数控加工工艺编程与操作办法

1、 数控加工工艺编程与操作数控加工工艺编程与操作FANUC系统车床分册系统车床分册 单元五单元五 螺纹加工螺纹加工 单元五螺纹加工 课题二课题二 复合固定循环加工螺纹复合固定循环加工螺纹课题一课题一 普通三角形螺纹加工普通三角形螺纹加工掌握掌握G32G32、G34G34与与G92G92指令的编程方法；指令的编程方法；掌握三角形螺纹加工工艺；掌握三角形螺纹加工工艺；了解螺纹加工刀具及刃磨方法；了解螺纹加工刀具及刃磨方法；一、教学目标课题一课题一 普通三角形螺纹加工普通三角形螺纹加工编写螺纹加工程序；编写螺纹加工程序；掌握螺纹的测量方法；掌握螺纹的测量方法；掌握螺纹加工质量的分析方法。掌握螺纹加工质

2、量的分析方法。二、任务分析任务要求 如图51所示工件，毛坯尺寸为42mmX56mm，试编写其数控车加工程序并进行加工。三、相关理论1 1、三角形螺纹加工工艺、三角形螺纹加工工艺（1 1）螺纹标记及基本牙型）螺纹标记及基本牙型普通螺纹是我国应用最为广泛的一种三角形螺纹，牙型角为普通螺纹是我国应用最为广泛的一种三角形螺纹，牙型角为6060。普通螺纹分粗牙普通螺纹和细牙普通螺纹。粗牙普通螺纹的螺距是普通螺纹分粗牙普通螺纹和细牙普通螺纹。粗牙普通螺纹的螺距是标准螺距，其代号用字母标准螺距，其代号用字母“M M”及公称直径表示，细牙普通螺纹代及公称直径表示，细牙普通螺纹代号用字母号用字母“M M”及公称

3、直径及公称直径X X螺距表示。普通螺纹有左旋螺纹和右旋螺距表示。普通螺纹有左旋螺纹和右旋螺纹之分，左旋螺纹应在螺纹标记的末尾处加注螺纹之分，左旋螺纹应在螺纹标记的末尾处加注“LHLH”字，未注明字，未注明的是右旋螺纹。普通螺纹的基本牙型如图的是右旋螺纹。普通螺纹的基本牙型如图5 52 2所示。所示。图图5 52 2 普通螺纹的基本牙型普通螺纹的基本牙型（2）螺纹总切深及多刀切削）螺纹总切深及多刀切削螺纹总切深与螺纹牙型高度及螺纹中径的公差带有关。在实际加工中，螺纹中径会受到螺纹车刀刀尖形状、尺寸及刃磨精度等影响，为了保证螺纹中径达到要求，一般要根据实际做一些调整，通常取总切深量为1.3P。当螺

4、纹牙型较深时，要分多次进给切削。每次进给的背吃刀量依递减规律分配。对于精度要求不太高的螺纹，进给次数及实际背吃刀量可按表51选取。 螺距 1.0 1.5 2.0 2.5 总切深量 1.3 1.95 2.6 3.25每次背吃刀量 1次 0.8 1.0 1.2 1.3 2次 0.4 0.6 0.7 0.9 3次 0.1 0.25 0.4 0.5 4次 0.1 0.2 0.3 5次 0.1 0.15 6次 0.1表表5 51 1 常用普通螺纹切削的进给次数与背吃刀量常用普通螺纹切削的进给次数与背吃刀量 mm mm（3）螺纹轴向起点和终点尺寸的确定为了加工出正确的螺纹，车螺纹时必须保证主轴每转一圈，螺

