数控车床上梯形螺纹的宏程序编程与加工
梯形螺纹的数控车削加工
梯形螺纹的数控车削加工摘要：梯形螺纹的加工是数控车削的一个难点, 针对在数控车床加工梯形螺纹时容易出现扎刀等现象，本文介绍使用GSK980TDa系统的数控车床，运用调用子程序和编制宏程序两种编程方法，对梯形螺纹进行分层切削加工，较好的解决了加工过程中梯形螺纹车刀各切削刃的受力分配问题，有效避免了扎刀现象，为数控车削梯形螺纹提供一个实用的加工方法。
关键词：梯形螺纹；数控车削；宏程序；调用子程序；分层切削法一、前言梯形螺纹在传动中应用越来越广泛, 精度要求越来越高, 这就对梯形螺纹提出了高精度高效率的制造要求。
在车床上加工梯形螺纹是一项技术难度较高的工作, 梯形螺纹的车削在普通车床上应用比较广泛, 但要求工人要有比较熟练的操作技巧, 劳动强度大，螺纹加工的精度和效率受人为因素影响比较大，废品率较高。
数控车床稳定的高精度加工性能为梯形螺纹的车削提供了良好的加工基础, 但在数车上加工梯形螺纹编程与控制比较困难, 因此有人错误地认为数车不适合用来车削梯形螺纹, 实际上如果所编制的梯形螺纹加工程序工艺合理, 在数车上车削梯形螺纹也会取得很好的效果。
二、数控车加工梯形螺纹的难点1．数控车不能直接使用普通车床的梯形螺纹加工方法普通车床所使用的梯形螺纹加工方法如左右切削法、直槽法、阶梯槽法等都不能直接用于数控车。
因为数控车取消了普通车床上的机械传动链，通过装在主轴末端的同步传动带与主轴脉冲编码器连接，从而构成了主轴与大滑板传动丝杆之间的传动链。
主轴脉冲编码器在车螺纹时，同时输出两路信号：一路是按编程人员在加工程序中给定的主轴转速和螺距值，确定伺服电机的转速，保证主轴和伺服电机两种转速形成严格的传动比；另一路是控制彳轴的定位，保证螺纹车刀在多次循环切削过程中，车刀刀尖始终在螺旋槽内而不乱牙。
如果在加工过程中因出现扎刀或刀具损坏需要更换螺纹车刀而使数控车床停止旋转时，主轴脉冲编码器停止工作，上述两路信号停止输出，此时重新安装的螺纹车刀就很难准确地落在前一把螺纹车刀车出的螺旋槽内，从而加大对刀难度，甚至出现乱牙现象。
在数控车床上用宏程序加工梯形螺纹
不是理想的加工方法。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
为了解决“直进分”和“斜进法”的缺点，就
必须改善刀具的切削方式。通过分析，最后选用
（见图3）“分层切削法”。“分层切削法”是先
把螺纹X向分成若干层，
每层Z向再进行若干次粗
切削，再进行左、右精车
切削。每层刀具只需沿左
右牙型线切削，背吃刀量
小，从而使排屑比较顺
利，刀具的受力和受热情
图3 分层切削法
起刀点Z轴偏 移量（CE）的计 算公式为
图7
CE=BE－BC=（AH+tan15°×HE）－BC =（P/4+tan15°×HE）－BC 即起刀点Z轴偏移量（螺纹右侧留0.1mm的精 加工量）参数变量为
#8=#2/4+TAN［15］*［#1－#3］/2－#6/2－0.1；
每层Z轴的切削余量(DF)的计算公式为
M 机床自动化 achine Tools Automation
在数控车床上用宏程序加工梯形螺纹
中国北车永济新时速电机电器有限责任公司 （山西 044502） 陈建军 永济电机高级技工学校 （山西 044500） 张丽波
一、梯形螺纹在数控车床上的加工工艺
