基于宏程序编程的梯形螺纹加工.pdf

基于宏程序编程 的梯形螺纹加工 合肥工业大学工业培训中心 安徽2 3 0 6 0 1 周建峰朱华炳 传统的低速切削螺纹的方法有直进法 斜进法 左 右车削法和车阶梯槽法等 这些加工方法由于其 自 身存 在缺陷 生产率较低 精度稳定性差 很难实现产品批 量生产或产品的改型 这也极大地影响了产品的加工效 率和加工质量 在数控车床上加工梯形螺纹最重要的是 程序指令的合理使用及工艺的安排 以 F A N U C系统数 控车床为例 能够用来加工螺纹的基本指令有 G 3 2 单 行程螺纹切削 G 9 2 螺纹切削循环指令 G 7 6 螺 纹切削复合循环指令 等 他们各有 自 身的优缺点 如 果使用其中某一指令来加工梯形螺纹的话 可加工小螺 距螺纹或精度较低的螺纹 但切削效率较低 难以满足 更高的要求 1 基于宏程序编程的分层法车削梯形螺纹 分层法是直进法和左右切削法的综合应用 其原理 如图l 图2 所示 它可以克服传统加工方法的缺陷 它先将螺纹 向分成若干层 每一层的切削都采用先直 图1 进后左右的车削方法 由于左右切削时槽深不变 刀具 只须做向 左或向右的纵向进给即可 从而降低了车削难 度 完成粗车后再对槽两侧进行精车 这种方法 一方 面是刀具一边受力 工作平稳 不易扎刀或产生振动 另一方面 它将梯形螺纹的切削进刀过程规律化 方便 M S 2 R 4 0 7 5 S Q R T 1 6 0 0一R 1 R 1 标记符 MS 2 G1 X 2 R 4 Z R 3 4 0 椭圆插补 R 3 R 3 0 0 5 Z轴每次减小 0 0 5 m m I F R 3 O 5 G O T OB MS 2 条件判断 若椭圆未加工完 毕 跳转返 回 MS 2 G 9 1 G O X 3 退刀 G 9 0 1 3 退刀 R E T 子程序结束并 返 回 其走刀轨迹图如 4 所示 刀具从起点X 7 5 Z 3开始切削 G1 5 8 X R 3 0 R 3 0 R 3 0 3相当于将中心线偏移 每次程中心线偏移 3 m m 直到偏移 1 O次后中心线到达中心线位置4处 留出精加 工余量 本图画了5次中心线等距偏移 当 G 1 5 8取消 中心线偏移 R 3 0 0时进行精加工 从轨迹图中可以看 幽呈 至墨 塑 www m e t a wOr kl ng 1 9 50 com 参磊 工冷 加 工 出 中心线在前面几刀如中心线 1 2处 空走刀较多 加工效率较低 所以在跳转之前合理地进行余量去除 然后再用跳转进行 1 2次加工 从而提高加工效率 4 结语 在 F A N U C和华中数控系统复合循环中使用宏程序 将使程序编程简单方便易懂 华中数控的 G 7 1 程序加工 效率比F A N U C的 G 7 3 加工效率要高 所以在 G 7 3 加工 之前往往先合理去除部分余量 最后才用 G 7 3进行几刀 粗加工 这样可以节省加工时间 西门子系统采用跳转 结构实现宏程序非圆曲线加工 程序的加工效率也不 高 所以在跳转之前也要先合理去除部分余量 再进行 粗精加工 当然 除了在复合循环中应用宏程序进行加 工 也可以采用子程序结构进行非圆曲线的加工 但加 工效率也不高 此处不再赘述 MW 收稿 E l 期 2 0 1 0 0 6 1 8 计算机实现数字控制 本文正是根据此法 利用系统的 基本螺纹切削指令 G 3 2或 G 9 2和宏程序的变量控制技 术 实现梯形螺纹的编程与加工 梯形螺纹数控车削程 序设计及加工工艺本程序主要由宏指令完成 所有的数 值都可根据实际加工情况很方便地实现调整 程序的适 应性强 刀宽与槽底 精加工 余量 宽度 宽萌向 僚量 是 