數(shù)控機床操作加工技術實訓（第二版） 課件 項目三 任務5：數(shù)控車削外三角螺紋的程序編寫

數(shù)控機床操作加工技術實訓項目三數(shù)控車床的編程技術訓練任務5

數(shù)控車削外三角螺紋的程序編寫任務目標1.掌握數(shù)控車床程序編寫步驟。2.了解外三角螺紋的代號。3.掌握外三角螺紋的參數(shù)計算方法。4.掌握數(shù)控車床外三角螺紋程序的編寫方法。5.認識外三角螺紋車刀。6.培養(yǎng)學生對外三角螺紋加工的工藝分析能力，養(yǎng)成嚴謹認真的工作態(tài)度。相關知識一、外三角螺紋加工工藝分析

利用數(shù)控車床加工外三角螺紋時，由數(shù)控系統(tǒng)控制螺距的大小與精度，從而簡化了計算，不用手動更換掛輪，并且螺距精度高且不會出現(xiàn)亂扣現(xiàn)象；螺紋切削回程期間車刀快速移動，切削效率大幅提高。選擇專用的數(shù)控外三角螺紋切削刀具、可以設定較高的切削速度，提高了螺紋的表面質量。

（一）零件的裝夾在螺紋切削過程中，無論采用何種進刀方式，外三角螺紋切削刀具經(jīng)常由兩個或兩個以上的切削刃同時參加切削，會產(chǎn)生較大的切削力，容易使工件產(chǎn)生松動和變形現(xiàn)象。因此，在裝夾時可以采用軟卡爪增大夾持面或采用一夾一頂?shù)难b夾方式，以保證在切削過程中不會出現(xiàn)因工件松動導致螺紋亂牙，使工件報廢的現(xiàn)象。（二）刀具選擇與進刀方式常用外三角螺紋車刀的切削部分材料分為硬質合金和高速鋼兩類。刀具類型有整體式、焊接式和機械夾固式三種。在數(shù)控車床上車削普通外三角形螺紋一般選用精密級機夾可轉位不重磨螺紋車刀，使用時要根據(jù)螺紋的螺距選擇刀片的型號，每種規(guī)格的刀片只能加工一個固定的螺距。如圖3-5-2所示。圖3-5-2外三角螺紋車刀（三）螺紋車刀的裝夾1.裝夾外三角螺紋車刀時，刀尖應對準工件的中心。2.車刀刀尖角的對稱中心線必須與工件軸線垂直，裝刀時可用樣板來對刀，如圖3-5-3所示。圖3-5-3外三角螺紋車刀裝夾3.刀頭伸出不要過長，一般為20～25mm（約為刀桿高度1～1.5倍）螺紋加工的進刀方式主要有直進、斜進和分層切削三種。其選用的主要依據(jù)是：在切削過程中，應避免因外三角螺紋牙型截面尺寸過大、切削深度較深的情況下，會出現(xiàn)多個刀刃同時參加切削而出現(xiàn)扎刀現(xiàn)象。（四）切削用量的選擇1.主軸轉速螺紋加工時主軸轉速可用下面的經(jīng)驗公式進行驗算：式中，p——螺紋的螺距，單位為mm；

K——保險系數(shù)，一般取80。2．進給速度螺紋加工時數(shù)控車床主軸轉速和刀架縱向進給量存在嚴格的數(shù)量關系，即主軸轉一圈，刀架移動一個螺紋導程的距離。因此在加工程序中只要給定主軸轉速和螺紋的導程，數(shù)控系統(tǒng)會自動運算并控制刀架縱向進給速度。注：在編寫螺紋加工程序時可以省略進給速度的設定，如果設定了進給速度，數(shù)控車床也不會按照該速度執(zhí)行，即進給功能無效。3．背吃刀量在螺紋加工中，背吃刀量ap等于螺紋車刀切入工件表面的深度，相當于加工中每次的切深，要根據(jù)工件材料、刀具材料、刀具強度和工藝系統(tǒng)的剛性等因素，并依靠經(jīng)驗，通過試切來確定。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是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，常用螺紋切削進給次數(shù)與背吃刀量數(shù)量關系，如下表3-5-1所示。表3-5-1常用螺紋切削的進給次數(shù)與切削深度公制螺紋螺距（mm）1.01.52.02.53.03.54.0牙深（mm）0.6490.9741.2991.6241.9492.2732.590切削進給次數(shù)及對應背吃刀量/mm10.70.80.91.01.21.51.520.40.60.60.70.70.70.830.20.40.60.60.60.60.64

