数控车床剔除螺纹头尾扣不完整部分的加工宏程序

第2 5 卷第1 期 2 0 1 5 年3 月 江 汉 石 油 科 技 J I ANGHAN P E T ROL E UM S C I ENC E AND T E C HNOL OGY V0 1 2 5 No 1 M若 L r 2 0 l 5 数控 车床 剔 除螺纹 头尾 扣不 完整部分 的加 工宏程序 苟永 明 王 向旗 官 旭 中石化 石油工程机械有 限公 司第 四机械厂 湖北荆州4 3 4 0 2 4 摘要 利用数控 车床加攻螺纹质量稳定 加工效率高 但在螺纹加工完成后 螺纹头尾会 出现不完 整部分 通常采用人工打磨或其他设备 来去除 这不仅延长了产品的加工周期 增加 了物流 还 占用了其 他 资源 数控车床 的优势没有充分发挥 经过反 复试验摸 索 编制 了一个加工螺纹头尾扣的不完整部分的 宏程序 实现 了在螺纹加工完成后 同时剔出螺纹头尾扣的不完整部分 关键词 数控车床 螺纹加工 螺纹头尾扣不完整部分 宏程序 螺 纹加 工 时 在 螺纹 头 尾 部 分 因不 足 以 形 成 完整 牙 形 而 产生 螺纹 的不 完 整 的尖 锐部 分 由于受 切削 力及 残余 应 力 的影 响 而发 生弯 曲变形 这是螺纹 加工 中无法避免 的现象 用 常规 的数控 加 工方 法 加工 螺 纹 时 对 于 螺纹 头 尾扣 的不 完 整部 分 通 常采 用 人工 打磨 或其 他设 备 来 去除 去 除过 程 完全 是 由人 工操 作 加工质量不稳定 还极易损伤到相邻 的牙 形 1 螺纹头尾扣不完整部分编程实例 现 以S I E ME N S 8 0 2 D 操作 系统 为例 编制 一 个T r 8 0 x 1 2 螺纹 的剃 除螺 头 尾 扣 的不完 整部分 的车削程序 为例进行分析 如 图1 先 来 分析 剔 除螺 纹 头部 的不完 整 尖锐 部 分 的原理 螺 纹 头部 的不完 整 尖锐 部 分形 成 的原 因是 由于螺 纹 升角 的存 在 螺 纹牙 面 与端 平 面相 交 的所形 成 的交 线就 是 尖锐 部分 的 刀 刃 其 附 近 的部 分就 是尖 锐 部分 消除 这个 尖 锐部 分 就 是要 用 另外 一个 渐升 面 覆 盖在 这个 尖 锐 的部分 上 如图2 所示 现在 就来 看 看这 个 渐 升面 是如 何 产 生 的 我 们设 想 有这 样 的两 条平 行 曲线 段 它 的一 端 和 螺纹 的牙底 圆柱 面 相切 另一 端 与螺 纹 的 牙顶 相交 它有 着 和螺 纹相 同的升 角 我们 将 这两 条 曲线 的对 应 点相 连 这些 连 线所 构 成 图1 剃 除螺 纹 头尾 扣前 的梯 形螺 纹 的曲面 就是 我们 想 要 的渐 升面 于是 要去 除 螺 纹尖 锐部 分 就 是要 构建 一簇 这样 的 曲线 这 个 曲线 是 由刀 具 的斜 直线 运动 加 上产 品 的旋转运动复合出来的曲线 我们要做的事情 就是确定刀具斜直线的运动轨迹和每一条这种 斜 直线 运动 的起始 点 和终 止点 每 一条 曲线 就 是 一条 端 面锥 度螺 纹 曲线 其 锥角 的大 小决 定 了渐升 面 的 陡峭程 度 渐 升面 越 陡峭 被修 整 掉 的尖 锐部 分 就越 少 渐 升 面越平 缓 被修 整 掉 的尖 锐部分就越多 第一作者简介 苟永 明 T程师 1 9 8 9 年7 月湖北广 播电视大学机械制造工艺及设备专业毕业 现在江汉石 油四机厂高压管汇研究室从事高压管汇件研究工作 6 4 江 汉 石 油 科 技 第 2 5 卷 图2剃除螺头扣前后的螺纹尖锐部分对比 假设 修整后 螺纹尖锐部分 的最小 宽度为 2 m m 被修整 的螺纹为I M i N 那么 剃扣 最 后一 刀 的起始 点与螺纹 切削 的起始 点Z 向距 离 应 该 是 螺 距 的 整 数 倍 加 上 一 个 螺 纹 牙 底 的 宽 度 切 削方法就是将 螺纹 的起 刀点渐次后 移 或前 移 先 走轴 向螺 纹 走到 削平 点后 转为走端面锥度螺纹 参见图3 假 设螺 纹切 削时 的起 刀点z 值为2 0 剃扣 的 轴 向进 刀量 为0 1 则 剃 扣 第 一 刀起 