5、纹刀移动距离为一个导程（图53a）。经过简单计算可知，加工螺纹时，车刀作高速衡定移动，但实际车削螺纹开始时伺服系统有一个加速过程，结束前有一个相应的减速过程。在这两个过程中，螺距得不到有效保证，故必须设置合理的导入距离1和导出距离2，如图53b所示。1 1和和2 2的数值与机床拖动系统的动态特性有关，的数值与机床拖动系统的动态特性有关，还与螺纹的螺距和螺纹的精度有关。一般还与螺纹的螺距和螺纹的精度有关。一般1 1取取2 23P3P，对大螺距和高精度的螺纹则取较大值；，对大螺距和高精度的螺纹则取较大值；2 2一般取一般取1 12P2P。（4）车螺纹前直径尺寸的确定车外螺纹时，由于受车刀挤压会使螺

6、纹大径尺寸胀大，所以车螺纹前大径一般应车的比基本尺寸小0.20.4mm（约0.13P），车好螺纹后牙顶处有0.125P的宽度。同理，车削三角形内螺纹时，内孔直径会缩小，所以车削内螺纹前的孔径要比内螺纹小径略大些，可采用下列近似公式计算：车削外螺纹D底D1.3P车削塑性金属的内螺纹：D孔d-P车削脆性金属的内螺纹：D孔d-1.05P上式中，D底为外螺纹的小径；D孔为车螺纹前的孔径；D、d为螺纹公称直径；P为螺距。（5 5）三角形螺纹车削用刀具及其安装方法）三角形螺纹车削用刀具及其安装方法机夹式螺纹车刀如图机夹式螺纹车刀如图5 54 4所示，分为外螺纹车刀和内螺纹车刀两种。所示，分为外螺纹车刀和内

7、螺纹车刀两种。装夹外螺纹车刀时，刀尖位置一般应对准工件中心。车装夹外螺纹车刀时，刀尖位置一般应对准工件中心。车刀刀尖角的对称中心线必须与工件轴线垂直，装刀时可刀刀尖角的对称中心线必须与工件轴线垂直，装刀时可用样板刀来对刀用样板刀来对刀（图（图5 55a5a）。如）。如果把刀装斜，就果把刀装斜，就会产生牙型歪斜会产生牙型歪斜（图（图5 55b5b）。刀）。刀头伸出不要过长，头伸出不要过长，一般为刀杆厚度一般为刀杆厚度的的1.51.5倍左右。倍左右。图图5 55 5 外螺纹车刀的装夹外螺纹车刀的装夹装夹内螺纹车刀时，必须严格按样板找正刀尖角（图装夹内螺纹车刀时，必须严格按样板找正刀尖角（图5 56

8、a6a），刀杆伸出长度要稍大于螺纹长度，刀装好后应在孔），刀杆伸出长度要稍大于螺纹长度，刀装好后应在孔内移动刀架至终点，检查是否有碰撞（图内移动刀架至终点，检查是否有碰撞（图5 56b6b）。）。（6）常用螺纹车削方法1）直进法 如图57a所示，车螺纹时，螺纹车刀刀尖及两侧刀刃都参加切削，每次进刀只作径向进给，随着螺纹深度的增加，进刀量相应减小，否则容易产生扎刀现象。这种切削方法可以得到比较正确的牙型，适用于螺距小于2mm和脆性材料的螺纹车削。2）斜进法 如图57b所示，螺纹车刀沿着牙型一侧平行的方向斜向进刀，直至牙底处。采用这种方法加工螺纹时，螺纹车刀始终只有一个侧刃参加切削，从而使排屑比较

9、顺利，刀尖的爱力和受热情况有所改善，在车削中不易引起“扎刀”现象。3）交错切削法 如图57c所示，螺纹车刀分别沿着与左、右牙型一侧平行的方向交错进刀直，至牙底。4）切槽粗车法）切槽粗车法 如图如图57d所示，这所示，这种方法先用切槽刀粗种方法先用切槽刀粗切出螺纹槽，再用螺切出螺纹槽，再用螺纹车刀进行螺纹加纹车刀进行螺纹加工，主要用于加工大工，主要用于加工大螺距的螺纹，但其编螺距的螺纹，但其编程与加工在数控车床程与加工在数控车床上比较难实现。上比较难实现。2、常用螺纹加工指令、常用螺纹加工指令（1）等螺距螺纹切削指令这类螺纹包括普通圆柱螺纹和锥螺纹。1）指令格式 G32 X(U)_ Z(W)_

