课题五 螺纹车削

1、课题五 螺纹加工§7.1在数控车床上车三角螺纹 高速车外三角螺纹一、教学目的通过在数控车床上车高速车外车三角螺纹的练习或生产，使学生掌握车螺纹指令G32、G92，并体会数控车与普通车床加工螺纹的异同。二、相关知识1螺纹基本参数及其在数控车床上的加工方法（1）公称直径D： 即螺纹大径，加工时在车螺纹前应预先车好。（2）牙型角（60°）： 由刀尖角刃磨为60°保证，在实际加工中由于材料的塑性变形等原因刀尖角的角度一般要小于60°，约为58°59.5°。（3）导程L： 编程时在程序中指明（4）头数N： 根据所用设备性能及分头方法编程保证（5

2、）旋向： 根据所用设备刀具参数及加工方法编程保证2螺纹的加工方法及乱牙的预防（1）加工方法： 高速车削三角螺纹方法与在普通车床上加工方法完全相同，只是设备不同而已，一般只能采用直进法。（2）乱牙的预防： 与普通车床相比数控车床预防乱牙的原理略有不同下面详细说明 主运动传动链： 主电机主轴箱主轴工件旋转进给运动（刀具）传动链： 伺服电机滚珠丝杠刀架直线运动 螺纹车削过程： 主轴旋转车刀进至第一刀加工起点数控系统测主轴转速根据程序中指令的导程和测得主轴转速计算伺服电机转速刀架直线运动刀具车削螺纹 退刀至加工起点 重复上述过程直至加工完毕 显然，上述螺纹车削过程保证了主轴一转刀具移动一个导程，但是主

3、轴的转动与刀具的直线运动之间不是机械硬连接而是通过数控控制系统软连接，在刀具的退刀过程及第二刀进刀过程中主轴的转动并未停止，此时再进刀车第二刀螺纹有点类似在普车上提开合螺母车螺纹，我们知道在普车上提开合螺母车螺纹是有一定条件的，否则就会乱牙，那么在数控车床上螺纹车削有什么条件呢？ a 车螺纹的每一刀Z轴坐标应相同或相差整数个导程。（在编程时保证） b 车螺纹的每一刀工件旋转至同一圆周位置时刀具开始做直线运动。 这一条件的实现是由控制系统自动完成的不需要人工干预（有兴趣可查阅有关资料，光电编码器）三、教学内容1指令G32的应用（1）指令格式： N××× G32 X（

4、U）±××× Z（W）±××× F×××； 式中 N×××为程序段号字 G32为螺纹切削指令字 X（U）±××× Z（W）±×××为螺纹切削终点坐标字 F×××为螺纹导程（2）加工范围： 等螺距内外直圆柱螺纹，内外锥螺纹（3）应用举例：加工图7.1所示螺纹图7.1设在车螺纹前螺纹大径已加工，T3为螺纹车刀，则程序如下O××

5、15;；N100 T0303；N110 G00 X45 Z3； 快速定位靠近工件N120 X41； 第一刀车螺纹起点（机床X向进刀至X41）N130 G32 Z-20 F1.5； 车螺纹N140 G0 X45； X向退刀N150 Z3； Z向退刀,其坐标与第一刀车螺纹起点Z值相同N160 G0 X40.5； 第二刀车螺纹起点N170 G32 Z-20 F1.5； 车螺纹 N180 G0 X45； X向退刀 N190 Z3; Z向退刀,其坐标与第一刀车螺纹起点Z值相同N200 X40.2；N210 G32 Z-20 F1.5； 第三刀车螺纹N220 G0 X45；N230 Z3；N240 X40

6、.05；N250 G32 Z-20 F1.5； 第四刀车螺纹 N260 G0 X45；N270 G0 X200 Z100； 退刀N280 M30； 结束2.指令G92的应用（1）指令格式： N××× G92 X（U）±××× Z（W）±××× R±×× F××；式中 N×××为程序段号字 G92为螺纹切削指令字 X（U）±××× Z（W）±×

