宏程序在异形螺纹车削中的应用案例.pdf

桃床 自动亿 a chi n e T o o ls Au t o ma t io n 宏程序在异形螺纹车削中的应用案例 江苏大学机 电总厂 镇江2 1 2 0 1 3 袁进徐晓翔沈春根 1 问题的提出 1 螺纹车削常见循环指令简介 螺纹车削 是在车床上 通过控制进给运动与主轴旋转运动形 成一 定的 比例 关系 加 工特殊螺旋 槽的过 程 其 中螺纹形状主要是 由车 刀截面形状和安装位置决定 的 螺距是 由刀具的进给量大小决定的 在 目前的F ANUC 广州数控 系统 的车床上加 工螺 纹一 般提 供3 种 方法 G3 2 为直 进 式切 削 方 法 G9 2 为直进式 固定循环切削方式 W G 7 6 为斜进 式 复合 固定 循环切 削方式 直 进式特 点是工艺 简 单 编程 方便 但 造成两条 切削 刃同时承受切 削 力 切削刃容易磨损 也极易产生扎 刀现象 因此 一 般用于车削螺距较小 P 2 mm 的螺纹 斜进 式特点是进刀路径沿着同一个方向斜 向进给 理论 上车刀属于单面切削 不易产生扎 刀现象 这两种 车削螺纹的方法是数控车床上经常使用的螺纹加工 方法 但是在加 工大螺距 特殊牙型的螺纹时 会 出现不同程度的振动现象 即螺距越大 加工深度 越深 加工时刀刃部位所受到切削力越大 2 螺 纹 车 削 常 见 循 环 指 令 加 工 路 径 比 较直进式 螺纹切 削指令G 9 2 的走 刀路径方式如图 1 所示 斜进式螺纹切 削指令 G 7 6 的走 刀路径方 式 如图2 所示 工进 除了上述两种常 见螺纹切 削走 刀方l 式 外 还 可 以 采 用 左 右 切 削 进刀 法 董 该 方 式 很适 合加 工回 大 螺 距 多 头 螺 纹 等 零 件 的 粗 加 工 这种进 刀方式如 图3 所 示 其 切 削 顺 序 依 次为 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 每 层 背吃 刀量 还 可 以 进 行 递 减 控 制 采 用 这 样 的加 工 方 式 可 以大 大 改 善 刀 刃 二 二二二 L 一 切深递减 快 逡 I遘 I 肚 L 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 给 起始循环点 图1 G 9 2 指令走刀方式 一 工进 l 雌 I 速 速 返 进 回 4 1 给 起始循环点 图2 G 7 6 指令走刀方式 的受力状况 当然最后精加工时需要对牙型两侧和 3 3 2 6 用于后面判断球面是否加工完 N2 0 1 2 S Q R T 3 0 3 0 一 2 6 2 6 2 4 1 2 一 样1 8 G1 8 G3 X 2 4 Z 2 6 一 样 2 R 1 8 G1 7 G3 X一 2 4 I 2 4 X 2 4 I 2 4 2 6 2 6 1 7 I F 2 6 G E 3 3 G O T O 2 0 球面加工循环程序 G1 X 0 Y 0 回到球心 准备提刀 G O Z 2 9 5 提高到工件表面5 m m处 8 8 1 加 工次数递减 6 4 参 磊 冷 加 工 2 8 2 8 2 7 下一次加工半径 I F 8G T 0 GOT O1 0 判 断 次数 加 工是否完成 I F 2 2 G T 0 T H E N 1 7 2 2 精加工步距赋值 2 8 1 赋值最终球半径 3 1 2 9 赋值最终 扁厚 1 4 1 4 1 I F 1 4 G T 0 G O T O1 0 有精加工余量则返回一次精 加工 G5 2 X0 Y0 M 9 9 MW 收稿 日期 2 0 1 2 0 8 1 4 底面进行修光加工 合闸 分闸使能 图3 左右进刀方式和顺序 显然 在现有螺纹车 削指令和提供的刀具路径 的基础上 利用宏程序 强大的变量设置 逻辑判断 和程序 控制 功能 可以更加 方便 地去控 制复杂 螺 纹 包括异形螺纹 圆弧螺纹和变距变深螺纹车削 加 工时的牙型尺寸参数 走 刀路径和走 刀顺序 2 应用研究案例 1 异形螺纹工艺及其切削用量 的选择如 图4 所示 工 件 的 中间段 为异 形螺 纹 螺 纹 的螺距 为1 0 mm 单侧 牙深为2 5 mm 牙侧 角3 0 牙 槽底宽 度为3 2 mm 螺纹轴 向长度 为8 9 mm 两侧 1 0 mm长度均为2 0 mm 工件材料为4 5 钢 用宏程 序编制车削该异形螺纹 图4 异形螺纹主要尺寸及其三维造型 其工艺分析和加工路线如下安排 准备毛坯 尺寸为 b 2 5 mm 1 2 9 mm 其中4 2 5 mmP l 圆和台阶 端面 已经完成加 工 装夹方式 普 通 自定 心卡 盘 采用 的一顶 一夹 的方式 刀具 车 削端 面和 外 圆采用9 0 外 圆车 刀 车 削螺纹采 用方 牙螺纹 刀 为 1 号刀 刀宽等于或者小于 螺纹底径的槽 宽 取 2 mm 手 工 刃磨 刀具 刀片材料为硬 质合 金 量具 规格为0 1 5 0 mm的游标卡尺和规格为 2 5 5 0 mm的千分尺 确定切削用量 车削矩 形 即方牙 螺纹采用等深度切削 每次 背吃 刀量为 0 1 mm 半径值 车削右边斜面 设 向为 自变 量 z 