螺旋往復(fù)槽的宏程序編程與加工

1、螺旋往復(fù)槽的宏程序編程與加工2009-06-14 12:48:24作者：長春職業(yè)技術(shù)學(xué)院 王敬艷 來源：智造網(wǎng)一助力中國制造業(yè)創(chuàng)新 一這是一篇應(yīng)用宏程序加工的實(shí)際應(yīng)用文章。作者從加工的原理、方法及工藝參數(shù)設(shè)置等方面進(jìn)行了較為詳細(xì)的介紹，并給出了加工程序。 文中所介紹的加工及編程方法有一定的實(shí)用價(jià)值。對于螺旋槽零件的加工，可以在四軸加工中心上，用A軸和X軸的聯(lián)動(dòng)進(jìn)行銃削。在如圖1所示的螺旋往復(fù)槽筒零件中，其兩段旋向相反的螺旋槽可以用上述方法加工，但兩段螺旋槽連接處的圓弧部分，卻是加工的難點(diǎn)。這里介紹一種用宏程序編程的方法，可以巧妙的解決這個(gè)難題，編寫的加工程序簡短，而且加工精度也很高。圖1螺旋往

2、復(fù)槽筒圖1所示中的螺旋往復(fù)槽筒零件， 材料為38CrMoAI。該零件上需要加工出往復(fù)螺旋槽，槽與滑塊配合，當(dāng)螺旋往復(fù)槽筒旋轉(zhuǎn)時(shí)，滑塊產(chǎn)生左右往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 兩條螺旋槽連接處用圓弧連接。為了便于說明問題，我們以加工寬5mm的一條螺旋往復(fù)槽為例，零件圖如圖2所示。圖2螺旋往復(fù)槽筒零件圖我們以槽底直徑 0 50mm的圓為基圓，然后沿兩條螺旋線交叉處的素線（圖中所示圓柱面的背面中線）展開，如圖3所示?；鶊A直徑為 50mm，展開后對應(yīng)的 Y軸長度為157mm，即基圓周長。以中心 O為起刀點(diǎn)，銃刀旋轉(zhuǎn)，在 Z軸方向（機(jī)床主軸的上下方向）向工件進(jìn)給1nAflDlLTi02Oi/A/VI：7TXDOjidnovc

3、* = 720-乂蘭= 692.8半mm，切進(jìn)工件。然后 A軸正方向旋轉(zhuǎn)進(jìn)給，同時(shí)銃刀向X正方向作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)（向右進(jìn)給）,開始加工螺旋槽。圖3螺旋往復(fù)槽筒零件展開圖周360°時(shí)，銃刀在X軸方向進(jìn)給一個(gè)螺距 62mm。這樣工件旋從 O點(diǎn)轉(zhuǎn)到A點(diǎn)（螺旋線的終點(diǎn)亦即圓弧的起點(diǎn)），如果已知角/ AO1B=54.32，則A點(diǎn)的A軸坐標(biāo)值為:螺旋槽的螺距為62mm , A軸、X軸的進(jìn)給速度和坐標(biāo)值的計(jì)算方法為:當(dāng)A軸旋轉(zhuǎn)如果不知道/ AO1B的角度，而是知道 A點(diǎn)對應(yīng)于Y軸的坐標(biāo)：Yn=66.69mm，如圖3360"0 X 66.69344x50= 152.84°所示，Y軸坐標(biāo)

4、轉(zhuǎn)換為A軸坐標(biāo)的計(jì)算方法如下:12UU99.377那么從0點(diǎn)至A點(diǎn)的角度值為:A=360+180+152.84=692.84°因此，A點(diǎn)的X軸和A軸坐標(biāo)為：A(X124.434,A692.84)，即當(dāng)A軸旋轉(zhuǎn)了 692.84 °, X 軸正向移動(dòng)了 124.434 mm。當(dāng)A軸連續(xù)旋轉(zhuǎn)，按同樣方法，得到其他點(diǎn)的坐標(biāo):B(X124.434,A747.16)，C(X-124.434,A2132.84)，D(X-124.434,A2187.16)。這樣旋轉(zhuǎn)整8周即2880°回到O點(diǎn)，完成一個(gè)深1mm的螺旋往復(fù)槽的加工?？梢岳?用子程序的方法，調(diào)用子程序4次，即可加工出