7、15;×为螺纹切削终点坐标字，图7.2a、图7.2b中C点坐标 R±×× 若加工锥度螺纹时大小端之差，半径值。 见图7.2b F×××为螺纹导程（2）加工范围： 等螺距内外直圆柱螺纹，内外锥螺纹（3）运动轨迹：A、 加工直螺纹 见图7.2a，A点为刀具起始点，其坐标由以前程序段确定，刀具从A点沿X轴快速运动至B点，BC段为螺纹加工，CD、DA段为快速退刀。B、加工锥螺纹 见图7.2b，A点为刀具起始点，其坐标由以前程序段确定，刀具从A点沿X轴快速运动至B点，BC段为螺纹加工，CD、DA段为快速退刀。可以看出G92指令的过程是

8、一个循环过程刀具从A点出发最后仍回到A点（4）应用举例：仍加工图7.1所示螺纹，设在车螺纹前螺纹大径已加工，T3为螺纹车刀，则程序如下O×××；N100 T0303；N110 G00 X45 Z3； 快速定位靠近工件，第一刀车螺纹起点AN120 G92 X41 Z-20 F1.5； 第一刀车螺纹N130 G92 X40.5Z-20 F1.5； 第二刀车螺纹 N140 X40.2 第三刀车螺纹N150 X40.05 第四刀车螺纹 N160 G0 X200 Z100 退刀N170 M30 结束3.操作示范：（略） 加工图7.1所示螺纹四、操作注意事项1. 螺纹加工中，

9、进给倍率开关不起作用，被钳制在100%上。2. 螺纹加工中，刀具与工件之间应留足够切入切出距离。3. 螺纹加工中，主轴转速不得变化。4. 螺纹加工中，主轴转速不能超过最高限制值。5. 螺纹加工导程不能超过最大限制值。五、思考题1. 如果加工多头螺纹或需要借刀应如何编程？7.1.2 高速车内三角螺纹及锥螺纹、多头螺纹一、教学目的通过在数控车床上高速车内三角螺纹的练习或生产，使学生进一步熟练掌握车螺纹指令G32、G92，并体会数控车与普通车床加工螺纹的异同。二、教学内容：1.车内三角螺纹（1）.加工图7.3所示零件图7.3毛坯尺寸55×150毛坯材料 45#（2）加工工艺及程序A、加工工

10、艺 三爪夹毛坯伸出长度4045mm a.车端面见光 b.粗车52，外圆留加工余量0.7mm，长度车至36mm c.精车52至图纸尺寸并倒角 d切槽 保证套长31 mm，槽底径38 mm e. 钻孔38分离工件掉头夹52外圆 a.取总长并倒52外圆角 b. 镗M42螺纹底孔至40.5±0.1，镗45孔留加工余量0.5mm c. 精镗45孔至图纸尺寸并倒孔口角 d. 车M42×1.5螺纹B、加工程序设T3为螺纹车刀，掉头后坐标原点设在端面中心上O×××； 车外圆、切槽、镗孔等N100 T0303； 换螺纹刀N110 G00 X38 Z3； 快速定位

11、靠近工件，第一刀车螺纹起点AN120 G92 X41.5 Z-31 F1.5； 第一刀车螺纹N130 G92 X42Z-31 F1.5； 第二刀车螺纹 N140 X42.3 第三刀车螺纹N150 X42.45 第四刀车螺纹 N160 G0 X200 Z100 退刀N170 M30 结束2. 车锥螺纹（1）.加工图7.4所示零件 图7.4（2）加工工艺及程序A、加工工艺 三爪夹毛坯伸出长度4045mm a.车端面见光 b.粗精车400 -0.03 c.粗精车1：5锥度 d. 车锥度螺纹，分四刀加工B、加工程序锥度螺纹有关尺寸计算锥度大端D=40，小端d=35，螺纹单边深度h=0.65×

12、2=1.3， R=(D-d)/2=2.5,考虑刀具距端面3mm应再加0.3mm故R=2.8其符号为负设T3为螺纹车刀，坐标原点设在端面中心上O×××； 车外圆、锥度等N100 T0303； 换螺纹刀N110 G00 X42 Z3； 快速定位靠近工件，第一刀车螺纹起点AN120 G92 X38.8 Z-25 R-2.8 F2； 第一刀车螺纹N130 G92 X38.2Z-31 R-2.8 F2； 第二刀车螺纹 N140 X37.7 第三刀车螺纹N150 X37.4 第四刀车螺纹 N160 G0 X200 Z100 退刀N170 M30 结束3. 车多头螺纹（1）.加

