数控车床应用子程序调用G32加工端面螺纹_张武

1、数控车床应用子程序调用G32加工端面螺纹张 武(云南国防工业职业技术学院, 云南昆明650223摘 要:为有效解决数控车床利用单行程螺纹切削指令G32加工端面螺纹时编程计算繁琐及程序过长的问题, 通过对端面螺纹的加工方法进行研究, 在分析了传统加工方法利弊的基础上, 提出应用子程序调用G32简化加工程序的方法, 大大降低了编程人员及操作者的劳动强度, 提高了加工效率, 为企业节约了生产成本。关键词:数控车床; 端面螺纹; 子程序调用; G32中图分类号:T P 312 文献标志码:BFeasibility Discussion of Using Subprogram Call G 32to P

2、rocess End Thread with C NC LatheZH A N G Wu(Y unnan V o cat ional &T echnical Co llege o f Nat ional Defense Indust ry, K unming 650223, ChinaAbstract:When the Single Stro ke Instructio n G32 was used in end thr ead cutting , the machining, calculat ion pr o -g rams fo r it a re too per plex in

3、g , and the pr ocedur es are to o long. Effectiv ely solving this pr oblem needs st udying the pr o -cessing methods on end thread and analyzing the pro s and cons o f tr aditional pro cessing methods, it has developed a new met ho d called CN C L athe A pplicatio n Subprog r am T r ansfer G 32to si

4、mplify those metho ds. T hus, t he application of the pr og ram has gr eatly reduced the pro gr ammer and the operato r' s labor int ensity , impr oved wo rking efficiency, and sav ed the operating co sts fo r enterpr ises.Key words:CN C lathe, End thread, Subprog r am call, G32 端面螺纹(涡形螺纹 在机械行业中

5、应用极广, 但在生产加工中却存在较大的技术难度。利用普通机床加工, 精度及效率低、加工螺距范围小、劳动强度大、且容易出现废品; 传统的数控加工则程序较长, 在程序输入和编辑时容易出错, 不利于检查, 且占用系统的存储空间多。为更好地提高端面螺纹加工精度及编程效率, 提出在数控车床中应用子程序调用单行程螺纹切削指令G32的方法, 实现了高效率加工端面螺纹。1 端面螺纹情况分析端面螺纹是在盘类零件的端面上加工而成的螺纹, 该螺纹牙形通常呈矩形, 所以又叫端面矩形螺纹或端面方牙螺纹。端面螺纹在机械行业中应用极广, 通常用于自定心夹具和其他自定心压锁紧装置, 如车床中使用的三爪、四爪卡盘均采用端面矩形

6、螺纹作为夹紧机构。端面螺纹参数目前尚未标准化, 螺距无特殊要求时, 一般可参照矩形螺纹选取, 如图1所示, 端面螺纹螺旋线是阿基米德螺旋线。图2所示是以O 点为极坐标原点, 根据阿基米德螺旋线方程作出的螺旋线。为更好地分析、设计端面螺纹的自锁性, 使加工出的螺纹达到精度要求, 特列出端面螺纹阿基米德螺旋线的标准极坐标方程以供加工时参考:=at +P式中, a 为阿基米德螺旋线系数, m m/( , 表示每旋转1 时, 极径的增加(或减小 量; t 为极角, 单位为( , 表示阿基米德螺旋线转过的总度数; P 0为当t =0 时的极径, mm 。2 端面螺纹的传统加工方法分析端面螺纹在实际生产加

7、工中存在较大的技术难度, 传统的加工方法通常有以下几种:一是在普通车床上采用加大螺距的方法完成, 但精度较低、加工螺距范围较小、劳动强度大、效率低, 且容易出现废品; 二是在数控铣床上用宏程序加工阿基米德螺旋线的方法进行铣削, 但效率低、表面粗糙、同心度不高, 且操作者不易掌握; 三是在经济型数控车床上用单行程螺纹切削指令G32或宏程序来加工, 虽然能保证精度, 但前者加工程序较长, 输入和编辑时容易出错, 不利于检查, 且占用大量系统的存储空间, 后者编程难度较大, 不利于推广应用。例如:加工图3所示的端面矩形螺纹, 该零件外 图3 端面螺纹加工径 130, 内径 20, 螺距10m m,

8、牙深5. 2mm(可按普通矩形螺纹的参数计算 , 螺纹刀宽5mm (需按端面切槽刀要求刃磨 , 工件坐标系原点设在工件右端面圆心。该零件如采用数控车传统的G32方法加工, 不仅程序较长编程费时, 而且不易输入、编辑及检查。在加工时, 假设外圆、内径及端面均已加工到尺寸, 直接调用1号螺纹刀进行螺纹加工。传统的加工程序(参考 如下:O0159; 主程序号G0X250Z100T 0101S300M 3; 到换刀点调1号刀, 主轴正转, 300r/m inX150Z-0. 4M 8; 进刀至螺纹加工起点, 同时冷却液打开G32X8F10; 第一次走刀加工螺纹G0Z2; Z 方向正向退刀X150; X

9、 方向正向退刀Z-0. 8; Z 方向负向进刀G32X8F10; 第二次走刀加工螺纹G0Z2; Z 方向正向退刀X150; X 方向正向退刀Z-1. 2; Z 方向负向进刀G32X8F10; 第三次走刀加工螺纹G0Z2; Z 方向正向退刀X150; X 方向正向退刀重复G32n 次(具体根据实际需要确定加工刀数 , 直至Z 方向进刀深度为-5. 2mm 。Z-5. 2; 最后一次进刀至尺寸要求(即牙型深度 G32X8F10; 最后一次走刀加工螺纹G0Z2; Z 方向正向退刀X250Z100M 9; 快速退刀至换刀点, 冷却液关M 5; 主轴停车M 30; 程序结束复位并返回到程序头从图3及上述