数控车加工螺纹有三种指令：G32、G92、 G76。其中G32、G92的进刀方式为“直进法” （见图1）；G76的进刀方式为“斜进法”（见图 2）。
DF=BF－BD=2（AH+tan15°×HE）－BD
即每层Z轴的切削余量（螺纹左侧留0.1mm的 精加工量）参数变量为
#9=#2/2+TAN［15］*［#1－#3］－#6－0.1
（3）外螺纹Tr36×6程序
O8888； M03S200； G00X100Z50； T0101； G00X40Z10； #1=36；（螺纹大径及公称直径） #2=6；（螺距） #3=#1－#2/2；（螺纹中径） #4=0.5；（牙顶间隙） #5=#1－#2－2*#4；（螺纹小径） #6=1（T型螺纹刀刀尖宽） #7=0.366*#2－2*TAN［15］*#4；（牙底槽宽） #8=#2/4+TAN［15］*［#1－#3］/2－#6/2－0.1；（起 到点Z轴偏移量,右侧留0.1mm） #9=#2/2+TAN［15］*［#1－#3］－#6－0.1；（每层Z 轴的切削余量，左侧留0.1mm） #10=0.5（X轴的吃刀量） N1IF［#1LE#5］GOTO4；（判断切削直径，如果X值 ≤小径，则执行N4程序段） N2IF［#9LE0.1］GOTO3；（判断每层Z轴切削余量如 果余量≤0.1mm，则执行N3程序段） G00Z［10+#8］；（Z轴起刀点） G92X#1Z－42F#2；（切削螺纹） #8=#8－0.3；（重新计算Z轴起刀点偏移量，递减0.3mm） #9=#9－0.3；（重新计算每层Z轴切削余量，递减0.3mm） GOTO2；（无条件执行N2程序段） N3#1=#1－#10；（重新计算切削直径X值） #8=#2/4+TAN［15］*［#1－#3］/2－#6/2－0.1（重新 计算Z轴起刀点偏移量） #9=#2/2+TAN［15］*［#1－#3］－#6－0.1；（重新计 算每层Z轴切削余量） IF[#1GE33]THEN#10=0.5（判断切削直径，对X轴吃刀 量重新赋值）
基于宏程序加工梯形螺纹及G功能应用分析
Ｅ ］ 韦 富基 ， 振 尤 ． 件数 控 车 削 ）￣ Ｅ Ｉ北 京 ： 京 理 工 ３ 李 零 ＪＴ Ｍ－ ｒ ． 北
大学 出 版 社 ，０ ９ ２０．
Ｍ ａ ｈ ｎｉ ａ ｚ ｉ ａ ｃ ｉ ｎｇ Ｔｒ ｐｅ ｏ ｄ ｌＴｈｒ ａ ｙ Ｍ ａ ｒ ｏ ｒ ｍ ｎｄ Ｇ ｎｃ ｉ ｎ ｅｄｂ ｃ ｏ Ｐｒ ｇ ａ ａ Ｆｕ ｔｏ
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（ ｉ ｏ ｉ ｇ Ｅｌ ｃ ｒ ｍｅ ｈ ｎ ｃ ｌＶｏ ａ ｉ ｎ ｌＴｅ ｈ ｉａ ｌ ｇ ，Ｄａ ｄ ｎ ８ ０ Ｌ ａ ｎ ｎ ｅ ｔ ｏ ｃ ａ ｉａ ｃ ｔｏ ａ ｃ ｎ ｃ ｌＣｏ ｌ ｅ ｅ ｎ ｏ ｇ １ ０ ０，Ｃｈｉ ａ １ ｎ）
