上課數(shù)控車床螺紋切削循環(huán)指令編程

1、項目11 數(shù)控車床螺紋切削循環(huán)指令編程,一、螺紋基礎(chǔ)知識,1.常見螺紋類型（1）,（1）按照用途分類 螺紋按用途不同可分為聯(lián)接螺紋和傳動螺紋。,2.普通螺紋尺寸計算（1）,（1）螺紋的公稱直徑 就是大徑的基本尺寸(D或d)。 （2）原始三角形高度H 原始三角形高度H表達式為：,2.普通螺紋尺寸計算（2）,（3）中徑（d2、D2） 中徑表達式為 （4）削平高度 外螺紋牙頂和內(nèi)螺紋牙底均在H/8處削平；外螺紋牙底和內(nèi)螺紋牙頂均在H/4處削平。,2.普通螺紋尺寸計算（3）,（5）牙型高度h1 牙型高度表達式為: （6）外螺紋小徑d1 外螺紋小徑表達式為: （7）內(nèi)螺紋小徑D1 內(nèi)螺紋小徑的基本尺寸與

2、外螺紋小徑相同（D1=d1）。,二、螺紋加工工藝設(shè)計,1.螺紋加工走刀路線設(shè)計（1）,（1）直進法螺紋加工 車削過程是在每次往復(fù)行程后車刀沿橫向進刀，通過多次行程把螺紋車削好。這種加工方法由于刀具兩側(cè)刃同時工作，切削力較大，但排屑困難，容易產(chǎn)生扎刀現(xiàn)象，但牙型正確，一般用于車削螺距小于3的螺紋。,2.螺紋加工切削用量的選用（7）,背吃刀量 如果螺紋牙型較深、螺距較大，則可采用分次進給方式進行加工。每次進給的背吃刀量用螺紋深度減去精加工背吃刀量所得的差按遞減規(guī)律分配。常用螺紋加工切削次數(shù)與背吃刀量數(shù)值如表所示。,2.螺紋加工切削用量的選用（8）,3.車削螺紋前圓柱體（孔）預(yù)加工尺寸控制（1）,（

3、1）外螺紋加工前圓柱體直徑尺寸控制 車削螺紋時因工件材料受車刀擠壓影響使螺紋大徑變大，因此車削螺紋前大徑尺寸應(yīng)控制在比基本尺寸小0.20.4； 如果是用板牙套不大于M16的螺紋，同樣是考慮加工變形的原因，螺紋大徑應(yīng)車到螺紋大徑下偏差。,4螺紋車刀的安裝與找正（1）,車螺紋時，為了保證牙型正確，對裝刀提出了較嚴(yán)格的要求。裝刀時刀尖高低應(yīng)對準(zhǔn)工件軸線，并且車刀刀尖角的中心線必須與工件軸線嚴(yán)格保持垂直，這樣車出的螺紋，其兩牙型半角才會相等；如果把車刀裝歪，就會產(chǎn)生牙型歪斜，如圖所示。,4螺紋車刀的安裝與找正（2）,4螺紋車刀的安裝與找正（3）,為了保證裝刀要求，在裝夾外螺紋車刀時常采用角度樣板找正螺

4、紋刀尖角度，如圖所示，將樣板靠在工件直徑最大的素線上，以此為基準(zhǔn)調(diào)整刀具角度。,4螺紋車刀的安裝與找正（4）,5螺紋車削刀具切入與切出行程的確定（1）,在數(shù)控車床上加工螺紋時,會在螺紋起始段和停止段發(fā)生螺距不規(guī)則現(xiàn)象，所以實際加工螺紋的長度W應(yīng)包括切入和切出的空行程量，如圖所示。L1為切入空刀行程量，一般取25mm；L2為切出空刀行程量，一般取23mm。,5螺紋車削刀具切入與切出行程的確定（2）,三、單行程螺紋切削指令編程（G32）,1指令格式（2）,G32 X（U） Z（W） F ； X（U）、Z（W） 為螺紋終點坐標(biāo)，切削圓柱螺紋時，X（U）可省略； F為螺紋導(dǎo)程，單位。對于錐螺紋，角在4