13、工图7.5所示零件图7.5（2）加工工艺及程序A、加工工艺三爪夹毛坯伸出长度3540mm a.车端面见光 b.粗精车42螺纹外圆 c. 车双头螺纹， 采用轴向分头法B、加工程序设T3为螺纹车刀，坐标原点设在端面中心上O×××； 车外圆等N100 T0303； 换螺纹刀N110 G00 X45 Z3； 快速定位靠近工件，第一条螺旋线第一刀车螺纹起点AN120 G92 X41 Z-20 F3； 第一刀车螺纹N130 G92 X40.5Z-31 F3； 第二刀车螺纹 N140 X40.3 第三刀车螺纹N150 X40.05 第四刀车螺纹 N160 G0 X45 Z4.5

14、 轴向分头起点偏移一个螺距1.5mmN170 G92 X41 Z-20 F3； 第二条螺旋线 第一刀车螺纹N180 G92 X40.5Z-31 F3； 第二条螺旋线第二刀车螺纹 N190 X40.3 第二条螺旋线第三刀车螺纹N200 X40.05 第二条螺旋线第四刀车螺纹 N210 G0 X200 Z100 退刀N220 M30 结束§7.2在数控车床上车梯形螺纹一、教学目的通过在数控车床上低速车梯形螺纹的练习或生产，使学生进一步熟练掌握车螺纹指令G32、G92，并体会数控车加工螺纹时借刀方法及优缺点。二、教学准备 弹簧刀排，10×10白钢条，其它常用工、量、刃具三、教学内

15、容1.加工图7.6所示零件图7.62. 加工工艺及程序（1）有关参数计算：a.单边吃刀深度h=0.5p+ac=0.5*6+0.5=3.5b.刀头宽 w=0.366p-0.536ac=0.366×6-0.536×0.5=1.928c.牙顶宽 f=0.366p=0.366×6=2.196d.式中 dD为钢针直径=（0.4860.656）p 最佳值=0.518p本例中 Dd=0.518×6=3.108M=39+4.864××6=42.921e.最大借刀量的计算=P-2×（h×tg15°）-W-f本例中设直进至3

16、mm时开始借刀，即h=1.5mm 则=6-2×1.5×tg15-1.928-2.196=1.072实际程序中可参考此值借刀（2）加工工艺三爪夹毛坯伸出长度4045mm a.车端面见光 b.粗精车42螺纹外圆 c. 切退刀槽 d.粗车Tr42×6 e.精车Tr42×6（3）加工程序设T3为螺纹车刀，坐标原点设在端面中心上O×××； 车外圆等N100 T0303 S50； 换螺纹刀，转速80（线速度约为5m/min）N110 G00 X45 Z3 M08； 快速定位靠近工件，第一条螺旋线第一刀车螺纹起点A 开冷却泵N120 G9

17、2 X41 Z-34F6； 直进 第一刀车螺纹N130 G92 X40.5； 第二刀车螺纹 N140 X40.2 第三刀车螺纹N150 X39.9N160 X39.6 N170 X39.4N180 X39.2N190 X39.0 第八刀车螺纹 N200 G0 X45 Z3.2 轴向偏移起点，偏移0.2mmN210 G92 X39 Z-34 F6； 借刀车螺纹N220 G0 Z3.4 轴向偏移起点，偏移0.2mmN230 G92 X39Z-34 F6； 第二次借刀车螺纹 N240 G0 X45 Z3.5 轴向偏移起点，偏移0.1 mmN250 G92 X39 Z-34 F6 N260 G0 X4

18、5 Z3.6 N270 G92 X39 Z-34 F6N280 G0 X45 Z3.7N290 G92 X39 Z-34 F6N300 G0 X45 Z3.8N310 G92 X39 Z-34 F6N320 G0 X45 Z3.9 G92 X39 Z-34 F6G0 X45Z3.95 G92 X39 Z-34 F6 借刀量可根据实际情况增减但最大累计不超过G0 X4.0G92 X39 Z-34 F6G0 X45 Z3.5 刀具返回螺旋线中间N330 G92 X38 Z-34 F6 直进车螺纹N340 X37.4N350 X37N360 X36.7N380 X36.4N390 X36.2X36X