10、F_ ；（等螺距螺纹切削指令）参数说明：参数说明：X(U)_、Z(W)_为直线螺纹的终点坐标；F_为直线螺纹的导程，如果是单线螺纹，则为直线螺纹的螺距；直线螺纹切削直线螺纹切削螺纹的导程：4mm 1=3mm 2=1.5mm切削量：1mm（切削2次），进行编程。（公制输入、直径指定）G00 U-62.0; G32 W-74.5 F4.0;G00 U62.0; W74.5; U-64.0;(第2次再切削1mm）G32 W-74.5;G00 U64.0; W74.5; 锥度螺纹切削螺纹的导程：Z方向3.5mm 12mm 21mm切削量X方向：1mm（切削2次），进行编程。（公制输入、直径指定）G00

11、 X12.0 Z72.0;G32 X41.0 Z29.0 F3.5;G00 X50.0; Z72.0; X10.0;（第2次再切削1mm）G32 X39.0 Z29.0;G00 X50.0; Z72.0; 2）指令说明）指令说明 G32的执行轨迹如图的执行轨迹如图58所示。所示。G32指令近似于指令近似于G01指令，刀具从指令，刀具从B点以每转点以每转进给一个导程进给一个导程/螺距的速度切削至螺距的速度切削至C点。其点。其切削前的进刀和切削后的退刀都要通过其切削前的进刀和切削后的退刀都要通过其他的程序段来实现，如图中的他的程序段来实现，如图中的AB、CD、DA程序段。程序段。（2）变螺距螺纹切

12、削（G34）通过指定螺纹每旋转一周的螺距的增减量，即可进行变螺距的螺纹切削。指令格式：G34 X(U)_ Z(W)_ F_ K_；参数说明：X(U)_ Z(W)_ ：为螺纹终点坐标；F_ ：起点的长轴方向螺距；K_ ：主轴每旋转一周的螺距增减量。举例：起点的螺距：8.0mm螺距的增减量：0.3mm/revG34 Z-72.0 F8.0 K0.3；（3）多条螺纹切削通过用地址Q指定从主轴的一转信号到螺纹切削开始之间的角度，即可使螺纹切削开始角度移位，从而简单地进行多条螺纹切削。G32 X(U)_ Z(W)_ F_ Q_G32 X(U)_ Z(W)_ F_ Q_；X(U)_ Z(W)_X(U)_

13、Z(W)_：终点坐标；：终点坐标；F F：纵轴方向的导程；：纵轴方向的导程；Q Q：螺纹切削开始角度。：螺纹切削开始角度。注意：开始角度不是一个模态值，请在每次使用的时候指定开始角度。没有特别指定时，开始角度被视为0。开始角度的指令（Q）单位为0.001。注意，不可指定小数点。例：位差角为180时，将其指定为Q180000。开始角度的指令（Q）范围为0360000（0.001单位）。即使指定大于360000（360）的值，该指定值也将被圆整为360000（360）。 3）编程示例 例52 试用G32指令编写图58所示工件的螺纹加工程序（螺纹切削导入距离1取5mm，导出距离2取3mm）。O040

14、2；.G00 X40.0 Z5.0; （导入距离1=5mm） X19.2;G32 Z-33.0 F2.0 Q0; （加工第1条螺旋线，螺纹起始角0）G00 X40.0; Z5.0; X18.8;G32 Z-33.0 F2.0 Q0; (加工完成第1条螺旋线）G00 X40.0; Z5.0; X19.2;G32 Z-33.0 F2.0 Q180000;. M30;（多刀重复切削至第2条螺旋线加工完成）4）使用螺纹切削指令（G32、G34）时的注意事项螺纹切削中进给速度倍率无效，被固定在100%上。螺纹切削中，若不停止主轴就停止进给，将会导致切削量猛增，十分危险。因此，进给暂停在螺纹切削过程中无效