Ａｂ ｔａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ｔｈ ｅ ｄ ｐ ｒｓ ｈ ｖ ｅ ｎ ｗｉ ｅｙ ｕ ｅ ｎ ａ ｔ ａ ｒ ｄ ｃ ｉ ｎ ａ ｄ ｉ ｉ ｉ ｉｕ ｔ ｔ ｒ ｃ ｓ ｒ ｐ ｚ ｉ ａ ｈ ｅ ｄ ｂ ｒ ａ ａ ｔ ａ ｅ ｂ ｅ ｄ ｌ ｓ ｄ ｉ ｃ ｕ ｌｐ ｏ ｕ ｔ ， ｎ ｔ ｓ ｄ ｆ ｃ ｌ Ｏ ｐ ｏ ｅ ｓ ｔ ａ ｅ ｏ ｄ ｌ ｔ ｒ ａ ｙ ＮＣ ｃ ｉ ｅ ｏ ｆ ｍａ ｈ ｎ ｔ ｏ ．Ｂｙ ｃ ｍ ｐ ｒｎ ｅ ｅ ａ ｙ ｆｍａ ｈ ｎｎ ｈ ｅ ｄ。ｃ ｍ ｂｎ ｎ ｔ ｏ ｃ ｅ ｅ ｅ ａ ｐｅ ・ｔ ｅ ｐ ｐ ｒ ｐ ｉｔ Ｕ ｓｎ ｃ ｏ ｐ ｏ ｒ ｍ ｏ１ ｏ ａ ｉｇｓ ｖ ｒ ｌ ｗａ ｓ ｏ ｃ ｉ ｉ ｇ ｔ ｒ ａ ｏ ｉ ｉ ｇ ｗｉｈ ｃ ｎ ｒ ｔ ｘ ｍ ｌｓ ｈ ａ ｅ ｏ ｎ ｓＯ ｔ ｕ ｉ ｇ ｍｉｒ ｒ ｇ ａ ｔ ｒ ｃ ｓ ｒ ｐ ｚ ｉ ａ ｈ ｅ ｄ ｃ ｎ ｇ ｅ ｔ ｍ ｐ ｏ ｅ ｔ ｅ ＮＣ ｍａ ｈ ｎ ｎ ｆ ｃｅ ｃ ｎ ｃ ｉ ｉ ｇ ｐ ｅ ｉｉ ｎ Ｏ ｐ ｏ ｅ ｓ ｔａ ｅ ｏ ｄ ｌ ｒ ａ ａ ｒ ａ ｌ ｉ ｒ ｖ ｈ ｃ ｉ ｉ ｇ ｅ ｆ ｉｎ ｙ ａ ｄ ｍａ ｈ ｎ ｎ ｒ ｃｓｏ ・ ｔ ｙ ｉ
浅析用宏程序加工梯形螺纹的方法
梯形螺纹加工常用的方法有直进法、斜进法、左右车削法和车阶梯槽法等,这些加工方法由于其自身存在缺陷,生产效率较低,精度稳定性差,很难实现产品批量生产或产品的改型,这也极大地影响了产品的加工效率和加工质量。
以FAN UC系统数控车床为例,能够用来加工螺纹的基本指令有G32、G92、G76等,它们各有自身的优缺点。
如果单独使用其中某一指令来加工梯形螺纹的话,只能加工小螺距或精度较低的螺纹,切削效率低,难以满足更高的要求。
1 梯形螺纹加工的相关知识(1)车刀的选择与安装。
梯形螺纹加工选择的是成型车刀,车刀在安装时,车刀主切削刃必须与工件轴线等高,同时应和工件轴线平行。
刀头的角度平分线要垂直于工件轴线。
可以使用样板找正装夹,以免产生螺纹半角加工误差。
(2)工件的装夹。
一般采用两顶尖或一夹一顶的方式装夹。
(3)数控车床的选择和调整。
梯形螺纹加工选择C K 6140数控车床,F A N U C -0i -mate TC数控系统。
要求数控车床加工精度高、磨损少、滚珠丝杠反向间隙小。
2 梯形螺纹的车削方法2.1直进法刀具沿直径方向进刀,如图1所示,常用于小螺距普通螺纹的加工。
使用G32\G92指令代码编程常采用此种进刀方式。
该加工方式采用的是三刃同时参与切削,刀头负荷较大,为了均衡刀具的受力,常采用递减规律分配吃刀量。
对于大螺距普通螺纹和梯形螺纹如采用该种方式加工,刀头很容易受力过大而折断或者产生扎刀现象。
2.2斜进法刀具进刀方向沿牙形角方向,如图2所示,由于采用单刃切削,切削力减少,排屑顺畅,F A N U C 系统中的G 76指令即为典型①作者简介:张长红(1978.3—)女,江苏泗洪人，本科，机械讲师，江苏省连云港工贸高等职业技术学校/江苏省经贸技师学院,研究方 向:数控专业理论及实践教学。
浅析用宏程序加工梯形螺纹的方法①张长红(江苏省连云港工贸高等职业技术学校/江苏省经贸技师学院 江苏连云港 100084)摘 要:螺纹传动在机械传动中应用广泛,在传递较大动力的大型设备中梯形螺纹应用较多。
用宏程序加工梯形螺纹
