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1、 变导程螺纹的数控车削加工 卢伟 燎 ( 广 州 市 交 通 技 师 学 院 ， 广 东 广 州 510540) 摘要：变导程螺纹的应用非常广泛，变导程螺纹在普通机床加工时，加工精度低，劳动强度大，且常出废品，着重介绍了变导 程螺纹 的数控加工方法和编程方法，为解决生产中变导程螺纹的加工提供参考。 关键词：数控车床；变导程螺纹加工；程序 中图分类号： TG659 文献标识码 ： A 文章编号： 1009-9492(2012)02-0039-04 Processing Variable Screw-Pitch by Numerical Lathe LU Wei-liao (Guangzhou C
2、ommunication Technician School, Guangzhou 510540, China) Abstract： Variable lead screw is widely used, but with common machine tool processing of changeable screw pitch thread, the machining accuracy is low, the labor intensity is high, and the waste rate is relatively high. This paper introduces ho
3、w to solve the problems by numerical control machine. Keywords: numerical lathe; variable screw; program 1 变导程螺纹概述 变导程螺纹应用十分广泛，如饮料罐装机 械， 饮料灌装过程中，需要将包装容器定时定距 平稳输 送到包装工位，完成这一要求的装置称为 定距分隔 定时供给装置，其主传动部分就是变导 程螺旋杆。 除此之外，变导程螺纹在航空传输机 械、塑料挤压 机械、饲料机械、船舶上的变导程 螺旋桨、高速离 心泵上的变导程诱导轮、变导程 螺旋桨动力装置以 及汽车前转向悬挂上的变导程 弹簧减振器
4、等方面 都有关键应用 可变导程螺纹的导程不是定值，而是沿着螺 旋 线方向逐渐变大或减小，有等槽宽变导程螺纹 和等 牙宽变导程螺纹两种型式，如 图 1、图 2 所 2 变导程螺纹的数控车削加工 变导程螺纹可以在普通车床上加工，但需要 对 机床进行改进，其结构复杂，加工精度低，劳 动强 度大，且常出废品；如果用数控车床加工， 则可充 分利用数控机床适应性强的优点，并且能 提高加工效率，要解决的问题主要是加工程序 的 编写，下面就如何编写变螺距螺纹的加工程序进 行举例分析。 变 导 程 螺 纹 切 削 指 令 是 G34 X( U)_ Z( W)_ FJC _, 其 中 “ X、 Z” 是指车削终
5、点坐标值， U、 W 是指切削终点相对起点增量坐标 值， F 是指 螺纹基本导程，这些与螺纹切削指令 G32 意义相 同， K 是指螺纹每导程变化量，其增（减） 量范 围在系统参数中设定 p。 数控车床提供了车削变导程螺纹的功能，这 也 是数控车床优越性的一个重要体现。但在相关 教材 上对此功能的讲解却较为简单，只是从原理 上讲解 了变导程螺纹的加工原理，可操作性差。 用一定宽 度的螺纹刀加工变导程螺纹，槽宽相等 容易保证， 若保证牙宽相等就不好操作了，本文 分别探讨加工 以上两种变导程螺纹的编程方法。 下面以 FANUC Series 0i Mate TC 系统为例来编写 程序 3。 变导程
6、螺纹加工分为两种情况，一种是等槽 宽 变导程螺纹，一种是等牙宽变导程螺纹。先说 第一 种情况：等槽宽变导程螺纹。如图 1 所示， 牙形为 矩形，注意为保证车削零件时螺纹的第一 个导程为 4mm。在此，变螺纹起刀时的导程为第 一个导程 减去 1mm 螺纹增量 ， SP 3mm， 所 以 刀 具 定位 应距离螺纹端面的距离为 3mm 位置处，初始 导人 的导程为 3mm。工件以右端面为工件坐标系 原点， 选择刀宽形状与槽宽一致的螺纹车刀就可 以车削 成形。 具体的程序如下 : “ 主程序） 主程序名 N1 0 T0101； 程序开始部分 N2 0 M3 S150； N3 0 G0X46Z-9; N
7、4 0 M98P0002L21； 调用子程序 0003,调用次数为 21 次 N5 0 G0X100； 退刀 N6 0 Z5； N7 0 T0100； N8 0 M30； 主程序结束 00002 (子程序） 子程序名 N 1 G0U-10； X 方向进刀 N 2 G34Z-61 F3K1； 切削变导程螺纹，开始导程为 3_，每转增 加 1mm N 3 GO U9.8 X 方向退刀 N 4 G0Z-9 回到起刀点 N 5 M99 子程序结束 以上是使用数控车床固定循环指令 G34 来进 行切削，但也可以使用宏程序通过变量形式来进 行 编程切削，具体分析如下。 过程一：审题。 找出这一特殊螺纹加工