15、。在切削正面螺纹、锥度螺纹时，进行周速恒定控制（G96），转速发生变化，在某些情况下难以保持正确的螺纹导程。因此，螺纹切削时请指定G97，不要使用周速恒定控制（G96）。在螺纹切削过程中，主轴速度倍率功能失效。（4 4）螺纹切削单一固定循环）螺纹切削单一固定循环1 1）指令格式）指令格式 G92 X(U)_ Z(W)_ F_ R_ G92 X(U)_ Z(W)_ F_ R_；X(U)_X(U)_、Z(W)_ Z(W)_ ：螺纹切削终点处的坐标，：螺纹切削终点处的坐标，U U和和W W后面数值的符号取后面数值的符号取决于轨迹决于轨迹ABAB（图（图5 59a9a）和和BCBC的方向；的方向；F_

16、 F_ 为螺纹导程的大小，如果是单线螺纹，则为螺距的大小；为螺纹导程的大小，如果是单线螺纹，则为螺距的大小；R_ R_ 为圆锥螺纹切削起点（图为圆锥螺纹切削起点（图5 59b9b中的中的B B点）处的点）处的X X坐标减其终点坐标减其终点（编程终点）处的（编程终点）处的X X坐标之值的二分之一，坐标之值的二分之一，R R值为零时，在程序中值为零时，在程序中可省略不写，此时的螺纹为圆柱螺纹。可省略不写，此时的螺纹为圆柱螺纹。例例5 53 G92 X30.0 Z-30.0 F2.03 G92 X30.0 Z-30.0 F2.0；例例5 54 G92 X30.0 Z-30.0 F2.0 R-5.04

17、 G92 X30.0 Z-30.0 F2.0 R-5.0；2 2）指令说明）指令说明 G92圆柱螺纹切削轨迹如图59a所示，与G90循环相似，运动轨迹也是一个矩形轨迹。刀具从循环起点A沿X向快速移动至B点，然后以导程/转的进给速度沿Z向切削进给至C点，再从X向快速退刀至D点，最后返回循环起点A点，准备下一次循环。在G92循环编程中，仍应注意循环起点的正确选择。G92圆锥螺纹切削循环轨迹如图5-9b所示，该轨迹与G92直螺纹切削循环轨迹相似（即原水平直线BC改为倾斜直线）。对于圆锥螺纹中的R值，在编程时除要注意有正、负值之分外，还要根据不同长度来确定R值的大小。图图5 59 9 螺纹切削单一固定

18、循环轨迹图螺纹切削单一固定循环轨迹图3）编程示例例55 试用G92指令编写如图59b所示锥 螺纹加工程序（螺纹切削导入距离1取6mm，导出距离2取3mm，Z向螺距1.5mm）。O0305;O0305;G98 G40 G21;G98 G40 G21;T0202;T0202;M03 S600;M03 S600;G00 X31.0 Z6.0;G00 X31.0 Z6.0;G92 X28.9 Z-33.0 F1.5 R-6.5;G92 X28.9 Z-33.0 F1.5 R-6.5; X28.4 R-6.5; X28.4 R-6.5; X28.15 R-6.5; X28.15 R-6.5; X28.0