梯 形 螺 纹 在 生 产 中广 泛 用 于 传 递 动 力 ， 以精 度 要 求 高 ， 果 所 如 用普通车床加工 ， 要采用开倒顺车的方法 ， 则 然后 要 不 断 的 进 给 中 滑 板 、 移 小 滑 板 ， 作 步骤 繁 琐 ， 易 产 生 误 差 ， 工 效 率 低 。 果 偏 操 容 加 如 采 用 数 控 车 床 加 工梯 形螺 纹 ， 宏 程 序 控 制 螺 纹 车 刀 的刀 具 路 径 ， 用 就可 以提高加工 效率 ， 加工 出高精度的螺纹 ， 有普通车床难以 比 具 拟的优点 。 举例 ： 工如 图ｌ 加 所示 梯 形 螺纹 零件 ， 已知 坯 料 为 ４ 钢 、 径 ５ 直 ４ ｍｍ棒 料 ， 求 编 写 完 整 的 梯 形 螺 纹 加 工 程 序 。 ６ 要
图 ３ 分 层切 削 法
梯形螺纹一般采用低速车削 ， 使用高速钢车刀容易车 出光滑的 表面 ， 螺纹刀分为 粗车刀和精车刀 。 梯形螺 纹槽 底宽Ｗ＝ ．６ Ｐ一 ０ ３６ ０ ５ ６ ｃ ０ ３ ６×７ ． ０ ５ ６＝２ ２４ ．３ａ ＝ ．６ —０ ５× ．３ ．９ ｍｍ， 型 角 为 ３ 。 粗 车 牙 ０， 刀 刀 宽值 应 略 小 于 槽 底 宽 ｗ ， 以 取 粗 车 刀 刀 宽Ｂ ＝ ｒｍ， 尖 角 所 ２ ａ 刀 应略小于牙型角 ， Ｅ ＝ ９ ， 取 ２ 。精车刀刀宽取Ｂ ＝２ ２ ｍ ， ． ｒ 刀尖角 ￡ ａ ３ 。粗 、 车 刀 均 采 用 左 刀尖 点编 程 。 ０， 精
２ 工 艺分 析 与 变 量 赋 值 、
２１车刀 的选 择 ． 数控编程 时确定切削深度 、 给量要考虑刀具 能否承受起切削 进 力 和 切 削 热 的作 用 ， 能否 车 出 光 滑 的 零件 表 面 。 整 车 削本 零件 需 完 要 四把 刀 ： ０ ０ 硬 质 合 金 右 偏 刀 ， ①Ｔ １ １ ②Ｔ００ 硬 质 合 金 切 槽 刀 ， ２２ 刀 宽Ｂ ＝ ．ｒｍ（ ，４５ ａ 编程时用左刀 尖点 ）￣Ｔ００ 高速钢梯 形螺 纹粗车 ， ３３ 刀 ， Ｔ ４４ 速钢梯形螺纹精 车刀。 ９ （ ００ 高
梯形螺纹的宏程序加工
梯形螺纹的宏程序加工摘要：梯形螺纹是数控车工加工的难点，宏程序是数控编程的难点，然而二者结合起来就会使数控机床加工梯形螺纹，操作者只要修改参数的数值就可以完成不同螺距与长度的梯形螺纹加工，十分的方便快捷。
关键词：数控车床FANUC系统梯形螺纹宏程序#1=A 梯形螺纹大径#2=B 梯形螺纹小径#3=B 梯形螺纹牙底槽宽#4=I 梯形螺纹车刀刀头宽度#5=J 梯形螺纹长度L#6=K 梯形螺纹螺距#7=D 升速段长#8=E 减速段长#9= 粗车转速#10= 精车转速#19=S 精加工余量（直径值）主程序：O0001；N10 G54 G40 G21；N20 T0404；调用梯形螺纹车刀N30 G65 P333；调用梯形螺纹宏程序N40 M05；主轴停止转动N50 M30；程序结束并返回程序开头宏程序；O333N10 M03 S#9；主轴正转，转速为#9N20 #30=FUP[[#1-#2-#19]/2/#18]；根据背吃刀量和精加工余量计算径向粗车循环次数（下取整）N30 #31=[#1-#2-#19]/#30；计算径向粗加工每次背吃刀量（直径值）N40 #40=FUP[#3-#4-#19/2]/2/#20；计算Z向粗车循环次数；N50 #41=[#3-#4-#19/2]/2/#40；计算Z向粗加工每次背吃刀量N60 #28=1；径向切削次数初始值赋值N70 WHILE[#28GT#30]DO1；N80 G00 X[#1+3]；车刀快速移动到X方向起刀位置N90 Z#7；车刀快速移动到Z方向起刀点N100 