5、5以下時，螺紋導(dǎo)程以Z軸方向指定；角在4590時螺紋導(dǎo)程以X軸方向指定。,2刀具走刀路線分析,刀具從A點出發(fā)以每轉(zhuǎn)一個螺紋導(dǎo)程的速度切削至B點，其切削前的進刀和切削后的退刀都要通過其它的程序段來實現(xiàn)。,3指令應(yīng)用說明（1）,1）在車螺紋期間進給速度倍率、主軸速度倍率均無效，始終固定在100。 2）車螺紋期間不要使用恒表面切削速度控制，而要使用G97指令指定主軸轉(zhuǎn)速。 3）車螺紋時，必須設(shè)置螺紋加工升速段Ll和降速段L2，這樣可避免因車刀升、降速而影響螺距的穩(wěn)定。,3指令應(yīng)用說明（2）,4）螺紋加工時如果牙型深度較深、螺距較大，應(yīng)該分次進給，每次進給的背吃刀量用螺紋深度減去精加工背吃刀量所得的差

6、按遞減規(guī)律分配。 5）受機床結(jié)構(gòu)及數(shù)控系統(tǒng)的影響，車螺紋時主軸的轉(zhuǎn)速有一定的限制。,4編程舉例（1）,【示例2-29】 編寫如圖所示工件加工程序，工件毛坯尺寸為32。,4編程舉例（2）,零件加工有外圓柱面的粗、精加工，徑向槽的切削加工和螺紋加工。加工時采用外圓端面車刀（T0101）、切槽刀（T0202，刀具寬度3）和普通螺紋切削刀具（T0303）三種刀具。加工前應(yīng)該計算螺紋的大徑和小徑尺寸，以控制粗加工的加工次數(shù)和每次背吃刀量。,4編程舉例（3）,1）考慮螺紋加工時的擠壓變形，螺紋加工前外圓直徑應(yīng)為：d=30-0.2=29.8。 2）螺紋底徑尺寸計算： 3）根據(jù)著兩個尺寸進行走刀次數(shù)和背吃刀量

7、分布：共進行五次螺紋切削，每次切削深度分別為0.9、0.6、0.6、0.065。,4編程舉例（4）,O2028 T0101;（外圓表面加工） G98 M03 S400; G00 X35.0 Z2.0; G71 U1.0 R0.5; G71 P10 Q20 U0.5 W0.1 F80.0; N10 G00 X21.8; G01 G42 X29.8 Z-2.0 F40.0; Z-30.0; N20 X35.0; S800; G70 P10 Q20; G00 G40 X100.0 Z50.0; T0202;（退刀槽加工） G00 X33.0 Z-28.0; G75 R0.5; G75 X26.0 Z

8、-30.0 P1000 Q2000F20.0;,4編程舉例（5）,G00 X100.0 Z50.0; M05; T0303;（螺紋加工） M03 S600; G00 X29.1 Z5.0 ; G32 Z-28.0 F2.0; G00 X31.0; Z5.0; X28.5; G32 Z-28.0 F2.0; G00 X31.0; Z5.0; X27.9; G32 Z-28.0 F2.0; G00 X31.0; Z5.0; X27.835; G32 Z-28.0 F2.0; G00 X100.0; Z50.0; M05; M30;,四、螺紋切削單一固定循環(huán)指令編程（G92）,1指令格式（1）,1指

9、令格式（2）,車削加工圓柱螺紋時，指令格式為： G82 X（U） Z（W） F ； X（U）、Z（W） 為螺紋終點坐標(biāo)； F為螺紋導(dǎo)程，單位。,1指令格式（3）,1指令格式（4）,車削加工圓錐螺紋時，指令格式為： G82 X（U） Z（W） R F ； X（U）、Z（W） 為螺紋終點坐標(biāo)； R為圓錐螺紋起點、終點的半徑差值，當(dāng)起點尺寸小于終點尺寸時，R為負(fù)值； F為螺紋導(dǎo)程，單位。,2刀具走刀路線分析,G92指令的走刀路線與G90指令相似，運動軌跡也是一個矩形。刀具從循環(huán)起點A沿X方向快速移動至B點，然后以“導(dǎo)程/轉(zhuǎn)”的進給速度沿Z向切削進給至C點，再從X向快速退刀至D點，最后返回到循環(huán)起點A