簧 车削螺纹l 左牙侧面I 车削螺纹 f 右牙侧面 图2 下面就以车削 n 4 0 X 6 7 e为例 分析加工工艺及 宏程序的编制 此列编写了两种加工工艺即工艺 A与工 艺 B和其相应的宏程序 并进行了详尽的分析和比较 梯形螺纹的计算公式及其参数值如附表所示 梯形螺纹参数值 单位 m m 螺距 P 6 牙顶间隙 o O 5 大径 d 4 0 牙高 h h 3 0 5 P a 3 5 小径 d d 3 d一 2 h 3 3 3 牙槽底宽 O 3 6 6 P 0 5 3 6 a 1 9 2 8 螺纹车刀宽 1 2 2 加工工艺A及其程序的编制 主程序 1 0 0 0 切深方 向进刀次数 1 0 2 0 总切深赋初值 N1 1 0 0 1 0 0 1 切深方 向进刀次数 累加 1 0 1 S Q R T 1 0 0 一S Q R T 1 0 0 1 1 5 每层 切深计算 1 0 2 1 0 2 1 0 1 总切深累加计算 NJ I F 1 o 2 G T 3 5 j T H E N 1 0 2 3 5 j 总切深判别 M 9 8 P 0 0 0 2 调 用每层切 削子程序 I F 1 0 2 L T 3 5 G O T O 1 本层切 深判别并转移 c o o x1 0 0 Z 1 o 子程序 00 00 2 l 0 Z向移动量赋初值 T A N 1 5 3 5一 1 0 2 0 2 6 4 依据槽宽计算 本层 z向总移 动量 N 2 I F 1 G T 2 G O T O 3 移动量判别 M9 8 I 0 0 0 3 调用 每层 切削子程序 l 1 0 4 Z向移动量赋值 G O T O 2 返 回进行循环 N 3带 l 舵 每层 z向总的移动量赋值 M 9 8 P 0 0 0 3 调用每层切削子程序切削Z向剩余量 M9 9 子程序 0 0 00 3 C O O X4 2 Z 1 O 1 螺纹 Z向右侧起刀点 X 4 0 2 1 0 2 螺纹 向起 刀点 G 3 2 Z一 5 0 F 6 切削螺纹长度 5 0 ram 螺距 6 mm C O O X 4 2 退刀 I F 1 E Q O G O T O 4 每层 的第 刀切削后 z向无变化时 跳 过 G 0 0 Z 1 0一 1 螺纹 z向左侧起刀点 x 4 0 2 1 o 2 3 螺纹 向起刀点 G 3 2 Z一 5 0 F 6 切削螺纹长度 5 0 ra m 螺距 6 ra m N 4 M9 9 3 加工工艺 A的编程特点分析 1 此工艺以螺纹的总切深 本例 3 5 m m 为转 移条件来完成螺纹的分层加工 每一层的螺旋槽加工完 毕后切深进刀 加工下一层 切深递减 自 动计算 程序 中参考了 G 7 6螺纹指令的切深递减计算公式 若第一层 切深为 d 则第 n层切深 的深 度为 A d 一 二 T d 并根据实际经验 第一层切深 d随螺距 的变化可取不同的值 本例中取 1 5 ram 进刀到最 后 计算会出现切深超过螺纹底径的值 程序中对此进 行比较处理 实际切深在最后取到螺纹底径的总切深 2 刀具 z向移动到不同的起刀点来完成同一切深 层上整个槽宽的切削加工 程序中在每层切深处进行计 算得到该层的槽宽 并以本层的槽宽为转移判断条件 把这个槽宽在 z方向分多次进刀实现 左右的移动量根 据当时的切削条件来定 本例左右移动量为 0 4 ra m 如果在最后出现进刀总宽度超过本层槽宽的情况 则直 参磊 工冷 加 工 堡 箜 丝塑 WWW met at wor king1 95 0 c orn r 醛霹巡 器霹巡 接取槽宽为进刀宽度 本例中槽底宽为 1 9 2 8 m m 刀头 宽 1 2 m m 