5、4mm深的槽。F面介紹圓弧段宏程序的編程方法。如圖4所示，A點(diǎn)至B點(diǎn)為半徑為27.7mm的一段圓弧，P為圓弧上任意一點(diǎn)，角度0(順時(shí)針方向?yàn)樨?fù)，逆時(shí)針方向?yàn)檎?)。那么P點(diǎn)的參數(shù)方程為:X =+ / cos 0圖4圓的參數(shù)方程及建模根據(jù)圖中可知Yn=rsin0，將轉(zhuǎn)換為A軸坐標(biāo)值：由于(360 v 360沖.。An =xn =X)n = 2.292 x 7*Sint7ttxD 3.14x50所以p點(diǎn)的參數(shù)方程為:x - 99377 + r cos 3在華中數(shù)控系統(tǒng)的宏程序中,三角函數(shù)的角度要用弧度表示,因此，角度B值轉(zhuǎn)換為弧v = 720+ 2*292 x 廠 sin B71度為:機(jī)床采用附加

6、第四軸（A軸）的立式銃床或立式加工中心，數(shù)控系統(tǒng)為華中（HNC 21/22M）系統(tǒng)。零件右端用 A軸上的自動(dòng)定心三爪卡盤夾緊，左端用頂尖頂緊。以工件外表面中心點(diǎn)為X、Y、Z原點(diǎn)，建立工件坐標(biāo)系G55。采用直徑為 $ 5 mm的鍵槽銃刀，槽深為 4mm。設(shè)置參數(shù)：#1= 27.7，圓弧半徑；#2=-27.16 °圓弧起始角度；#3=27.16 °圓弧終止角度。加工程序如下：主程序01000%1001G40 G49 G94;（初始化）G90 G55;絕對值編程，設(shè)定 G55坐標(biāo)系）G00 A10;（A軸快速回位）G91 G28 A0;（A 軸回零）G90 GOO X0 Y0;（

7、X、Y至工件坐標(biāo)原點(diǎn) O點(diǎn)）M03 S1000;（主軸旋轉(zhuǎn)）G43 GOO Z50 H1;（長度補(bǔ)償，Z向至工件上表面 50高）M08;（切削液開）GOO Z10;（快速下刀）G01 ZO F1OO ;（下刀至工件上表面 ）M98 P1OO2 L4 ;（調(diào)用子程序）G9O GOO Z5O MO9;（快速提刀，切削液關(guān)）G49;（取消刀具長度補(bǔ)償）MO5;（主軸停止）MO2;（程序結(jié)束子程序%1OO2G91 GO1 Z-1 F1OO;（下刀吃深 1mm）G9O GO1 X124.434 A692.84 F1OO ;（加工從 OA 螺旋線）#1=27.7;（圓弧半徑）#2=-27.16;（圓弧初始

8、角）#3=27.16;（圓弧終止角）WHILE #2 LT #3;（循環(huán)語句）#4=99.377+#1*COS#2*PI/18O;（P 點(diǎn)的 X 軸坐標(biāo)值）#5=720+2.292*#1*SIN#2*PI/180;（P 點(diǎn)的 A 軸坐標(biāo)值）G01 X#4 A#5 F100;（擬合右圓弧曲線）#2=#2+0.1;（變量增加 0.1 °ENDW ;（循環(huán)指令結(jié)束）G01 X124.434 A747.16 ;（到 B 點(diǎn)）G01 X-124.434 A2132.84;（加工從 BC 螺旋線）#11= 27.7;（圓弧半徑）#12=-27.16;（圓弧初始角）#13=27.16;（圓弧終止角

9、）WHILE #12 LT #13;（循環(huán)語句）#14=-99.377-#11*COS#12*PI/180;（左端圓弧上任意一點(diǎn)的X坐標(biāo)值）#15=2160+2.292*#11*SIN#12*PI/180;（ 左端圓弧上任意一點(diǎn)的A 坐標(biāo)值）G01 X#14 A#15 F100;（擬合左圓弧曲線）#12=#12+0.1;（變量增加 0.1）ENDW;（循環(huán)語句結(jié)束）G01 X-124.434 A2187.16;（到 D 點(diǎn)）G01 X0 A2880;（加工從DO螺旋線（循環(huán)一周完成）G91 GOO Z20;（提刀 20）G90 G00 A10;（A軸快速移動(dòng)）G91 G28 A0;（A 軸回零

