第四章螺纹的数控加工

第四章螺纹的数控加工,4.1螺纹加工编程的工艺知识4.2螺纹加工的编程方法,4.1螺纹加工编程的工艺知识,4.1.1螺纹加工的基础知识4.1.2螺纹加工的尺寸分析4.1.3螺纹加工切削用量的选用,4.1.1螺纹加工的基础知识,1.常用螺纹的牙型2.普通螺纹牙型的参数,1.常用螺纹的牙型,2.普通螺纹牙型的参数,公称直径(d或D)指螺纹大径的基本尺寸。螺纹小径(d1或D1)。螺距(P)是螺纹上相邻两牙在中径上对应点间的轴向距离。导程(Ph)是一条螺旋线上相邻两牙在中径上对应点间的轴向距离。理论牙型高度(h1)是在螺纹牙型上牙顶到牙底之间垂直于螺纹轴线的距离。,4.1.2螺纹加工的尺寸分析,1.车削外螺纹相关尺寸计算2车削内螺纹相关尺寸计算3螺纹起点与螺纹终点轴向尺寸的确定外螺纹相关尺寸计算示例内螺纹相关尺寸计算示例,1.车削外螺纹相关尺寸计算,（1）计算实际车削时的外圆柱面的直径d计：d计=d-0.1P（2）计算螺纹实际牙型高度h1：h1=0.6495P；常取h1=0.65P（3）计算螺纹实际小径d1计：d1计=d-2h1=d-1.3P其中：d为外螺纹公称直径；P为螺纹螺距。,2.车削内螺纹相关尺寸计算,（1）实际车削内螺纹底孔的直径D1计：钢和塑性材料：D1计=D-P铸铁和脆性材料：D1计=D-(1.051.1)P（2）螺纹实际牙型高度h1：h1=0.6495P；常取h1=0.65P（3）内螺纹小径D1：D1=D-1.3P其中：D为内螺纹公称直径；P为螺纹螺距。,3.螺纹起点与螺纹终点轴向尺寸的确定,实际生产中，一般1值取25mm，大螺距和高精度的螺纹取大值；2值不得大于退刀槽宽度，一般为退刀槽宽度的一半左右，取13mm。,由于车削螺纹起始需要一个加速过程，结束前有一个减速过程。因此车螺纹时，两端必须设置足够的升速进刀段1和减速退刀段2。,4.外螺纹尺寸计算示例,例4-1车削图中的M302外螺纹，材料为45钢。计算外螺纹相关尺寸。d计=30mm-0.2mm=29.8mm；h1=0.652mm=1.3mm；d1计=d-1.3P=30mm-1.32mm=27.4mm；1=4mm2=2mm,5.内螺纹尺寸计算示例,例4-2车削图中的M241.5内螺纹，材料为45钢。计算实际车削时内螺纹的底孔直径D1计、内螺纹实际大径D计。D1计=D-P=24mm-1.5mm=22.5mmh1=0.65P=0.651.5mm=0.975mmD计=D=24mmD1=D-1.3P=24mm-1.31.5mm=22.05mm1=3mm2=2mm,4.1.3螺纹加工切削用量的选用,1主轴转速n(r/min)2背吃刀量ap进给量f(mm/r)螺纹加工切削用量的选用示例1,1.主轴转速n(r/min),大多数经济型数控车床车削螺纹时，推荐主轴转速：其中：P为工件的螺距，mm；K为保险系数，一般取80；n为主轴转速，r/min。,2.背吃刀量ap,（1）进刀方法的选择（2）背吃刀量的选用及分配（3）常用螺纹加工走刀次数与分层切削余量,（1）进刀方法的选择,进刀方法通常有直进法、斜进法；当螺距Pt2t3t4；t40.1mm，t1t2t最后；t1+t2+t最后=h1。为了减小表面粗糙度值，用硬质合金螺纹车刀时，最后一刀的背吃刀量不能小于0.1mm，t最后0.1mm。,（3）常用螺纹加工走刀次数与分层切削余量,3.进给量f/(mm/r),（1）单线螺纹的进给量等于螺距，即f=P；（2）多线螺纹的进给量等于导程，即f=Ph。,4.螺纹加工切削用量的选用示例,例4-3车削图中的M302外螺纹，选用切削用量。主轴转速：n1200/P-K=(1200/2-80)r/min=520r/min根据工件材料、刀具等因素取：n=400500r/min螺纹走刀次数：5次每次切削余量：0.9mm、0.6mm、0.6mm、0.4mm、0.1mm进给量：f=2,5.螺纹加工切削用量的选用示例,例4-4车削图中的M241.5内螺纹，选用切削用量。主轴转速：n1200/P-K=(1200/1.5-80)r/min=720r/min根据工件材料、刀具等因素取n=500700r/min螺纹走刀次数：4次每次切削余量：0.8mm、0.5mm、0.5mm、0.15mm进给量：f=P=1.5mm/r,4.2螺纹加工的编程方法,4.2.1单行程螺纹切削循环指令G324.2.2螺纹切削单一循环指令G924.2.3螺纹切削复合循环指令G76,4.2.1单行程螺纹切削指令G32,1.G32指令的格式2.G32指令的应用3.G32指令的编程要点4.G32指令的编程示例,1.G32指令的格式,G32X(U)Z(W)F；其中：X、Z为螺纹终点的X、Z向绝对坐标，mm；U、W为螺纹终点X、Z向相对起点的坐标，mm；F为螺纹导程，mm。