19、35.8X35.6X35.4X35.3X35.2X35.1X35 如需要可增加左右借刀精车程序段N440 G0 X200 Z100 M09 退刀 关冷却泵N450 M30 结束四、思考题 如何利用子程序或宏程序完成借刀以简化编程？ 在FANUC数控系统中，数控车床螺纹切削循环加工有两种加工指令：G92直进式切削和G76斜进式切削。由于切削刀具进刀方式的不同，使这两种加工方法有所区别，各自的编程方法也不同，工件加工后螺纹段的加工精度也有所不同。一、 编程指令介绍1. G92(1)指令格式    G92 X(U)_Z(

20、W)_R_F_(2)指令功能    切削锥螺纹（包含圆柱螺纹），刀具从循环起点，按图1所示的走刀路线，最后返回到循环起点。图中虚线表示按快速移动，实线按指定的进给速度移动。(3)指令说明    X、Z表示螺纹终点坐标值；U、W表示螺纹终点相对循环起点的坐标分量；R表示锥螺纹始点与终点在轴方向的坐标增量（半径值），圆柱螺纹切削循环时为零，可省略；F表示螺纹导程。(4)进刀方式    在G92螺纹切削循环中，螺纹刀以直进的方式进行螺纹切削。总的螺纹切削深度（牙高）一般以常量值进行

21、分配，螺纹刀双刃与切削。每次的切削深度一般由编程员在编程时给出，如图2所示。图2 直进式加工2. G76(1)指令格式      G76  P m r a Qdmin Rd    G76  X(U)  Z(W) Ri Pk Qd Ff(2)指令功能    该螺纹切削循环的工艺性比较合理，编

22、程效率较高，螺纹切削循环路线如图3所示。(3)指令说明    m表示精加工重复次数；r表示斜向退刀量单位数（0.019.9f，以0.1f为一个单位，用0099两位数字指定）；a表示刀尖角度；dmin表示最小切削深度，当切削深度dn小于dmin，则取dmin作为切削深度；X表示D点的X坐标值；U表示由A点至D点的增量坐标值；Z表示D点Z坐标值；W表示由C点至D点的增量坐标值；i表示锥螺纹的半径差；k表示螺纹高度（方向半径值）；d表示精加工余量；F表示螺纹导程；d 表示第一次粗切深（半径值）。切削深度递减公式计算：每次粗切深：。图3 G7

23、6螺纹切削循环路线(4)进刀方式    在G76螺纹切削循环中，螺纹刀以斜进的方式进行螺纹切削。总的螺纹切削深度（牙高）一般以递减的方式进行分配，螺纹刀单刃参与切削。每次的切削深度由数控系统计算给出，如图4所示。图4 斜进式加工二、加工精度分析及相关指令应用    G92螺纹切削循环采用直进式进刀方式，由于刀具两侧刃同时切削工件，切削力较大，而且排削困难，因此在切削时，两切削刃容易磨损。在切削螺距较大的螺纹时，由于切削深度较大，刀刃磨损较快，从而造成螺纹中径产生误差。但由于其加工的牙形精度较高，因此一般多

24、用于小螺距高精度螺纹的加工。由于其刀具移动切削均靠编程来完成，所以加工程序较。由于刀刃在加工中易磨损，因此在加工中要经常测量。    G76螺纹切削循环采用斜进式进刀方式，由于单侧刀刃切削工件，刀刃容易损伤和磨损，使加工的螺纹面不直，刀尖角发生变化，而造成牙形精度较差。但由于其为单侧刃工作，刀具负载较小，排屑容易，并且切削深度为递减式，因此，此加工方法一般适用于大螺距低精度螺纹的加工。此加工方法排屑容易，刀刃加工工况较好，在螺纹精度要求不高的情况下，此加工方法更为简捷方便。如果需加工高精度、大螺距的螺纹，则可采用G92、G76混用的办法，即先用G76进行螺纹粗加工，再用G92进行精加工。需要注意的粗精加工时的起刀点要相同，以防止螺纹乱扣的产生。三、编程举例    如图5所示，分别运用G92、G76螺纹切削循环指令编程。图5