10、）G91 G00 Z-10 ;（快速下刀 10mm）G01 Z-10 F100;（G01下刀10mm，至已加工表面）M99;（子程序結(jié)束）在子程序中，由于華中系統(tǒng)A軸的最大值為9999，所以每當(dāng)完成一個(gè)工作循環(huán)后（A軸進(jìn)給2880°,使A軸回零，這樣即使調(diào)用子程序多次，A軸的數(shù)值也不會(huì)超過最大限制值，并且每次回零，還可以消除誤差，提高加工精度。多線矩形螺紋的加工方法淺談時(shí)間：2009-04-14 05:09:28 來源： 作者：秦琪1徐荷蓮2對于螺距精度要求不高的多線矩形螺紋我們可以考慮在普通車床 上完成，但螺紋精度較高時(shí)，則必須要在數(shù)控車床上來實(shí)現(xiàn)。數(shù)控機(jī)床 除了具備加工精度高的特

11、點(diǎn)外，還有生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、適合 復(fù)雜形面加工等特點(diǎn)。隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，原來的普通機(jī)械加工工序 越來越多的被數(shù)控加工所代替。多線螺紋具有在軸向和圓周上等距分布的特點(diǎn)。在普通車床上加工多線螺紋，常采用軸向分線法和圓周分線法軸向分線法是指當(dāng)?shù)谝粭l螺旋線加工完畢后，絲杠螺母保持接通， 將刀架縱向前移（或后移）一個(gè)螺距后加工第二條螺旋線、第三條螺旋 線對于一般精度的多線螺紋常采用此法。普通車床加工時(shí)主要是利 用小滑板刻度確定直線移動(dòng)量。該方 法缺點(diǎn)主要體現(xiàn)在：一是 小滑板刻 度的準(zhǔn)確性和小滑板絲杠間隙的影響；再者就是當(dāng)螺距并非刻度對應(yīng)移 動(dòng)量的整數(shù)倍時(shí)所存在的主觀估計(jì)誤差。因而對于一般精度的

12、單件加工 比較適合，而且在加工前的準(zhǔn)備工作也比較費(fèi)事。精度 要求不高，單件 工件的加工，這種方法的主要缺點(diǎn)是在分線過程中操作者是人為去分刀 的，所以 難免會(huì)產(chǎn)生分線誤差，在利用百分表和量塊分線法中，雖然其 分線精度能好一些，但是其準(zhǔn)備工作繁瑣，加工效率低，在復(fù)雜時(shí)容易 產(chǎn)生錯(cuò)誤。圓周分線法在普通車床上加工時(shí)，主要是指車好一條螺旋線后，脫 開主軸與絲杠之間的傳動(dòng)聯(lián)系，使主軸旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度a （ a = 360 ° /線 數(shù)）然后再恢復(fù)主軸與絲杠之間的傳動(dòng)聯(lián)系，在進(jìn)行下一個(gè)螺旋線的車 削。具體加工的辦法有，利用三爪自定心卡盤，四爪單動(dòng)卡盤分線，以 及利用交換齒輪分線和用多孔撥盤分線法。三爪

13、自定心卡盤只適合三頭 螺紋的分線，四爪單動(dòng)卡盤適合雙線和四頭螺紋的分線，而交 換齒輪分 線法只有當(dāng)車床交換齒輪齒數(shù)是螺紋線數(shù)的的整數(shù)倍時(shí)才可以。所以說 這兩種方法都有其局限性，而且 其分線精度不高。多孔撥盤分線法雖然 其加工精度和加工性能比前面兩種方法較好，但其需要購買多孔撥盤， 而且準(zhǔn)備工作多，加工效率低。加工成本高。以上是采用加工多線螺紋的方法，其加 工過程均比較麻煩，而且主 軸轉(zhuǎn)速又受到螺紋導(dǎo)稱的限制，其切 削速度無法得到提高，加之螺紋在 分線過程中容易出現(xiàn)誤差，使車 出的多線螺紋的螺距不相等，則會(huì) 直接 影響到內(nèi)外螺紋之間的配合性能，增加不必要的磨損，降低其使用壽命。多線矩形螺紋在數(shù)控