19、5 R-6.5; X28.05 R-6.5;G00 X100.0 Z100.0;G00 X100.0 Z100.0;M30;M30;4）使用螺纹切削单一固定循环时的注意事项 在螺纹切削过程中，按下循环暂停键时，刀具立即按斜线回退，然后先回到X轴的起点，再回到Z轴的起点。在回退期间，不能进行另外的暂停。 如果在单段方式下执行G92循环，则每执行一次循环必须按4次循环启动按钮。 G92指令是模态指令，当Z轴移动量没有变化时，只需对X轴指定其移动指令即可重复执行固定循环动作。 执行G92循环时，在螺纹切削的退尾处，刀具沿接近45的方向斜向退刀，Z向退刀距离r（0.112.7）S（导程），如图59所示

20、，该值由系统参数设定。 在G92指令执行过程中，进给速度倍率和主轴速率均无效。四、操作实践1、编制加工程序2、螺纹的测量螺纹的主要测量参数有大径、小径、螺距和中径尺寸。（1）大、小径的测量外螺纹大径和内螺纹小径的公差一般较大，可用游标卡尺或千分尺测量。（2）螺距的测量螺距一般可用钢直尺或螺距规测量。由于普通螺纹的螺距一般较小，所以采用钢直尺测量时，最好测量10个螺距的长度，然后除以10，就可得出一个较正确的螺距尺寸。（3）中径的测量对精度较高的普通螺纹，可用外螺纹千分尺（图510）直接测量，所测得的千分尺读数就是该螺纹中径的实际尺寸；也可用“三针”法进行间接测量（三针测量法仅适用于外螺纹的测量

21、），但需通过计算后，才能得到其中径尺寸。（4）综合测量综合测量是指用螺纹塞规或螺纹环规（图511）的通、止规综合检查内、外普通螺纹是否合格。使用螺纹量规时，应按其对应的公差等级进行选择。图图5 511 11 螺纹塞规与螺纹环规螺纹塞规与螺纹环规五、综合练习1 1、如图、如图5 51212所示工件，试分析其加工工艺并编写数控车加工程序。所示工件，试分析其加工工艺并编写数控车加工程序。2、如图513所示工件，试分析其加工工艺并编写其数控车加工程序。课题二课题二 复合固定循环加工螺纹复合固定循环加工螺纹一、教学目标掌握梯形螺纹的加工工艺；掌握螺纹切削复合固定循环指令；掌握Z向偏移量的确定；掌握梯形螺

22、纹加工质量分析方法；二、任务分析任务要求 如图如图514所示工件，毛坯尺寸为50mmX82mm，材料为45钢，试编写其数控车加工程序并进行加工。任务分析 加工本任务工件的梯形螺纹时，通常采用斜进法或交错切削法进行进刀，以防止螺纹加工过程中三个切削刃同时参加切削，产生“扎刀”和“爆刀”现象。这两种方法在配置FANUC 0i系统的数控车床上，可通过G76指令来实现。为了在数控车床上加工出合格的梯形螺纹，需对加工后的梯形螺纹进行精确的测量并准确计算出第一次切削后刀具的Z向偏移量，以进行第二次G76循环加工。三、理论与工艺知识1 1、梯形螺纹加工工艺、梯形螺纹加工工艺（1 1）梯形螺纹的尺寸计算）梯形

23、螺纹的尺寸计算梯形螺纹的代号用字母梯形螺纹的代号用字母“TrTr”及公称直径及公称直径X X螺距表示，单螺距表示，单位均为位均为mmmm，左旋螺纹需在尺寸规格之后加注，左旋螺纹需在尺寸规格之后加注“LHLH”，右，右旋则不用标注，国标规定，公制梯形螺纹的牙型角为旋则不用标注，国标规定，公制梯形螺纹的牙型角为3030. .梯形螺纹的牙型如图梯形螺纹的牙型如图5 51515所示，各基本尺寸计算所示，各基本尺寸计算公式见表公式见表5 54 4。图图5 515 15 梯形螺纹的牙型梯形螺纹的牙型（2 2）、梯形螺纹车刀的安装）、梯形螺纹车刀的安装装夹梯形螺纹车刀时，车刀的主切削刃必须与工件轴线等高（用