始 点 的z 值 为 2 0 4 4 2 2 6 4 转折点 的z 值为0 第二刀 的起 刀 点z 值 为2 6 3 转 折 点 为一 0 1 依 次类 推 最后一刀 的起 刀点 的z 值为2 4 4 转折点为一 2 程序如下 Nl O T 1 D1 G5 4 G O X8 2 调 取刀位 刀补 值 和零偏值 N 2 0 Z 1 0 0 M 4 M8 3 0 0 右旋螺纹 所 以机 床反转 转速3 0 0 r p m 开冷却液 N 3 0 R1 6 8 4 R 2 2 6 4 R 3 0 1 R4 0 参 数 赋初值 Rl 一一牙 底直径 R 2 一一起 刀点z 值 R 3 一每次 切削 的轴 向进 刀量 R 4 一一转折 点 Z 值 N 4 0 T I KO U X R1 Z R2 循 环 起 点 标 志 刀具到走到预备点 N 5 0 G 3 3 Z R4 K1 2 轴 向直螺纹段走刀 N 6 0 Z R 4 3 X R1 1 3 I 2 6 端 面 锥 螺 纹段 走 刀 N 7 0 G O Z R 2 z 向退刀 N 8 0 R2 R 2 一 R 3 R 4 R4 一 R 3 给起 刀点 和转 折点赋增量 N 9 0 I F R 4 一 2 G O T O B T I K O U 判 断 是 否 切 削完成 如果 尚未完成 转 到循环起始点 Nl 0 0Z 1 0 0M5 M9 停 主轴 关 冷却 液 N1 1 0M1 7 子程序结束 返 回主程序 分 析剃 除螺 纹尾 部 的不 完整 尖 锐部 分 的原 理 螺 尾部 与 螺头 部不 完整 部分 的剃 扣 方法 不 同 因为它 无法 进行 轴 向进 刀 因此必 须采 取 径 向进 刀来 进行 螺 尾剃扣 的走刀 形式 如 图 4 所示 由剃螺 头 的分 析可 知 剃螺 尾要 做 的工 作 是 确定 起 刀点 的偏移 量 确定 刀具 运行 轨迹 和确定两个转折点 的位置 先来 确 定偏 移量 假 设 螺尾 的剃 削 宽度 为 2 mm 那 么 螺 纹切 削 的起 始 点 和螺 尾剃 削 的 起 始 点偏 移 量就 必 须大 于2 mm 为保 险起 见 我 们设 起 刀 点 的偏移 量 为3 mm 第 一 个转 折 点 的z 值 为一 3 0 第 二 个转 折 点距 第 一个 转折 点 的 z 向增 量为一 3 x向增量为一 1 1 6 直 径量 相当 于螺 距 为2 3 2 的端 面螺 纹转 1 4 圈所 走 的径 向距 离 程序如下 N1 0 T 1 D1 G 5 4 GO X 9 5 调取 刀位 刀补 值 和零偏值 N2 0 Z 1 0 0 M4 M8 3 0 0 右旋 螺纹 机床 反 转 转速3 0 0 r p m 开冷却液 N 3 0 R1 9 0 R2 一 1 9 R3 O 2 R4 一 3 0 参 数 赋初 值 R1 一第一 刀转 折点 处 直径 R 2 一起 刀 点z 值 R 3 一每次切 削的径 向进刀量 R 4 一第 一 转折点处z 值 N4 0 T I K O U1 x R1 5 Z R 2 循 环 起 点 标 志 刀具到走到预备点 N 5 0 G 3 3 X R1 Z R 4 K1 2 轴 向锥螺纹 段走 刀 N6 0 Z R 4 3 X Rl 一 1 1 6 1 2 3 2 端 面锥螺 纹 段 走 刀 N 7 0 Z R4 6 Kl 2 轴 向直螺纹段走刀 N8 0G OX R1 5 X向退刀 第1 期 苟永明等 数控车床剔除螺纹头尾扣不完整部分的加工宏程序 6 5 圈3 剃 除螺 纹头 扣 的刀具 运 行轨 迹 Z 伺 0 占 尾 I 的 刀 县 运 f j 儿 迹 0 Z 一 一 lrs 一 亦 第 一 刀 丸 逑 图4剃除螺尾扣的刀具运行轨迹 N 9 0 R1 R1 一 R3 赋切 削增 量 N1 0 0 I F Rl 8 0 G O T O B T I K O U 1 判 断是 否 切 削 完 成 如 果 尚 未 完 成 转 到 循 环 起 始 点 N1 1 0 ZI O 0M5 M9 停 主轴 关 冷却 N 1 2 0 M1 7 子程序结束 返回主程序 2 应 用 效 果 通 过 在