向为应变量 由三角函数公式计算得出 采用等深度赶 刀逼近螺纹形状 制定附表所示的 车 削工序卡 数控车削异形螺纹的工序卡 机沫 自动化 a ch in e T o D t o ma t io n 切削用量 工序 主要 内容 设备 刀具 转速 进给量 背吃 刀量 r min一 mm r 一 m m 数控 90 外 圆 1 车 削端 面 6 0 0 O 0 8 0 1 车 床 车刀 数控 9 0 外 圆 2 车 削外 圆 5 0 0 O 1 5 1 车床 车 刀 车 削 方 牙 数控 2m 1 1 1 方 3 1 2 0 O 1 螺纹 车 床 牙螺纹 车刀 车 削 螺 纹 数控 2 I T I 1T I 方 4 1 2 O 0 1 的斜面 车床 牙螺纹车 刀 2 异形螺纹 编程 思路和 刀路设计 方法 本实例车削异形螺纹可以分为两步 第一步预先车 削成方 牙螺 纹 假设 刀宽为2 mm 第二步利 用 方牙螺纹刀车削右面牙型斜面 本实例车削异形 螺纹与车削普通大螺距螺纹 梯形螺纹一样 依靠 左右赶 刀方法来加工牙型 而本实例中车削异形螺 纹不使用成形刀时 只能通过单面赶刀来加工异形 螺纹的牙型轮廓 车 削其牙 型的赶 刀刀路如 图5 所 不 轴 向 退 刀 位 置 牙型轮廓 图5 异形螺纹加工刀路示意 前置刀架 3 异形螺纹加工宏程序示例 06 0 0 6 T01 01 M 0 3 S1 2 0 M 0 8t GO X2 8Z1 1 0 0 0 螺纹深 度的初始值 1 0 1 0 1 设定每次螺纹背吃刀量值 NI O 1 0 0 1 0 0 一 1 0 1 螺纹深度每次减去背吃刀量 1 0 2 2 5 2 1 0 0 计算程序中的 直 GOX 1 0 2 G 3 2 Z 一 1 1 5 F 1 0 车削螺纹 G O X 2 8 肺退刀 z 1 z 向退刀 W0 6 右赶刀 GOX 1 0 2 参 磊 冷 加 工M m e te W o ki n g 红 o 箩 c 他 o m 6 5 机沫 自动化 a ch i n e T o o ls Au t o ma t io n G3 2 Z一 1 1 5 F1 0 GOX2 8 Z1 W 0 6 GO X 1 0 2 G3 2 Z一 1 1 5 F1 0 GOX2 8 Z1 I F 1 0 0 L T 2 5 G O T O1 0 条件判断 判断螺纹深度 是否达到规定值 GOX I O 0 Z1 0 0 M 05 M O9 M 01 t M03 S1 2 0 M 08 z GO X2 8Z1 1 0 3 2 5 螺纹半径方向的深度 1 0 4 0 1 每 进刀量 N 2 0 1 0 3 1 0 3 一 1 0 4 螺纹半径方向的深度每次减去 背吃 刀量 1 0 5 1 0 3 T A N 4 7 根据三角函数关系计算z 值 1 0 6 2 0 2 1 0 3 计算程序中的艏 1 0 7 1 一 1 0 5 计算程序 中的z 值 G OX 1 0 6 胸进 刀 Z 1 0 7 Z 向进刀 G3 2 Z 1 1 0 F1 0 GOX2 8 Z1 z I F 1 0 3 L T O G O T O 2 0 条件判断 判断螺纹深度是 否达到规定值 GOX 1 0 0 Z1 0 0 M 0 5 M 0 9t M 3 0 3 结语 1 本实例为异形螺纹 的车削 由于形状 比 较特殊 常见方法是采用成形 刀具 来加工 如果采 用常规刀具加工需要结合宏程序 才能达到较好的 加工效果 特别是针对异形螺纹的牙型基本尺寸有 所变化的场合 2 本 实例 中提 供 的思 路 有一 定 的改 进 空 间 因为 方牙螺纹在 实际加 工 中属于难 加工 的一 种 要求机床操作者具有较高的实际加 工经验和操 作技能 而本实例提供的宏程序思路拓展 了该类螺 纹的加工方法 3 本 实例 采用宏程序车削异形螺纹 的编程 思路和刀路设计方法 同样适合于梯形螺纹 圆弧 形螺纹和变距变深螺纹的数控车削加工 MW 收稿 日期 2 0 1 2 0 8 1 5 我国首项主机国际标准提案 获得通过 经 国际标 准化管理委 员会批 准 以全国金 属 切 削机床标 委会秘 书长李祥 文为 团长的中 国代表 团 于2 01 2 年 9 月末参加 了在瑞 典 召开 的I S0 TC3 9 S C2 第7 4 次 国际会议 我 国提 出的 加工 中心用 s 试件 国际标 准提 案也是 本次会议的 一 项重要议题 作 为航 空航 天领 域检 测和验 收机 床技 术要 求 规 定 了 作 为加 工 飞机零件5 轴联动机 床的基 本工作精度 要 求 可用作 高档数控 机床 动 态精度 分析 调整的工具 我 国代表 团就 该提 案做 了大量 工作 付 出 了艰苦 努 力 最终使 其获得 通 过 为我 国首次实质性进 入 国际机床标 准领域 取得 国际标 准制订主导权 争取 国际标 准话语权 做 出 了贡 献 6 6 笔 细 争 磊 i 硬质台金滚压工具 i 本单位生产硬质合金滚压工具已有3 0 余年历史 滚压 加工广泛运用于机械加工 液压 重型机械等行业 是一 种对机械零件表面进行光整和强化的工艺 它利用硬质合 金 滚 轮 对 工 件 表 面 施 加 压 力 使 其 表 面 产 生 塑