0.160.40.40.40.60.65

0.10.40.40.40.46

0.150.40.40.47

0.20.20.48

0.150.39

0.2外三角螺紋代號由螺紋代號、螺紋公差代號和螺紋旋合長度代號三部分組成，中間用“-”隔開。如外三角螺紋M20X1.5-5g6g-S-LH標記圖3-5-4所示。二、識別外三角螺紋的代號圖3-5-4所示外三角螺紋的代號關于螺紋標記的幾點說明：1.粗牙螺紋：螺距只有一種，例如M16,無標注，通過查3-5-2表可得P=2。螺紋規(guī)格螺距螺紋規(guī)格螺距螺紋規(guī)格螺距螺紋規(guī)格螺距M30.5M142M303.5M525M40.7M162M333.5M565.5M50.8M182.5M364M605.5M61M202.5M394M646M81.25M222.5M424.5

M101.5M243M454.5

M121.75M273M485

表3-5-2粗牙普通螺紋直徑與螺距的關系2.細牙螺紋：螺距有多種，使用時需標明，例如M16×1.5,那么P=1.5。

3.對于多線螺紋，采用“公稱直徑X導程”方式標注，如：M30X3(P1.5)

表示普通三角螺紋公稱直徑是30mm，導程是3mm，螺距是1.5mm，根據(jù)公式:導程=螺距X線數(shù)，即3=ZX1.5，通過上式可以推出該螺紋為雙線螺紋。

4.對于左旋螺紋，應在旋合長度之后標準“LH”，右旋“RH”可以省略不寫。

5.螺紋旋合長度可以分為三組，即短旋合長度（S）、中旋合長度（N）、長旋合長度（L），一般螺紋都采用中等旋合長度，N可省略不寫。

二、外三角螺紋的相關尺寸計算1.螺紋牙型高度車削螺紋時，車刀總的切削深度是牙型高度，即螺紋牙頂?shù)窖赖字g垂直于螺紋軸線的距離。根據(jù)《普通螺紋基本尺寸》（GB/T196-2003）國家標準規(guī)定。普通螺紋的牙型理論高度H=0.866p，實際加工時，由于螺紋車刀刀尖圓弧半徑的影響，螺紋牙型高度為：2.外三角螺紋的頂徑和底徑計算在螺紋切削時，由于刀具的擠壓使得最后加工出來的頂徑塑性膨脹，從而影響螺紋的裝配和正常使用，考慮到這個問題，在螺紋切削前的圓柱加工中，先多切除一部分材料，將外圓柱車小一些，可根據(jù)如下經(jīng)驗公式計算：3.螺紋加工的軸向尺寸的確定圖3-5-5螺紋加工的軸向尺寸1.在保證生產(chǎn)效率和正常切削的情況下，選擇較低的主軸轉速。2.一般車削螺紋時，從粗車到精車，是按相同螺距進行的，且每次的背吃刀量是逐漸遞減的。3.從粗車到精車螺紋時，主軸的轉速一般不能改變，當主軸速度變化時，螺紋切削會出現(xiàn)亂牙現(xiàn)象。三、車螺紋時的注意事項5.當主軸脈沖發(fā)生器（編碼器）所規(guī)定的允許工作轉速超過車床所規(guī)定的主軸最大轉速時，可選擇高一些的主軸轉速。6.測量螺紋時，應將工件和量具擦干凈后再測量，否則將影響測量誤差。（一）G32—等螺距螺紋車削指令1.功能可以加工米制或英制的直螺紋、錐螺紋和端面螺紋。2.格式G32X(U)

Z(W)

F（I）

;3.含義X、Z—螺紋終點的絕對坐標值；U、W—螺紋終點相對與起點的增量值，Z(W)省略時為端面螺紋切削；F—公制螺紋的導程，Pn=螺距×線數(shù)；I—英制螺紋的導程；

四、外三角螺紋加工程序的編寫4.走刀軌跡(從A點螺紋插補到B點)如圖3-5-6所示。6.能力拓展已知毛坯為Φ40X100mm，試用所學指令完成如圖3-5-7所示的圓柱外三角螺紋（M30X2）的加工程序的編寫,螺紋升速進刀段和降速退刀段自定。

