

車削螺紋中在牙高方向需要逐層切入工件,其切入進刀方法分為“直進法”和“斜進法”兩種。“直進法”指刀具沿背向(與軸向進給方向垂直)直線逐層切入工件;而“斜進法”指刀具沿與背向成二分之一刀尖角(α/2)方向逐層切入工件。如圖2?59(b)所示。

G32、G92指令采用“直進法”車削螺紋,一般用于車削螺距小于1.5mm的螺紋。G76指令是采用“斜進法”車削螺紋。

G76指令需用兩個程序段,格式是:

G76 P(m)?(r)?(α)?Q(Δdmin)?R(d);

G76 X(U)_?Z(W)_?R(i)?P(k)?Q(Δd)?F(L);

G76指令程序中所用的參數(shù)如圖2?59(a)所示,其含義如下。

m——精加工重復次數(shù),該值是模態(tài)的,此值可用5142號參數(shù)設定,由程序指令改變。

　　r——斜向退刀時的軸向長度單位數(shù),用兩位數(shù)從“00”到“99”表示。每1個單位長度為0.01L(L為螺距),從“00”到“99”可以表示的長度是0.01L~9.9L。該長度也稱為退尾長度。

　　α——刀尖角度,可以選擇80°、60°、55°、30°、29°和0°六種中的一種,由2位數(shù)規(guī)定。

　　Δdmin——最小切深(用半徑值指定)。當一次循環(huán)運行的切深小于此值時,取此值作為切削深度。

　　d——精加工余量,該值是模態(tài)的,這個值可用5141號參數(shù)設定,用程序指令改變。

　　i——螺紋半徑差,如果i=0,可以進行普通直螺紋切削。

　　k——螺紋高,這個值用半徑值規(guī)定。

　　Δd——第一刀切削深度(半徑值)。

　　L——螺紋導程(單線螺紋同螺距)。

程序中參數(shù)m、r、和a用代碼P同時指定。格式為:P(m)(r)(a);

例如,當m=2;r=20(退尾長度為:2×螺距);α=60°時。P地址后的參數(shù)是:022060。

注意:G76指令中不支持“P”“R”或“Q”用小數(shù)點輸入,在G76指令程序段中的“Q”“R”“P”代碼后的數(shù)值應以無小數(shù)點的形式表示。

例2?21:對例2?20(圖2?58)用車削螺紋多重循環(huán)G76指令編程。

解:G76指令車削螺紋,程序如下。

G54 G00 X100.0 Z200.0;　　　　　　　　　設定工件坐標系

G97 S300 M03;　　啟動主軸

T0101;　　換刀

G00 X35.0 Z6.0　　定位于循環(huán)始點

G76 P010560 Q160 R160;　　切削螺紋,循環(huán)走刀4次。完成切削

G76 X28.04 Z?38.0 P980 Q800 F1.5;

G00 X100.0 Z200.0;　　回到程序始點

T0100 M05;　　取消刀補

M02;　　程序結束

2.6.4　多頭螺紋切削

多頭螺紋又叫多線螺紋。按螺紋上螺旋槽的多少來分類,有一條螺旋槽的螺紋,稱為單頭螺紋;有兩條以上螺旋槽的螺紋,稱為多頭螺紋。螺紋上相鄰兩螺旋槽之間的距離,稱為螺距。沿螺旋槽旋轉(zhuǎn)一周所前進的距離,稱為導程。

多頭螺紋的編程方法和單頭螺紋相似,通常采用改變切削螺紋初始位置或初始角實現(xiàn)切削多頭螺紋。

(1)用G32指令切削多頭螺紋

指令格式:

G32 X(U)_?Z(W)_?F_?Q_;

程序段中“Q”用于指令切削螺紋的初始角度,改變切削螺紋初始角,可加工多頭螺紋。

注意:

①?起始角不是模態(tài)值,每次使用都必須指定,如果不指定系統(tǒng)就默認為是0°。

②?起始角(Q)增量單位是0.001°,不能指定小數(shù)點,例如:如果相移角為180°,指令是“Q180000”,不能指定“Q180.00”,不許包含小數(shù)點。

③?可指定的起始角范圍在0~360000(以0.001°為單位)之間指定起始角,如果指定了大于“360000”的值要按“360000”(360°)規(guī)算。

例如,加工雙頭螺紋,兩螺旋線起始角分別為0°和180°。

車雙線螺紋程序如下。

…

G00 X40.0;　　　　　　　　　　　　　　在車螺紋始點X向進刀

G32 W?38.0 F4.0 Q0;　　車0°車0°始角螺紋,導程4mm

G00 X72.0;　　X退刀

W38.0;　　Z向返回到車螺紋始點

X40.0;　　X向進刀

G32 W?38.0 F4.0 Q180000;　　車180°始角螺紋,導程4mm

G00 X72.0;　　X向退刀

W38.0;　　Z向返回到車螺紋始點

…

(2)用G92指令切削多頭螺紋

螺紋加工循環(huán)(直螺紋加工循環(huán))

指令格式:

G92 X(U)_?Z(W)_?F_?Q_;

程序段中,“F”為螺紋導程;“Q”為螺紋起始角。“Q”用于指令切削螺紋的初始角度,同G32指令一樣,改變切削螺紋初始角,可加工多頭螺紋。

G92指令是簡單螺紋切削循環(huán)指令,也可以利用先加工一個單線螺紋,然后根據(jù)多頭螺紋的結構特性,在Z軸方向上移過一個螺距,加工另一個螺紋,從而實現(xiàn)多頭螺紋的加工。

(3)用G76指令切削多頭螺紋

用G76指令車削多頭螺紋,指令總是使用FS10/11紙帶格式,G76多重螺紋切削循環(huán)指令格式:

G76 X(U)_?Z(W)_?I_?K_?D_?F_?A_?P_?Q_;

式中　I——螺紋的徑向差;

　　K——螺紋牙頂?shù)母叨?半徑);

　　D——首次切入深度(半徑);

　　A——刀尖角度(螺紋邊緣的角度);

　　P——切削方式;

　　Q——螺紋起始角。

加工螺紋小結:數(shù)控機床加工螺紋常用G32、G92和G76三條指令。其中G32指令是單行程切削螺紋,不包括刀具空行程,編程任務重,程序復雜。G92指令實現(xiàn)包括空行程在內(nèi)的單次螺紋切削循環(huán),使程序大為簡化,但通常螺紋要求多次切削。G76指令可以完成多次循環(huán)切削,將工件從坯料到成品螺紋一次加工完成,程序簡潔,可節(jié)省編程時間。