,2.G32指令的应用,（1）用于加工固定导程的圆柱螺纹或圆锥螺纹。（2）用于加工端面螺纹。,右图中点A是螺纹加工的起点，点B是单行程螺纹切削指令G32的起点，点C是单行程螺纹切削指令G32的终点，点D是X向退刀的终点。是用G00进刀，是用G32车螺纹，是用G00X向退刀，是用G00Z向退刀。,3.G32指令的编程要点,（1）G32进刀方式为直进式；（2）车削螺纹时不能用主轴线速度恒定指令G96；（3）切削在45o以下的圆锥螺纹时，螺纹导程以Z方向指定。,4.G32指令的编程示例,（1）圆柱螺纹加工（2）圆锥螺纹加工（3）内螺纹加工,（1）圆柱螺纹加工,例4-5如图所示，螺纹外径已车至29.8，42的退刀槽已加工完成，工件材料为45钢。用G32编制该螺纹的加工程序。1）计算螺纹加工尺寸2）确定切削用量3）参考程序及动画演示,1）计算螺纹加工尺寸,实际车削时外圆柱面的直径：d计=d-0.1P=30mm-0.12mm=29.8mm螺纹实际牙型高度:h1=0.65P=0.652mm=1.3mm螺纹实际小径:d1计=d-1.3P=30mm-1.32mm=27.4mm升速进刀段:1=5mm减速退刀段:2=2mm,2）确定切削用量,螺纹加工走刀次数与分层切削余量：双边切深为2.6mm，分5次切削，分别为0.9mm、0.6mm、0.6mm、0.4mm、0.1mm。主轴转速:n1200/P-K=(1200/2-80)r/min=520r/min，学生实习时，一般选用较小的转速，取n=400r/min。进给量f=P=2mm。,3）参考程序及动画演示,O4001；G40G97G99S400M03；T0404；M08；G00X32.0Z5.0；X29.1；G32Z-28.0F2.0；G00X32.0；Z5.0；X28.5；G32Z-28.0F2.0；G00X32.0；Z5.0；X27.9；,G32Z-20.0F2.0；G00X32.0；Z5.0；X27.5；G32Z-28.0F2.0；G00X32.0；Z5.0；X27.4；G32Z-28.0F2.0；G00X32.0；Z5.0；X27.1；G32Z-28.0F2.0；G00X200.0；Z100.0；M30；,（2）圆锥螺纹加工,例4-6如图所示，圆锥螺纹外径已车至小端直径19.8，大端直径24.8，42的退刀槽已加工完成，材料为45钢。用G32编制该螺纹的加工程序。1）计算螺纹加工尺寸2）确定切削用量3）参考程序及动画演示,1）计算螺纹加工尺寸,实际车削时的外圆锥面的直径d计=d-0.2，螺纹大径小端为19.8，大端为24.8。螺纹实际牙型高度h1=0.652mm=1.3mm。升速进刀段1和减速退刀段2分别为：1=3mm，2=2mm。点A：X=19.53mm，Z=3mm。点B：X=25.31mm，Z=-34mm。,2）确定切削用量,螺纹加工走刀次数与分层切削余量：双边切深为2.6mm，分5次切削，分别为0.9mm、0.6mm、0.6mm、0.4mm、0.1mm。主轴转速：n1200/P-K=(1200/2-80)r/min=520r/min，取400r/min。进给量f=P=2mm。,3）参考程序及动画演示,O4002；G40G97G99S400M03；T0404；M08；G00X27.0Z3.0；X18.6；G32X24.4Z-34.0F2.0；G00X27.0；Z3.0；X18.0；G32X23.8Z-34.0F2.0；G00X27.0；Z3.0；X17.4；,G32X23.2Z-34.0F2.0；G00X27.0；Z3.0；X17.0；G32X22.8Z-34.0F2.0；G00X27.0；Z3.0；X16.9；G32X22.7Z-34.0F2.0；G00X27.0；Z3.0；X16.9；G32X22.7Z-34.0F2.0；G00X200.0；Z100.0；M30；,（3）内螺纹的加工,例4-7如图所示，内螺纹的底孔22已加工，C1.5的倒角已加工，工件材料为45钢。用G32编制该螺纹的加工程序。