8、的特点所在： (1) 初始螺距为 4mm (此为初始条件）； (2) 在初始螺距的基础上每转一圈螺距增加 1mm; (3) 中止螺距为 9mm (此为中止条件）； (4) 车完一层后要 Z 向退刀到某值，并返回 车 削起点； (5) 在第二层车削前螺距要初始化为 4mm ; (6) Z 向初始值为 36mm (大径为初始条件）； (7) 叉向中止值为 32mm (小径为中止条件）； (8) 每层 Z 向都要有进刀增量（设为每次进 刀 0.1mm)。 在这一过程中要分析出哪些是变量，哪些是 常 量，哪些是初始条件，哪些是中止条件。 过程二：过程描述。 螺纹车刀到达起刀点（螺纹车削起点），尤向 进
9、刀至 36mm 处，此时螺距为初始值 4mm,开始 螺 纹车削，当工件转过一周后刀具前进 4mm，此 6 7 #24 32 01； 一 层 时螺距增至 5mm，当工件再转过一周后刀具前进 5mm,在此过程中要进行一次比较（如果螺距 32mm 时 继 续切 削 下 N #9=3； 加 工 螺纹 前 要把 螺 距初 始 化 为 3_ N 8 G0X#24； 定 位 到下 一 层尤 向 尺 寸 N 9 WHILE #9 10 2； 当 螺 距 10 才 结 束螺 纹 车削 ， 执 行 下 一 句 N 1 G0X40； X 向 退 刀 N 1 Z-9; 回 到 刀具 起 刀 点 N 1 #24=#24
10、-0.2； X 方 向 进 刀 0.1mm N 1 END1； 一 直 到 1 向 尺 寸 32 才 结 束进 刀 ， 执 行 下 一 句 N 1 G0X100Z5； 程 序 结序 部 分 N 1 T0100； N 1 M30； 00004 (.主 程 序 ） 主 程 序 名 N 10 T0101； N 20 M3 S150; N 30 G0X46Z-9; N 40 M98P0005L 21； 调 用 子程 序 0005,.完 成 第一 次 车 削 N 50 G0X46Z-9; N 60 M98 P0006L21； 调 用 子程 序 0006,.完 成 第二 次 车 削 N 70 G0X46Z
11、-9; N 80 M98P0007L 21； 调 用 子程 序 0007 完 成 第三 次 车 削 N 90 G0X46Z-9; N 10 M98 P0008L21； 调 用 子程 序 0008,完 成 第四 次 车 削 N 11 G0X100； N 12 Z5； N 13 T0100； N 14 M30； 每一个牙的宽度相等，这样就可以加工成如图 2 所 示的等牙宽变导程螺。无论是使用螺纹母切削 指令 G32 或 G34 来编写程序都是可以的，在实际 应用 时还需要注意以下几点： (1) 根据不同的要求合理选择刀具宽度； (2) 根据不同情况设定 F 起始值和起刀点的 位置； (3) 由于变
12、导程螺纹升角随着导程的增大而 变大，所以刀具左侧切削刃的刃磨后角等于工作 后 角加上最大螺纹升角屮，即 a = (3 5。） +屮。 以上所述是矩形牙变导程螺纹的加 in，对于 内 槽侧面是一个螺旋面的变导程螺纹，可通过成 形刀 具保证内槽螺旋面，进行多次重复切削，直 至达到 合格的变导程丝杠截面面深度 4。 3 结束语 本文主要介绍了使用数控车床加工变导程螺 纹的方法，此方法已在实际中实验成功。此方法 对 提高生产效率和提高生产质量都能起到重要的 作 用，能够很好地应用于实际生产。本文在编 写 程 序 时 ， 充 分 发 挥 了 子 程 序 的 功 能 ， 以 简 化 程 序，实现了复杂零件
13、的加工，也使用宏程序 进行编 写，使大家对宏指令和变量编程有一定 的认识。通 过对本文中两种变导程螺纹的编程 加工，使笔者对 数控加工技术有了更高的认识 和提局。 参考文献： 1 陈 文 杰 ，张 振 山 ，秦 朋 . 数 控 车 床 可 变 导 程 螺 紋 的 切 削 J . CAD/ CAM 与 制 造 业 信 息 化 ， 2 0 0 6 ， 1 1 (5)： 100-101. 2 袁 锋 . 数 控 车 床 培 训 教 程 M . 北 京 ： 机 械 工 业 出 版 社， 2005. 3 FANUC. Series 0 i Mate-TC 操 作 说 明 书 Z .2008. 4 沈 建 峰 ， 虞 俊 数 控 车 工 M: . 北 京 ： 机 械 工 业 出 版 社， 2006. 作者简介：卢伟燎，男， 1982 年生，广东广州人，大学本 科， 高级技师。研究领域：数控加工技术。 以上程序是使用 G32 进行编程，使得刀具每 一 转逐渐切削工件的右端并在最后一 *次切削保证 ( 编 辑 ： 向 飞 )