异形角度螺纹的加工

异形角度螺纹的加工
作者：姚文才
来源：《山东工业技术》2015年第04期
摘要：在现在的数控技能大赛上，异形螺纹的运用非常广泛。

由于不能用CAXA自动编程完成，这就使部分选手无从下手，异形角度螺纹就是其中的代表。

本文就在经济型数控车床上，异形角度螺纹的加工方法进行论述。

关键词：异形角度螺纹；宏程序；35度对称刀
0 前言
在全国数控技能大赛上，数控车床的竞赛样题中，出现了新的构图要素——异形角度螺纹，有部分参赛选手均没有完成此螺纹的加工。

主要原因是参赛选手没有足够的时间时进行工艺分析和宏程序编写，而使用CAD/CAM软件又不能加工此类螺纹，所以不得不放弃此螺纹的加工。

异形角度螺纹加工中存在较大的技术难度，下面就异形角度螺纹加工方法为例，阐述这种特殊螺纹在经济型数控车床华中HN21世纪星系统中的加工方法。

1 零件图样
该工件是全国数控技能大赛上，数控车床的竞赛样题中的其中一个工件，材料为45#钢，工件的螺纹为65度角度螺纹，具体要求如图1所示。

2 解读图纸，设计编程思路
此工件上的异形螺纹角度为65度螺纹，螺距P=12，螺纹牙顶宽为4.4mm，牙底宽为
3.5mm，螺纹的牙型高度为3mm。

这种非标梯形螺纹是不能通过成型刀具使用G76指令加工，势必要采取X向分多层和Z向分多段的多次加工方法进行。

在编程过程中利用宏变量，各分层参数可自由指定和快速调整，配以宏循环指令可以很方便实现加工。

3 加工工艺分析
本工件以35度对称刀（图2）为加工螺纹刀具，在加工螺纹时，起刀点及结束点位置应该给予螺纹升速及降速的距离，并要以螺纹刀尖R的中心轨迹进行编程。

要以图3所示的在槽宽和槽深两个方向都分层加工，那程序流程会要用到两个循环。

（1）是以螺纹的总切深作为转移条件来完成螺纹的分层加工。

每一层的螺旋槽加工完毕后切深进刀，加工下一层，进刀到最后，计算可能会出现切深超过螺纹底径的结果，程序中对此进行处理，实际切深在最后取到螺纹底径的总切深，见图3。

（2）是以同一切深层上整个切削槽宽为转移条件来完成螺纹某一层的加工。

刀具的z向移动到不同的起刀点来完成同一切深层上整个槽宽的切削加工，程序中在每层切深处进行计算得到该层的槽宽，把这个槽宽在z方向分多次进刀实现，如果在最后出现进刀总宽度超过本层槽宽的情况，则直接取槽宽为进刀宽度。