10、，完成一個螺紋加工循環(huán)動作。為了完成整個螺紋加工，需要經(jīng)過粗加工、精加工多次循環(huán)。,3指令應(yīng)用說明（1）,1）在螺紋切削過程中，按下循環(huán)暫停鍵時，刀具立即按斜線回退，先回到X軸起點，再回到Z軸起點。在回退過程中，不能進行另外的暫停。 2）如果在單段方式下執(zhí)行G82循環(huán)，則每執(zhí)行一次循環(huán)必須按4次循環(huán)啟動按鈕。 3）G82指令是模態(tài)指令，當(dāng)Z軸移動量沒有變化時，只需對X軸指定其移動指令即可重復(fù)執(zhí)行固定循環(huán)動作。,3指令應(yīng)用說明（2）,4）在G82指令執(zhí)行過程中，進給速度倍率和主軸速度倍率均無效。 5）執(zhí)行G82循環(huán)指令時，在螺紋切削的收尾處，刀具沿接近45的方向斜向退刀，Z向退刀距離由系統(tǒng)參數(shù)設(shè)

11、定。,4編程舉例（1）,【示例2-30】 編寫如圖所示工件加工程序，工件毛坯尺寸為32。,4編程舉例（2）,零件形狀比較簡單，工件毛坯尺寸為32。 零件加工工藝路線設(shè)計為：工件外圓表面的粗加工與精加工并倒角；螺紋退刀槽加工；螺紋的粗加工與精加工。所采用的刀具有外圓端面車刀（T0101）、切槽刀（T0202，刀寬3）以及60螺紋車刀（T0303）。,4編程舉例（3）,螺紋加工前，外圓柱表面應(yīng)加工至尺寸19.8，螺紋底徑應(yīng)為： 據(jù)此確定螺紋精加工所達到尺寸及螺紋切削走刀次數(shù)。螺紋每次走刀背吃刀量及對應(yīng)工件直徑如表所示：,4編程舉例（4）,4編程舉例（5）,O2029 T0101;（圓柱外表面加工）

12、 G98 M03 S400; G00 X32.0 Z2.0; G71 U1.0 R0.5; G71 P10 Q20 U0.5 W0.1 F80.0; N10 G00 G42 X11.8; G01 X19.8 Z-2.0 F40.0; Z-25.0; N20 X32.0; S800; G70 P10 Q20; G00 G40 X100.0 Z50.0; T0202 S400;（退刀槽加工） G00 X31.0 Z-23.0; G75 R0.5; G75 X16.0 Z-25.0 P1000 Q2000 F20.0; M05; G00 X100.0 Z50.0;,4編程舉例（6）,T0303;（螺

13、紋加工） M03 S600; G00 X22.0 Z2.0; G82 X19.2 Z-24.0 F1.5; X18.6; X18.376; G00 X100.0 Z50.0; M05; M30;,五、螺紋切削復(fù)合循環(huán)指令編程（G76）,1指令格式（1）,1指令格式（2）,G76 P（m）（r）（a） Q（dmin） R（d）； G76 X（u） Z（w） R（i） P（k） Q（d） F ； m精加工重復(fù)次數(shù)（取值范圍：0199）； r倒角量，即螺紋切削退尾處(45方向退刀)的Z向退刀距離。當(dāng)螺距由P表示時，可以從0.1P到9.9P設(shè)定，單位為0.1P（表達時用兩位數(shù)表達：00到99）； a刀

14、尖角度，可以選擇的刀尖角度有：80、60、55、30、29和0，由兩位數(shù)規(guī)定。如當(dāng)m=2，r=1.2P，a=60時，則表達為P021260； dmin最小切深（該值用不帶小數(shù)點的半徑值表示），當(dāng)一次循環(huán)運行的切深小于此值時，切深箝在此值處；,1指令格式（3）,G76 P（m）（r）（a） Q（dmin） R（d）； G76 X（u） Z（w） R（i） P（k） Q（d） F ； d精加工余量（該值用不帶小數(shù)點的半徑值表示）； X（u）、Z（w）螺紋終點坐標(biāo)值； i錐螺紋起點與終點的半徑差，i為零時表示加工圓柱螺紋； k螺紋牙型高度（該值用不帶小數(shù)點的半徑值表示），始終為正值； d第一刀切削深