14、車床上的加工，雖然其加工原理相同，都是采 用軸向分線法和圓周分線法。但是數(shù)控機(jī)床是通過程序指令確定加工過 程，可以快速動(dòng)作準(zhǔn)確定位，而且其主軸轉(zhuǎn)速可以比普通機(jī)床提高3-5 倍，實(shí)行高速螺紋切削，從而提高了加工效率，消除了普通機(jī)床上切削 效率低的難題。數(shù)控 機(jī)床又具有準(zhǔn)確定位徑向分頭的功能，無論是采用 軸向分線法還是圓周分線法，數(shù)控機(jī)都床會(huì)在程序的控制下實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確分 線，盡而僻免了普通機(jī)床分頭不準(zhǔn)確的問題。也省去了在普通機(jī)床上加 工所需的繁瑣的輔助工具。通過比較可知數(shù)控車床在加工多線螺紋時(shí)比 普通車床效率高出5-10倍，同時(shí)也減輕了操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度。降低了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)量，而且即使復(fù)雜的多線

15、螺紋也不容易出現(xiàn)錯(cuò)誤。 此外，還可以通過編制程序?qū)崿F(xiàn)粗，精加工的一次完成?？梢姡捎脭?shù) 控機(jī)床多線螺紋是普通機(jī)床所無法超越的。通過數(shù)控機(jī)床加工多線螺紋，不管是生產(chǎn)效率還是加工精度都要好 于普通機(jī)床的加工。對于 中小批量多線螺紋的加工，數(shù)控 機(jī)床當(dāng)是首選 設(shè)備。名稱代號(hào)計(jì)算公式及參數(shù)值/mm牙頂間隙ac0.25、0.5、1大徑d公稱直徑中徑d2d2=d-0.5P小徑d3d3=d-2h3牙高h(yuǎn)3h3=0.5P+ac牙頂寬aa=0.366P牙槽底寬ww=0.366P-0.536螺紋牙型角M值計(jì)算公式量針直徑(dD)300梯形螺紋M=d2+4.864dD-1.866P最大值最佳值最小值0.656P0.

16、518P0.486P圖4 4髯件圖圖4/5實(shí)悚圖,序號(hào)程012032O0O0機(jī)床系統(tǒng)FANUC0i名稱夾具三爪自定心卡盤號(hào)圖圖4.4操G功能T刀作工步內(nèi)容具/、轉(zhuǎn)速S進(jìn)給量背吃刀量號(hào)序r/minmm/rmm1粗車零件外輪廓G711T0106000.21.52精車零件外輪廓G701T0109000.10.33切槽?26mnK 10mmG942T0203000.050.24加工梯形螺紋G76T03200035檢測、校核11名稱代號(hào)計(jì)算值/mm隙牙頂間ac0.5大徑dd=38中徑d2d2=d-0.5P=34-0.5P=31小徑d3d3=d-2h3=34-7=27牙高h(yuǎn)3h3=0.5P+ac=3.5牙

17、頂寬aa=0.366P=2.196寬牙槽底ww=0.366P-0.536ac=1.928序號(hào)程序注解02002 ；N1J外圓加工T0101;選一號(hào)刀、建立坐標(biāo)系G00 G97 G99 M03 S600 F0.2;Z2.;X42.;快速到起刀點(diǎn)G71 U1.5 R0.5;G71 P10 Q20 U0.3;外圓粗車循環(huán)調(diào)用N10G00 X25.;G01 Z0. F0.1;到加工起點(diǎn)X33.8 C2.;倒C2的角Z-35.;X38. C1.;倒C1的角W5.;N20G00 X42.;外圓粗車循環(huán)結(jié)束X100.;Z100.;快退到換刀點(diǎn)G00 M03 S900;精加工轉(zhuǎn)速900r/minZ2.;X42.;快速到起刀點(diǎn)G70 P10 Q20;外圓精車循環(huán)調(diào)用G00 X100.;Z100.;快退到換刀點(diǎn)M05;主軸暫停