圖3-5-7圓柱外三角螺紋程序編寫步驟：1）分析零件圖樣和工藝要求（1）從圖3-5-7可以看出該零件為軸類零件，選擇在數(shù)控車床上進行加工；（2）在數(shù)控車床上使用三爪卡盤裝夾工件，四工位刀架安裝刀具，1號刀位安裝90°外圓車刀，2號刀位安裝切槽刀，3號刀位安裝60°外螺紋車刀。（3）從圖3-5-7可以看出該零件加工精度要求較低，只需要選擇1把90°外圓車刀、1把刀寬為5mm的切槽刀、一個外三角螺紋車刀即可，由于外圓和槽加工程序在項目3和項目4中已講解，本次編程只需編寫螺紋加工程序。3）外三角螺紋加工程序O0356；G97S500M03T0303；G00X32Z5；X28.84；（第一刀車螺紋，切深0.9mm）G32Z-25F2；G00X32；Z5；X28.1；（第二刀車螺紋，切深0.74mm）G32Z-25F2；G00X32；Z5；X27.6；（第三刀車螺紋，切深0.5mm）G32Z-25F2；G00X32；Z5；X27.4；（第四刀車螺紋，切深0.2mm）G32Z-25F2；G00X32；Z5；X27.4；（第五刀車螺紋，修整螺紋）G32Z-25F2；G00X32；X100Z100；M30；（二）G92—螺紋切削固定循環(huán)1.功能用于對圓柱內外螺紋和錐螺紋的公制、英制螺紋的加工。2.格式1）圓柱內外三角螺紋格式G00X

Z

；（定位點坐標）G92X(U)

Z(W)

F

；2）圓錐內外三角螺紋格式G00X

Z

；（定位點坐標）G92X(U)

Z(W)

R

F

；3.各參數(shù)的含義X、Z—螺紋車削終點絕對坐標值；U、W—螺紋車削終點相對起點的坐標增量；R—考慮升速進刀段與降速退刀段時，螺紋車削起點和終點的半徑差值；F—螺紋導程Pn，Pn=螺距×頭數(shù)4.走刀軌跡1）單一走刀軌跡,如圖3-5-8所示。圖3-5-8G92指令單一走刀軌跡（1）X向定位（G00指令）（2）Z向切削（G32指令）（3）X向退刀（G00指令）（4）Z向退刀（G00指令）2）綜合走刀軌跡,如圖3-5-9所示。5.舉例如圖3-5-7所示，要求用G92指令編寫圓柱外三角螺紋的加工程序，在數(shù)控車床仿真軟件上模擬仿真加工后，再到數(shù)控車床上完成零件的加工。1）螺紋加工步驟（略）同G32指令。2）G92指令加工程序如下：O0356；G97S500M03T0303；G00X32Z5；（循環(huán)起點）G92X29.74Z-25F2；（第一刀車螺紋）X28.84；（第二刀車螺紋）X28.1；（第三刀車螺紋）X27.6；（第四刀車螺紋）X27.4；（第五刀車螺紋）X27.4；（第六刀精車螺紋）G00X100Z100；M30；

從G32和G92指令編寫螺紋加工程序可以看出，G32指令只是單一的螺紋加工，使用G32指令每車一次螺紋都要寫四個語句（X向進刀G00→Z向車螺紋G32→X向退刀G00→Z向退刀G00），如果加工大螺距螺紋，將增加編程量。G92指令是固定循環(huán)指令，只需要確定好循環(huán)起點，分配好背吃刀量，一個語句就可以完成G32指令的四個語句動作，因此為了簡化程序編寫，在螺紋編程中優(yōu)先選用G92指令。5.能力拓展已知毛坯為Φ32X100mm，試用所學指令完成如圖3-5-10所示的圓柱外三角螺紋（M24X1.5）的加工程序的編寫,螺紋升速進刀段和降速退刀段自定。

圖3-5-10圓柱外三角螺紋程序編寫步驟：1）分析零件圖樣和工藝要求（1）從圖3-5-10可以看出該零件為軸類零件，選擇在數(shù)控車床上進行加工；（2）在數(shù)控車床上使用三爪卡盤裝夾工件，四工位刀架安裝刀具，1號刀位安裝90°外圓車刀，2號刀位安裝切槽刀，3號刀位安裝60°外螺紋車刀。（3）從圖3-5-10可以看出該零件加工精度要求較低，只需要選擇1把90°外圓車刀、1把刀寬為4mm的切槽刀,分兩次加工完成、一個外三角螺紋車刀即可，由于外圓和槽加工程序在項目3和項目4中已講解，本次編程只需編寫螺紋加工程序。（3）分配背吃刀量(按遞減規(guī)律)（4）外三角螺紋加工程序O0359；G97S600M03T0303；G00X26Z4；G92X23.805Z-32

F1.5；X23；X22.4；X22.1；X22.05；X22.05；G00X100Z100；M30；3）將程序輸入到數(shù)控車床仿真軟件上完成程序的編制與加工，再到數(shù)控車床上完成零件的加工。4）零件測量外三角螺紋可用外螺紋千分尺、螺紋環(huán)規(guī)來測量，如圖3-5-11所示。外螺紋千分尺主要測量的是外螺紋的中徑，如果所測尺寸在中徑公差（查表3-5-