15、度（該值用不帶小數(shù)點的半徑值表示），始終為正值； F進給速度。,2刀具走刀路線分析（1）,加工圓柱外螺紋時，刀具從循環(huán)起點A出發(fā)，以G00方式沿X向進給至螺紋牙頂X坐標(biāo)處（即B點，該點的X坐標(biāo)值小徑+2k），然后沿基本牙型一側(cè)平行的方向進給，X向切深為d；再以螺紋切削方式切削至離Z向終點距離為r處，倒角退刀至D點，再沿X向退刀至E點，最后返回A點，準(zhǔn)備第二刀切削循環(huán)。如此分多刀切削循環(huán)，直至循環(huán)結(jié)束。,2刀具走刀路線分析（2）,2刀具走刀路線分析（3）,執(zhí)行螺紋切削復(fù)合循環(huán)指令加工時，采用斜進式進刀。 第一刀切削循環(huán)時，背吃刀量為d； 第二刀的背吃刀量為： 第n刀的背吃刀量為： 執(zhí)行G76循環(huán)

16、的背吃刀量是逐步遞減的。,3指令應(yīng)用說明,1）G76可以在MDI方式下使用。 2）在執(zhí)行G76循環(huán)時，如按下循環(huán)暫停鍵，則刀具在螺紋切削后的程序段暫停。 3）G76指令為非模態(tài)指令，所以必須每次指定。 4）在執(zhí)行G76時，如要進行手動操作，刀具應(yīng)返回到循環(huán)操作停止的位置。如果沒有返回到循環(huán)停止位置就重新啟動循環(huán)操作，手動操作的位移將疊加在該條程序段停止時的位置上，刀具軌跡就多移動了一個手動操作的位移量。,4編程舉例（1）,【示例2-32】 加工如圖所示工件。對于螺紋部分，取精加工次數(shù)為3次，由于有退刀槽，螺紋收尾長度為0，螺紋車刀刀尖角度為60，最小背吃刀量取0.1，精加工余量取0.3，螺紋牙

17、型高度為1.624，第一次吃刀量半徑值取0.5，通過計算螺紋小徑為16.75。毛坯尺寸為4080（），對零件進行工藝設(shè)計并編制加工程序。,4編程舉例（2）,零件加工工藝路線分析：對零件進行端面、外圓表面粗、精加工并倒角至圖紙尺寸； 螺紋退刀槽加工；M202.5螺紋粗、精加工； 工件切斷并保證全長。,4編程舉例（3）,零件加工所使用刀具有：外圓端面車刀（T0101） 切槽切斷刀（T0202，刀寬3） 60螺紋車刀。,4編程舉例（3）,O2031 T0101;（外圓表面加工） G98 M03 S400; G00 X42.0 Z2.0; G71 U2.0 R0.5; G71 P10 Q20 U0.5

18、 W0.1 F80.0; N10 G00 G42 X12.0; G01 X20.0 Z-2.0 F40.0; Z-30.0; X29.0; G03 X39.0 Z-35.0 R5.0; N20 G01 Z-55.0; S800; G70 P10 Q20; G40 G00 X100.0 Z50.0;,4編程舉例（4）,T0202;（退刀槽加工） S400; G00 X22.0 Z-19.0; G75 R0.5; G75 X16.0 Z-20.0 P1000 Q1000 F20.0; G00 X100.0 Z50.0; T0303;（螺紋加工） G00 X22.0 Z2.0; G76 P02006

19、0 Q100 R300; G76 X16.75 Z-18.0 P1624 Q500 F2.5; G00 X100.0 Z50.0; T0202;（工件切斷） S200; G00 X40.0 Z-53.0; G01 X2.0 F20.0; X40.0; G00 X100.0 Z50.0; M05; M30;,六、綜合編程示例,1.綜合編程示例（1）,1.綜合編程示例（2）,【示例2-33】 零件圖如圖所示，毛坯棒料尺寸為5085，毛坯材料為45鋼，對該零件加工進行工藝設(shè)計并編寫數(shù)控加工程序。,1.綜合編程示例（3）,（1）零件結(jié)構(gòu)工藝性分析 該零件為軸類零件，外表面為階梯軸，并有梯形螺紋要素；內(nèi)