1）计算螺纹加工尺寸2）确定切削用量3）参考程序及动画演示,1）计算螺纹加工尺寸,实际车削时的内螺纹底孔直径：D1计=D-P=24mm-2mm=22mm螺纹实际牙型高度：h1=0.65P=0.652mm=1.3mm内螺纹实际大径：D计=D=24mm内螺纹小径：D1=D-1.3P=24mm-1.32mm=21.4mm升速进刀段1和减速退刀段2分别取：1=5mm，2=2mm,2）确定切削用量,螺纹加工走刀次数与分层切削余量：双边切深为2.6mm，分5次切削，分别为0.9mm、0.6mm、0.6mm、0.4mm、0.1mm。切削速度：n1200/P-K=(1200/2-80)r/min=520r/min，取400r/min。进给量f=P=2mm。,3）参考程序及动画演示,O4003；G40G97G99S400M03；T0404；M08；G00X20.0Z5.0；X22.3；G32Z-52.0F2.0；G00X20.0；Z5.0；X22.9；G32Z-52.0F2.0；G00X20.0；Z5.0；X23.5；,G32Z-52.0F2.0；G00X20.0；Z5.0；X23.9；G32Z-52.0F2.0；G00X20.0；Z5.0；X24.0；G32Z-52.0F2.0；G00X20.0；Z5.0；X24.0；G32Z-52.0F2.0；G00X20.0；Z100.0；X200.0；M30；,4.2.2螺纹切削单一循环指令G92,1.G92指令的应用2.G92指令格式3.G92指令编程示例,1.G92指令的应用,G92指令用于单一循环加工螺纹，其循环路线如图所示，为循环起点进刀；为螺纹车削；为螺纹切削终点X向退刀；为Z向退刀。,2.G92指令格式,G92X(U)Z(W)RF；其中：X、Z为螺纹终点的绝对坐标，mm；U、W为螺纹终点的相对起点坐标，mm；F为螺纹导程，mm；R为圆锥螺纹起点半径与终点半径的差，mm。圆锥螺纹终点半径大于起点半径时，R为负值；圆锥螺纹终点半径小于起点半径时，R为正值。圆柱螺纹R=0，可省略。,3.G92指令编程示例,（1）圆柱螺纹加工（2）圆锥螺纹加工（3）内螺纹加工,（1）圆柱螺纹加工,例4-8如图所示，螺纹外径已车至29.8，42的退刀槽已加工，工件材料为45钢。用G92编制该螺纹的加工程序。1）计算螺纹加工尺寸2）确定切削用量3）参考程序及动画演示,1）计算螺纹加工尺寸,实际车削时的外圆柱面直径：d计=d-0.1P=30mm-0.12mm=29.8mm螺纹实际牙型高度：h1=0.65P=0.652mm=1.3mm螺纹实际小径：d1计=d-1.3P=30mm-1.32mm=27.4mm升速进刀段：1=5mm减速退刀段：2=2mm,2）确定切削用量,螺纹加工走刀次数与分层切削余量：双边切深为2.6mm，分5次切削，分别为0.9mm、0.6mm、0.6mm、0.4mm、0.1mm。切削速度:n1200/P-K=(1200/2-80)r/min=520r/min，学生实习时，一般选用较小的转速，取n=400r/min。进给量f=P=2mm。,3）参考程序及动画演示,O4004；G40G97G99S400M03；T0404；M08；G00X31.0Z5.0；G92X29.1Z-28.0F2.0；X28.5；X27.9；X27.5；X27.4；X27.4；G00X200.0Z100.0；M30；,（2）圆锥螺纹加工,例4-9如图所示，螺纹外径已车至小端直径19.8，大端直径24.8，42的退刀槽已加工，工件材料为45钢。用G92编制该螺纹的加工程序。1）计算螺纹加工尺寸2）确定切削用量3）参考程序及动画演示,1）计算螺纹加工尺寸,实际车削时外圆锥面的直径：d计=d-0.2，螺纹大径小端直径19.8，大端直径24.8。螺纹实际牙型高度：h1=0.652mm=1.3mm。升速进刀段1和减速退刀段2分别为：1=3mm，2=2mm。点A：X=19.53mm，Z=3mm点B：X=25.31mm，Z=-34mm,2）确定切削用量,螺纹加工走刀次数与分层切削余量：双边切深为2.6mm，分5次切削，分别为0.9mm、0.6mm、0.6mm、0.4mm、0.1mm。切削速度：n1200/P-K=(1200/2-80)r/min=520r/min，取400r/min。进给量f=P=2mm。,3）参考程序及动画演示,O4005；G40G97G99S400M03；T0404；M08；G00X27.0Z3.0；G92X24.4Z-34.0R-2.9F2.0；X23.8;X23.2;X22.8;X22.7;X22.7;G00X200.0Z100.0；M30；,（3）内螺纹的加工,例4-10如图所示，内螺纹的底孔22已车完，C1.5的倒角已加工，工件材料为45钢。