X[#1-#31]；车刀径向切入一个背吃刀量N120 G32 Z-[#5+#8]F#6；粗车梯形螺纹N110 #29=1；Z向切削次数初始值赋值N130 WHILE[#29GT#40]DO2；N140 G00 X[#1+3]；车刀快速返回到X方向起刀位置N150 Z#7；车刀快速移动到Z方向起刀点N160 W-#41；车刀Z向负向移动一个切削量N170 X[#1-#31]；车刀径向进刀#31N180 G32 Z-[#5+#8]F#6；粗车梯形螺纹N190 G00 X[#1+3]；车刀快速返回到X方向起刀位置N200 Z#7；车刀快速移动到Z方向起刀点N210W#41；车刀Z向正向移动一个切削量N220X[#1-#31]；车刀径向进刀#31N230G32Z-[#5+#8]F#6；粗车梯形螺纹N240G00X[#1+3]；车刀快速返回到X方向起刀位置N250Z#7；车刀快速移动到Z方向起刀点N260#29=#29+1；Z向移动次数增加1N270#41=#41*#29；Z向移动量递增N280END2；N290#28=#28+1；X向切削次数增加1N300#31=#31*#28；X向切削量递增N310END1；N320 #41=[#3-#4-#19/2]/2/#40；计算Z向粗加工每次背吃刀量N330#29=1；Z向切削次数初始值赋值N340S#10；选用精加工转速N350G00X[#1+3]；车刀快速返回到X方向起刀位置N360Z#7；车刀快速移动到Z方向起刀点N370X#2；车刀进给到X向精车位置N380G32Z-[#5+#8]F#6；精车螺纹牙底N390WHILE[#29GT#40]DO3；N400G00X[#1+3]；车刀快速返回到X方向起刀位置N410Z#7；车刀快速移动到Z方向起刀点N420X#2；车刀进给到X向精车位置N430W-#41；车刀Z向负向移动一个切削量N440G32Z-[#5+#8]F#6；精车螺纹牙底N450G00X[#1+3]；车刀快速返回到X方向起刀位置N460Z#7；车刀快速移动到Z方向起刀点N470X#2；车刀进给到X向精车位置N480W#41；车刀Z向正向移动一个切削量N490G32Z-[#5+#8]F#6；精车螺纹牙底N500#29=#29+1；Z向移动次数增加1N510#41=#41*#29；Z向移动量递增N520END3；N530G00X[#1+3]；车刀快速返回到X方向起刀位置N540Z#7；车刀快速移动到Z方向起刀点N550X#2；车刀进给到X向精车位置N560W-[#3-#4]/2；车刀移动到螺纹牙右侧面起点N570G32Z-[#5+#8]F#6；精车螺纹牙牙右侧面N580G00X[#1+3]；车刀快速返回到X方向起刀位置N590Z#7；车刀快速移动到Z方向起刀点N600X#2；车刀进给到X向精车位置N610W[#3-#4]/2；车刀移动到螺纹牙左侧面起点N620G32Z-[#5+#8]F#6；精车螺纹牙牙左侧面N630G0X100；N640Z100；N650M99。
B类宏程序在数控车床加工梯形螺纹中的应用
B类宏程序在数控车床加工梯形螺纹中的应用摘要：螺纹是车削加工中常见的加工内容。
数控车床的普及大大提高了螺纹的加工精度和生产效率，但对于大螺距的螺纹，由于螺旋槽比较深，车削螺纹时产生的切削力较大，易损坏刀具。