10、加工程序可看出, 该零件牙深5 2mm , 按平均每刀0. 07mm(因是高速加工, 螺纹刀宽较宽且深度较深, 所以每次吃刀深度不能太深, 应从第一刀逐步递减, 具体数值应根据实际需要确定 计算, 加工完整个零件需要100刀左右, 即程序中要写入100次G32指令及其进退刀指令, 如按每次4句程序段计算, 加工完成此零件需400多句指令, 这样繁琐且超长的程序对于编程人员及操作者来说均是一项极其沉重的负担, 对于生产不利。只有改进传统的编程方法, 才能高效率高精度地加工出端面螺纹, 从而为企业节约生产成本。3 应用子程序调用G32提高端面螺纹编程及加工效率3. 1 子程序调用G32原理分析为解

11、决数控车G32传统编程繁琐的问题, 提出用单行程螺纹切削指令G32配合子程序调用的方法, 该方法很好地解决了加工程序过长, 不易编写及输入的问题。1 单行程螺纹切削指令G32, 主要用于加工等距直螺纹(内、外 , 圆锥螺纹(内、外 及端面(涡形 螺纹指令格式为:G32X (U Z(W F;X(U 为X 方向螺纹切削终点的坐标, X 为绝对值, U 为增量值;Z(W 为Z 方向螺纹切削终点的坐标, Z 为绝对值, W 为增量值;F 为螺距, 多线螺纹时为导程, 单位mm 。2 子程序调用指令M 98指令格式为:M 98PL;其中P 为需调用的子程序号, L 为重复调用子程序的次数, 若省略, 则

12、表示只调用一次。子程序应以M 99指令结束。3 改进后的加工程序(参考 主程序:O 0159; 主程序号G0X250Z100T 0101S300M 3; 到换刀点调1号刀, 主轴正转, 300r/minX150Z0. 3M 8; 进刀至螺纹循环点(Z0. 3可根据实际需要自定 , 同时冷却液打开M 98P 4031L 110; 调用子程序O4031110次(即110刀 加工螺纹G0X250Z100M 9; 螺纹加工结束退刀至换刀点, 冷却液关M 5; 主轴停车M 30; 程序结束复位并返回到程序头子程序O4031; 子程序号G0W-0. 05; Z 方向每次增量进刀0. 05mmG32X8F1

13、0; 开始螺纹加工, X 向加工至X8, 螺距为10mmG0W5. 5; 螺纹加工至终点坐标时向Z 正方向增量退刀5. 5mmX150; X 方向正向退刀至循环点W-5. 5; Z 方向增量进刀5. 5mm M 99; 子程序结束返回主程序从以上改进后的加工程序不难看出, 程序只有14句指令段, 比改进前的400多句得到了大大的简化, 为编程人员和操作者减轻了负担。需要注意的是因为只是举例说明, 故此程序未分粗、精加工, 且每次进刀均为0. 05mm, 生产中应根据实际需要灵活运用。3. 2 加工操作方法1 准备一把刀头宽w =5m m 的端面切槽刀, 加工深度 7mm, 用作端面螺纹加工;2

14、 装夹工件并加工外圆、端面及内孔至尺寸; 3 横向安装端面螺纹刀(跟内孔车刀安装方法相似 并对正中心高;4 输入改进后的加工程序并进行图形模拟; 5 对刀建立工件坐标系(工件右端面圆心为坐标系原点 ;6 试切加工及正式加工;7 加工结束, 进行工件检测。3. 3 加工时的注意事项1 车螺纹期间的进给速度是按工件每旋转1周刀具前进1个螺距的速度进行, 进给倍率开关无效, 但此时的进给倍率开关可以控制螺纹退刀时系统G00的速度; 2 车螺纹期间不要使用恒定的线速控制G96, 而应使用恒定的转速控制G97(系统默认 ; 3 车螺纹时, 必须设置系统升速段和降速段(一般应大于1个导程值 , 这样可避免

15、因伺服系统的升、降速延时而影响螺距准确度;4 因受数控机床结构及数控系统影响, 车螺纹时主轴的转速应有一定的限制(具体根据设备的性能决定 ;5 螺纹加工过程中, 因为螺纹切削是从主轴上的位置编码器输出1转信号时开设的, 所以主轴的转速必须保持一致, 即主轴倍率开关不能作调整;6 螺纹加工时不能采用单段执行, 须在自动方式下加工, 且不要随意按下程序循环暂停按钮。4 结语本文叙述了利用子程序调用G32加工端面矩形螺纹的加工与编程方法, 通过实际加工验证, 结果表明其加工方法是切实可行的, 能有效地缩短编程时间、提高加工效率、保证加工质量。在实际生产中, 此方法还可扩展、推广应用至无循环指令的老式数控车床中的外圆、台阶、螺纹、圆弧、圆锥等工序的加工, 可以很好地解决加工中繁琐的编程、计算、输入、修改等实际问题, 从而提高企业生产效率。参考文献1袁锋. 数控车床培训教程M . 北京:机械工业出版社, 2007.2詹姆斯 V 瓦伦蒂诺(James V. Va lentino