从上面的加工分析图可以知道采用这种方法因为螺纹槽两边都留有余量0.2mm，通过精加工程序可以保证螺纹牙侧的粗糙度。

4 加工程序
4.1 粗加工程序
O0001；（粗加工程序名）
T0101；（调用35度对称刀R0.8）
G00 X100 Z100；（退刀至换刀点）
S200 M3；（设置主轴转速）
G00 X62 Z12；（刀具移至定位点）
#1=3；（梯形螺纹的牙型高度）
WHILE #1 GE 0 [DO1]；（切削循环；牙型槽X轴）
#2=52+[#1*2]；（螺纹的X轴直径距离）
#3=#1*1；（牙型角度的长度距离）
#4=#3+1.5；（牙型槽长度距离）
WHILE #4 GE 0 [DO2]；（切削循环；牙型槽Z轴）
#5=12+#4；（Z轴的定位点）
G00 X[#2] Z[#5]；（刀具移至下刀点）
G32 Z-30 F12；（螺纹的终点坐标）
G00 X62；（刀具退回X轴的定位点）
#4=#4-0.5；（刀具向Z轴移动每刀0.5）
ENDW 2；（返回循环体）
#6=#1*0.364；（牙型角度的长度距离）
WHILE #6 GE 0 [DO3]；（切削循环；牙型槽Z轴） #7=12-#6；（Z轴的定位点）
G00 X[#2] Z[#7]；（刀具移至下刀点）
G32 Z-30 F12；（螺纹的终点坐标）
G00 X62；（刀具退回X轴的定位点）
Z 12；（刀具退回Z轴的定位点）
#6 = #6 - 0.5；（刀具向Z轴移动每刀0.5）
ENDW3；（返回循环体）
#1=#1-0.4；（刀具向X轴移动每刀0.4）
ENDW 1；（返回循环体）
G00 X100 Z100；（退刀至换刀点）
M30%（程序结束并返回起点）
4.2 精加工程序（精车螺纹两侧面）
O0002 ；（精加工程序名）
T0101；（调用35度对称刀R0.4）
G00 X100 Z100；（退刀至换刀点）
S200 M3；（设置主轴转速）
#1=3；（梯形螺纹的牙型高度）
WHILE #1 GE 0 [DO1]；（切削循环；牙型槽X轴） #2=52+[#1*2]；（螺纹的X轴直径距离）
#3=#1*1；（牙型角度的长度距离）
#4=#3+2.7；（牙型槽长度距离）
WHILE #4 GE 0 [DO2]；（切削循环；牙型槽Z轴） #5=12+#4；（Z轴的定位点）
G00 X[#2] Z[#5]；（刀具移至下刀点）
G32 Z-30 F12；（螺纹的终点坐标）
G00 X62；（刀具退回X轴的定位点）
Z 12；（刀具退回Z轴的定位点）
#4=#4-3.5；（刀具向Z轴移动每刀3.5）
ENDW 2；（返回循环体）
#6=#1*0.364；（牙型角度的长度距离）
WHILE #6 GE 0 [DO3]；（切削循环；牙型槽Z轴） #7=12-#6；（Z轴的定位点）
G00 X[#2] Z[#7]；（刀具移至下刀点）
G32 Z-30 F12 ；（螺纹的终点坐标）
G00 X62；（刀具退回X轴的定位点）
Z 12；（刀具退回Z轴的定位点）
#6= #6 -3.5；（刀具向Z轴移动每刀3.5）
ENDW3；（返回循环体）
#1=#1-0.1；（刀具向X轴移动每刀0.1）
ENDW 1；（返回循环体）
G00 X100 Z100；（退刀至换刀点）
M30%（程序结束并返回起点）
4.3 精车槽底程序
O0003；（精加工程序名）
T0101；（调用35度对称刀R0.4）
G0 X100 Z100；（退刀至换刀点）
S200M3；（设置主轴转速）
G0 X62 Z12；（刀具移至定位点）
#1=2.7；（梯形螺纹的牙型槽底长度距离） WHILE #1 GE0；（切削循环；牙型槽Z轴） #2=12+#1；（Z轴的定位点）
G00 X52 Z[#2]；（刀具移至下刀点）
G32 Z-30 F12；（螺纹的终点坐标）
G00 X62；（刀具退回X轴的定位点）
Z 12；（刀具退回Z轴的定位点）
#1=#1-0.1；（刀具向Z轴移动每刀0.1）
ENDW；（返回循环体）
G00 X100 Z100；（退刀至换刀点）
M30%；（程序结束并返回起点）
5 加工65度异形螺纹注意事项
（1）在加工螺纹时主轴转速不宜过高，由于螺纹螺距较大，推荐用S200～S250转/分；
（2）粗加工时推荐使用刀尖R0.8的刀片，具有较大的切削力和防工件加工震动；精加工时用R0.4的刀片；
（3）粗车时两侧各留给精车0.2mm，底面粗车时留给精车0.1mm；
（4）粗车分6层车，即每层0.5mm；
（5）粗车横向每刀进给0.4mm。

6 结束语
经过加工实践证明，在此种非标梯形螺纹的加工中，充分发挥了宏程序的功能，实现了复杂特种螺纹的加工。

为了达到零件的加工精度，设计合理的加工工艺是前提条件，深入、充分了解数控系统加工指令，利用数控加工原理进行编程是重要保障。

参考文献：
[1]《华中世纪星数控系统使用说明书》[S].
[2]冯志刚.数控宏程序编程方法、技巧与实例[K].机械工业出版社.
[3]上海市金属切削技术协会编著.金属切削手册第三版[K].上海科学技术出版社出版，2000（06）.
[4]赵长明，刘万菊主编.数控加工工艺及设备[K].高等教育出版社2003（10）.
[5]GSK980TDA车床CNC使用手册[K].广州数控设备有限公司出版，2006（01）.
作者简介：姚文才（1981—），男，广东新丰人，本科，机械工艺一级实习指导教师，数控车工高级技师。