用G92编制该螺纹的加工程序。1）计算螺纹加工尺寸2）确定切削用量3）参考程序及动画演示,1）计算螺纹加工尺寸,实际车削时内螺纹底孔的直径：D1计=D-P=24mm-2mm=22mm螺纹实际牙型高度：h1=0.65P=0.652mm=1.3mm内螺纹实际大径：D计=D=24mm内螺纹小径：D1=D-1.3P=24mm-1.32mm=21.4mm升速进刀段1和减速退刀段2分别取：1=5mm，2=2mm,2）确定切削用量,螺纹加工走刀次数与分层切削余量：双边切深为2.6mm，分5次切削，分别为0.9mm、0.6mm、0.6mm、0.4mm、0.1mm。切削速度：n1200/P-K=(1200/2-80)r/min=520r/min，取400r/min。进给量f=P=2mm。,3）参考程序及动画演示,O4006；G40G97G99S400M03；T0404；M08；G00X20.0Z5.0；G92X22.3Z-52.0F2.0；X22.9；X23.5；X23.9；X24.0；X24.0；G00X200.0Z100.0；M30；,4.2.3螺纹切削复合循环指令G76,1.G76指令的应用2.G76指令格式3.G76指令编程示例,1.G76指令的应用,G76指令用于多次自动循环切削螺纹。切深和进刀次数等均可设置后自动完成。常用于加工不带退刀槽的圆柱螺纹和圆锥螺纹。,2.G76指令格式,其中：m为精车重复次数，199，模态量。r为螺纹尾部倒角量，该值的大小可用0.0L9.9L之间的两位整数来表示，模态量。为刀尖角度，可从80、60、55、30、29和0六个角度中选择，用两位整数来表示，常用60、55和30三个角度，模态量。dmin为最小车削深度，用半径编程指定，模态量，单位m。d为精车余量，用半径编程指定，模态量，单位mm。X(U)、Z(W)为螺纹终点坐标。i为螺纹部分的半径差，i=0则为直螺纹。k为螺纹高度，用半径值指定。d为第一次车削深度，用半径值指定，单位m。f为螺距。,3.G76指令编程示例,（1）圆柱螺纹加工（2）圆锥螺纹加工（3）内螺纹的加工,（1）圆柱螺纹加工,例4-11如图所示，螺纹外径已车至29.8，工件材料为45钢。用G76编制该螺纹的加工程序。,1）计算螺纹加工尺寸2）确定切削用量3）参考程序及动画演示,1）计算螺纹加工尺寸,实际车削时的外圆柱面的直径：d计=d-0.1P=30mm-0.12mm=29.8mm螺纹实际牙型高度：h1大=0.65P=0.652mm=1.3mm螺纹实际小径：d1计=d-1.3P=30mm-1.32mm=27.4mm升速进刀段1：1=5mm,2）确定切削用量,精车重复次数m=2，螺纹尾倒角量r=1.1L，刀尖角度=60，表示为P021160。最小车削深度dmin=0.1mm，表示为Q100。精车余量d=0.2mm，表示为R0.2。螺纹终点坐标：X=27.4mm，Z=-30mm。螺纹部分的半径差i=0，R0可省略。螺纹高度k=1.3mm，表示为P1300。第一次车削深度d取1.0mm，表示为Q1000。f=2mm，表示为F2.0。切削速度n1200/P-K=(1200/2-80)r/min=520r/min，取400r/min。,3）参考程序及动画演示,O4007；G40G97G99S400M03；T0404；M08；G00X31.0Z5.0；G76P021160Q100R0.2；G76X27.4Z-30.0P1300Q1000F2.0；G00X200.0Z100.0；M30；,（2）圆锥螺纹加工,例4-12如图所示，螺纹外径已车至小端直径34.8，大端直径39.8。用G76编制该螺纹的加工程序。1）计算螺纹加工尺寸2）确定切削用量3）参考程序,1）计算螺纹加工尺寸,实际车削时外圆柱面的直径：d计=d-0.2螺纹大径小端直径：34.8mm大端直径：39.8mm螺纹实际牙型高度：h1=0.652mm=1.3mm螺纹终点小径：40mm-21.3mm=37.4mm升速进刀段1：1=3mm,2）确定切削用量,精车重复次数m=2，螺纹尾倒角量r=1.1L，刀尖角度=60，表示为P021160。最小车削深度dmin=0.1mm，表示为Q100。精车余量d=0.2mm，表示为R0.2。螺纹终点坐标X=37.4mm，Z=-35mm。螺纹部分的半径差i=(35-40)/2mm=-2.5mm，表示为R-250