给精加工左右各留 1 m m余量 因此计算 z 向总移动量需加一修正系数 1 9 2 8 1 0 2 1 2 2 0 2 6 4 i n m 3 z向左右的移动量根据当时的切削条件来定 留有左右各 0 1 m m的余量 上述宏程序是粗加工梯形 螺纹的 对于精加工工序不必使用宏程序来编程 使用 相应系统的螺纹循环指令即可 因为最终的的尺寸精度 和表面精度需靠检测完成 从而进行程序的调整 宏程 序不利于这方面的要求 在粗加工宏程序的编制中也尽 量避免参数化的倾向 会使得程序繁琐 冗长和格式 化 难以体现程序的简化性和灵活性 而这些恰恰是宏 指令的精髓所在 4 子程序的嵌套使用 主程序控制螺纹的切深 根据给定的公式计算出每层切深 并进行累加 最后的 累加值和要求的值进行比较和判断 完成最终的切深 二号子程序嵌套在主程序内 完成本层的切削 左右移 动量为给定值并进行累加 最后累加值和槽宽的要求值 进行比较和判断 完成本层的切宽 三号子程序嵌套在 二号子程序内 完成实际的螺纹切削 第一刀在槽的中 间进行螺纹加工 然后分别左右交替进行切削 程序中 有判断语句 如果 z向移动量为零时只进行一次螺纹加 工 避免了重复进行 4 加工工艺B及其程序的编制 主程序 C O O X 4 2 Z 1 0 设定螺纹循环指令的循环点 M 9 8 6 O 0 O 4 调用 6次子程序 0 0 0 0 4 M9 8 P 1 0 0 0 0 3 调用 1 O次子程序 0 0 0 0 3 M9 8 P 4 0 0 0 2 调用 4次子程序 0 0 0 0 2 G 0 0 X1 0 0 Z 1 0 0 退刀 子程序 00 O O4 t C O O U一 0 6 切削深度为 0 6 ra m M 9 8 P O 0 0 1 调用左右切削 的基本子程序 M9 9 子程序 0 0 0 0 3 C O O U O 3 切削深度为 0 3 m m M9 8 P 0 0 0 1 调用左右切削的基本子程序 囫 呈 1 堡 星 丝 塑 参 磊 工 冷 加 工 WWW m 0t a f wo r kin口1 9 50 corn M9 9 子程序 0 0 0 0 2 C O O U一 0 1 切削深度为0 1 mm M9 8 P O 0 0 1 调用左右切削的基本子程序 M9 9 子程序 0 0 0 01 G 9 2 U一2 Z一 5 O F 6 车削螺纹左牙侧面 C O O wo 5 2 8 向右移动 0 5 2 8 m m到达右牙侧面 G 9 2 u一2 Z一 5 0 F 6 车削螺纹右牙侧 面 c o o w o 5 2 8 向左移动 一0 5 2 8 mm返回左牙侧面 M9 9 5 加工工艺B的编程特点分析 1 本工艺比较工艺A最大的特点是程序简洁 参 数控制少 本文前面也叙述过在粗加工宏程序的编制中 也尽量避免参数化的倾向以便于掌握 本工艺的缺点是 工艺的灵活性差 分层数和左右切削次数均给定 要根 据加工不同规格的尺寸设定相应的数值 工艺 A具有一 定的通用性 2 本工艺在横向进给时只采用了左右切削法 两 刀分别切削左右牙侧面 程序中0 5 2 8 m m是刀具的左右 移动量 分层切削时各侧面有余量 随着切深增加接触 刃长度增大 到槽底时是整刃参与切削 因此切削力会 逐渐增大 工艺 A中侧面的接触刃长度就是每次的切 深 使得切削用量 切削力 刀具磨损分布均匀 3 螺纹的总切深 本例 3 5 m m 根据当时的切 削条件制订 分为粗加工 6 次 半粗加工 l 0次和半精 力 日 4 次 6 x 0 6 1 0 0 3 4 0 1 7 m m 通过 宏程序的子程序调用可方便地实现 编程简单易于掌 握 加工阶段