20、表面有普通螺紋要素。為了方便內(nèi)、外螺紋加工，設(shè)計有螺紋退刀槽結(jié)構(gòu)。 工件左端為外圓柱體，并有長度尺寸精度要求，內(nèi)螺紋M24螺距為2，中徑和頂徑精度等級均為7級，螺紋基本偏差為H。 工件右端有圓柱體、，Tr36梯形螺紋螺距為3，中徑和頂徑精度等級均為7級，螺紋基本偏差為e，梯形螺紋左端有直徑為28的寬槽。 除了內(nèi)、外螺紋退刀槽處表面粗糙度為Ra6.3m外，其余所有加工面的表面粗糙度均為Ra3.2m。 圖紙上標(biāo)注有垂直度要求和同軸度要求，無熱處理和硬度要求。,1.綜合編程示例（4）,（2）機床選擇 可選擇通用臥式數(shù)控車床，如選用濟南第一機床廠生產(chǎn)臥式數(shù)控車床，配置FANUC 0i Mate數(shù)控系統(tǒng)

21、。 （3）毛坯選擇 選擇5085圓柱棒料，材料為45鋼。 （4）工件裝夾方式確定 先選用三爪卡盤夾持棒料，加工出工件左端內(nèi)、外圓柱面形狀，然后工件掉頭，用軟卡爪夾持工件已加工表面并加工出工件右端形狀。,1.綜合編程示例（5）,（5）刀具選擇,1.綜合編程示例（6）,（6）零件加工工藝路線設(shè)計 用外圓表面粗、精車循環(huán)指令G71、G70指令粗、精加工工件左階梯圓柱表面； 用G90指令進行工件內(nèi)孔預(yù)加工； 用G75指令進行內(nèi)溝槽加工； 用G76指令進行工件內(nèi)螺紋加工； 工件掉頭，用G94指令加工工件端面并保證工件全長； 用G71、G70指令進行工件右端外圓柱表面粗、精加工； 用G75指令進行梯形螺紋

22、退刀槽加工； 用G76指令進行梯形螺紋加工。,1.綜合編程示例（7）,（7）切削用量選擇 各種加工切削用量的選擇如工序卡所示。,1.綜合編程示例（8）,1.綜合編程示例（9）,1.綜合編程示例（10）,（8）主要尺寸計算 1）內(nèi)螺紋尺寸M242-7H尺寸計算： 螺紋小徑名義尺寸為： 小徑的基本偏差為下偏差，值為0；查表得小徑的公差值為0.475，所以小徑的尺寸及偏差為 ，據(jù)此按照中間值確定小徑的加工尺寸為22.073。 內(nèi)螺紋的牙型高度為1.299。,1.綜合編程示例（11）,（8）主要尺寸計算 2）梯形螺紋Tr363-7e尺寸計算：圖中梯形螺紋為外螺紋，大徑名義尺寸為，大徑的基本偏差為上偏差

23、es，查表得,大徑公差值為 m，所以大徑的尺寸及偏差為 ，加工時取中間值，大徑加工尺寸為35.67。 梯形螺紋的牙型高度為： 梯形螺紋小徑尺寸為：,1.綜合編程示例（12）,O2032(工件左端加工) T0101;(外圓柱表面加工) G98 M03 S600; G00 X52.0 Z2.0; G71 U1.5 R0.5; G71 P10 Q20 U0.5 W0.1 F100.0; N10 G00 G42 X33.98; G01 X39.98 Z-1.0 F60.0; Z-20.05; N20 X52.0; S1000; G70 P10 Q20; G00 G40 X100.0 Z50.0； T0202;(螺紋頂徑加工) M03 S800; G00 X19.0 Z2.0; G90 X21.7 Z-22.0 F50.0; X22.07; G00 X100.0 Z80.0; T0303;(內(nèi)溝槽加工) M03 S400; G00 X21.0 Z2.0; Z-19.0; G75 R0.5; G75