24、装夹梯形螺纹车刀时，车刀的主切削刃必须与工件轴线等高（用弹性刀杆应高于轴线约弹性刀杆应高于轴线约0.2mm0.2mm），），同时应和工件轴线平行。刀头同时应和工件轴线平行。刀头的角平分线要垂直于工件轴的角平分线要垂直于工件轴线。如图线。如图5 51616所示，用样所示，用样板找正装夹，以免产生螺纹板找正装夹，以免产生螺纹半角误差。半角误差。（3）梯形螺纹的测量梯形螺纹的测量分综合测量、三针测量和单针测量三种。梯形螺纹的测量分综合测量、三针测量和单针测量三种。单针测量螺纹中径的方法如图单针测量螺纹中径的方法如图5 51717所示，测量时只需用一根量针，另所示，测量时只需用一根量针，另一侧用螺纹大

25、径作基准，在测量前一侧用螺纹大径作基准，在测量前应先量出螺纹大径的实际尺寸应先量出螺纹大径的实际尺寸d d。单。单针测量时，千分尺测得的读数（针测量时，千分尺测得的读数（A A）可按下式计算：可按下式计算：A A（M+dM+d0 0）/2/2。三针法测量外螺纹中径的方法如图三针法测量外螺纹中径的方法如图5 51818所示，测量时所用的三根所示，测量时所用的三根圆柱形量针，是由量具厂专门制造的。在没有量针的情况下，也圆柱形量针，是由量具厂专门制造的。在没有量针的情况下，也可用三根直径相等的优质钢丝或新的钻头柄部代替。可用三根直径相等的优质钢丝或新的钻头柄部代替。M M值和中径的计算公式刀下：值和

26、中径的计算公式刀下：M Md d2 2+4.864d+4.864d0 01.866P1.866PM M三针测量时的理论值；三针测量时的理论值；d dD D测量用量针的直径。测量用量针的直径。2 2、螺纹切削复合固定循环、螺纹切削复合固定循环（1 1）指令格式）指令格式G76 G76 P(m)(r)(a)P(m)(r)(a) Q Q( (dmin)dmin) R R(d)(d); ;G76 X(U)_ Z(W)_ R(i) P(k) Q(G76 X(U)_ Z(W)_ R(i) P(k) Q(d) F_;d) F_;m m为精加工重复次数为精加工重复次数01019999；r r为倒角量，即螺纹切

27、削退尾处（为倒角量，即螺纹切削退尾处（4545）的）的Z Z向退刀距离。当导程（螺距）由向退刀距离。当导程（螺距）由S S表示时，可以从表示时，可以从0.1S0.1S到到9.9S9.9S设定，单位为设定，单位为0.1S0.1S（两位数：从（两位数：从00009999）；）；a a为刀尖角度（螺纹牙型角）。可以选择为刀尖角度（螺纹牙型角）。可以选择8080 、6060、5555、3030、2929和和0 0共共6 6种中的任意一种。该值由种中的任意一种。该值由2 2位数规定；位数规定；dmindmin为最小切深。该值用带小数点的半径量表示；为最小切深。该值用带小数点的半径量表示；d d为精加工余量。该值用带小数点的半径量表示；为精加工余量。该值用带小数点的半径量表示；X(U)_X(U)_、Z(W)_Z(W)_为螺纹切削终点处的坐标；为螺纹切削终点处的坐标；i i为螺纹半径差。如果为螺纹半径差。如果i i0 0，则进行圆柱螺纹切削；，则进行圆柱螺纹切削；K K为牙型编程高度。该值用不带小数点的半径量表示；为牙型编程高度。该值用不带小数点的半径量表示；F_F_为导程。如果是单线螺纹，则该值为螺距。为导程。如果是单线螺纹，则该值为螺距。（2）指令说明G76螺纹切削复合循环的运动轨迹如图519a所示。执行G76循环