通过用b类宏程序控制单一固定循环指令，采用分层斜进的加工方法，精确控制刀具每次车削螺纹起刀点的位置和切削深度，减小了作用在刀具上的切削力，当切削深度到达终点后，可控制刀具只车削螺旋槽侧面，直至中径尺寸符合要求。
关键词：数控车床宏程序梯形螺纹程序参数化数控车床在制造业中的广泛应用，不仅减小了车工操作者的劳动强度，而且大大提高了零部件的加工精度和生产效率。
但是，对于大螺距或者大导程的螺纹，例如梯形螺纹的加工和蜗杆的加工，如果简单的使用螺纹加工指令，由于切削力大，容易损坏刀具和工件。
如果能精确控制刀具切深，可有效地解决这一难题。
一、工艺分析梯形螺纹由于螺旋槽较深，切削力较大，通常采用一夹一顶的装夹方式。
图1中梯形螺纹部分较短，刚性好，采用三爪卡盘夹持，伸出卡盘的长度应略大于50mm，以刀架或刀具与卡盘不发生干涉为宜，采用一把高速钢车刀分粗精车完成。
梯形螺纹的牙型高为3.5mm，螺旋槽较深，车削时刀具受力较大，易产生扎刀现象，如何降低刀具受力成为车削成功的关键。
采用g92指令直进法进刀，车刀的三个切削刃都参加切削，随着切削深度的加大，切削力也不断增大，易损坏刀具。
采用g76指令斜进法进刀，刀具每次切削时仅有二个切削刃参加切削，减小了作用在刀具上的切削力。
但对于大螺距的螺纹，由于螺旋槽深度大，刀具在到达一定深度时，切削力仍然很大，也易损坏刀具。
采用斜进法分层车削，如图2所示，刀具在同一切削深度上，切削完一层后，再切第二层，即便是螺旋槽很深，而每次作用在刀具上的切削力并不大，可有效解决车削大螺距螺纹时刀具受力过大的问题。
二、加工准备1.参数计算2.刃磨刀具刃磨螺纹刀具符合参数要求，如图3所示，刀头宽度小于牙槽底宽，一般为牙槽底宽的2/3，这里取1.5mm。
数控车床加工工艺编程-车削梯形螺纹
• （2）刀头的角平分
α/2
线要垂直于工件轴线。
α/2
用样板找正装夹，以
工件的装夹
•一般采用两顶尖或一夹一顶装夹。 当尺寸精度 和形位精度要求不高，也可用三爪卡盘直接装夹。 为保证装夹牢固应使工件的一个台阶靠住卡爪平 面(或用轴向撞头限位)，固定工件的轴向位置， 以防止因切削力过大，使工件移位而车坏螺纹。
选取。 • 2、为防止乱牙，采用正反转控制。操作中一手握住操纵杆，另一手
则操纵中滑板的进退刀。 • 3、①、粗车、半精车梯形螺纹时，螺纹大径留0.1mm左右余量，且
倒角与端面成15°。 ②、选用刀头宽度稍小于槽底宽的车槽刀(图a)，粗车螺纹(每
边留0.25-0.35mm左右的余量)。 ③、用梯形螺纹车刀采用左右切削法车削梯形螺纹两侧面，
归纳总结
1、三种车削方法 ：左右切削法、车直槽法、车阶梯槽法 所有的方法都依赖于正确地判别车刀的位置及对切削情况的正确估计，同学们应多练
习。 2、二种对刀 ： 静态对刀法、动态对刀法
对刀不能孤立进行一种方法，要结合使用。 3、三字口诀 ：车削前：一降转速，二扳手柄，三合开合 螺母
车削中：一听、二看、三观察 车削后：一提开合螺母、二转手柄、三变转速
卡盘
工件
车床的调整
• 1、正确调整机床各处间隙，对床鞍、中、 小滑板的配合部分进行检查和调整，注意 控制机床主轴的轴向窜动、径向圆跳动以 及丝杆轴向窜动。
• 2、开始车削前，仔细检查机床的挂：一降转速，二扳手柄，三合开合螺母顺序进行。 这里的手柄是指走刀箱部位各手柄，梯形螺纹按螺距（或导程）来
低速车梯形螺纹时的进刀方法
• 1、左右车削法 车削时利用小滑板作向前或向后的轴向进给，来防