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基于宏程序的多头锯齿形螺纹加工程序应用

  • 投稿洪嘉
  • 更新时间2015-09-23
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段树军 游 娜 唐 霄 姜 然 王 兰

(宝鸡石油机械有限责任公司,陕西 宝鸡 721002)

【摘 要】普通的多头锯齿形螺纹加工程序较为冗杂,因其牙型特殊,编制时工作量大,牙深度和宽度都比普通螺纹大很多,所以检查程序繁琐易出错。根据宏程序的特点,通过对锯齿形螺纹牙型、公差的分析及原理应用,设计出许多简单易行的多头螺纹加工程序。可以通过改变螺纹参数的变量值,加工出不同直径和螺距的锯齿形螺纹,其灵活性较强也较为方便。

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关键词 宏程序;锯齿形螺纹加工;多头螺纹

锯齿形螺纹是一种非标准螺纹,通常采用成形车刀在卧式车床上进行加工,一般用于承受单向载荷。螺纹工作面的牙型角较小,非工作面的角度较大,有利于提高螺纹的抗疲劳强度。目前我国所使用的三菱等数控车床中,对于简单编程的普通螺纹加工来说,可操作性强,但用于复杂的多头锯齿形螺纹加工时,程序编制量大,检查也极其不易,容易造成错误。而在数控车床加工中,我们可以根据宏程序编程的特点,使用变量、算术和逻辑运算及循环、条件转移等来完成对多头锯齿形螺纹的加工。

1 宏程序简介及锯齿形螺纹的牙型分析

1.1 宏程序简介

在编程工作中,我们经常把能完成某一功能的一系列指令像子程序那样存入存储器,用一个总指令来代表他们,使用时只需给出这个总指令就能执行其功能。所存入的这一系列指令称作用户宏程序本体,简称宏程序。这个总指令称作用户宏程序调用指令。在编程时,编程员只要记住宏程序而不必记住宏程序。

用户宏程序与普通程序的区别在于:在用户宏程序本体中,能使用变量;可以给变量赋值;变量间可以运算;程序可以跳转。而普通程序中,只能指定常量,常量之间不能运算,程序只能顺序执行,不能跳转,因此功能只固定的,不能变化。用户宏功能是用户提高数控机床性能的一种特殊功能。宏程序本体既可以由机床生产厂提供,也可以由机床用户自己编制。使用时,先将用户宏主体像子程序一样存入到内存里,然后用子程序调用指令调用。

1.2 锯齿形螺纹的牙型分析

非标准的锯齿形螺纹工作面的牙型角为3°,非工作面的牙型角为30°原始三角形齿形的牙型高度为1.5878p,牙顶间距为0.117777p,牙型宽度为0.25384p,基本牙型高度为0.75p;外螺纹牙型高度为0.86777p,外螺纹小径为(d—1.73554p),外螺纹中径为(d—0.75p),牙底圆角为0.12427p。其中p是螺距,d是外螺纹大径。该螺纹主要用于单向受力的传力螺旋。

本文所要分析的锯齿形螺纹(见图1)为非标准锯齿螺纹,螺纹大径为130mm,左旋螺纹,螺距为8mm,螺纹头数为8,螺纹导程为64mm,牙型高度为2.8mm。

2 加工工艺分析

2.1 刀具选择

刀具是机械制造中用于切削加工的工具,又称切削工具。广义的切削工具既包括刀具,还包括磨具。刀具按工件加工表面的形式可分为五类。加工各种外表面的刀具,包括车刀、刨刀、铣刀、外表面拉刀和锉刀等;孔加工刀具,包括钻头、扩孔钻、镗刀、铰刀和内表面拉刀等螺纹加工工具,包括丝锥、板牙、自动开合螺纹切头、螺纹车刀和螺纹铣刀等;齿轮加工刀具,包括滚刀、插齿刀、剃齿刀、锥齿轮加工刀具等;切断刀具,包括镶齿圆锯片、带锯、弓锯、切断车刀和锯片铣刀等等。此外,还有组合刀具。按切削运动方式和相应的刀刃形状,刀具又可分为三类。通用刀具,如车刀、刨刀、铣刀(不包括成形的车刀、成形刨刀和成形铣刀)、镗刀、钻头、扩孔钻、铰刀和锯等;成形刀具,这类刀具的刀刃具有与被加工工件断面相同或接近相同的形状,如成形车刀、成形刨刀、成形铣刀、拉刀、圆锥铰刀和各种螺纹加工刀具等;展成刀具是用展成法加工齿轮的齿面或类似的工件,如滚刀、插齿刀、剃齿刀、锥齿轮刨刀和锥齿轮铣刀盘等。

2.2 加工原理分析

用成形滚压模具使工件产生塑性变形以获得螺纹的加工方法。螺纹滚压一般在滚丝机。搓丝机或在附装自动开合螺纹滚压头的自动车床上进行,适用于大批量生产标准紧固件和其它螺纹联接件的外螺纹。滚压螺纹的外径一般不超过25毫米,长度不大于100毫米,螺纹精度可达2级(GB197-63),所有坯件的直径大致与被加工螺纹的中径相等。滚压一般不能加工内螺纹,但对材质较软的工件可用无槽挤压丝锥冷挤内螺纹(最大直径可达30毫米左右),工作原理与攻丝类似。冷挤内螺纹时所需扭距约比攻丝大1倍,加工精度和表面质量比攻丝略高。

2.3 走刀路线设计

走刀路线是数控加工过程中刀具相对于被加工件的运动轨迹和方向。走刀路线的确定非常重要,因为它与零件的加工精度和表面质量密切相关。确定走刀路线的一般原则是:(1)保证零件的加工精度和表面粗糙度。(2)方便数值计算,减少编程工作量。(3)缩短走刀路线,减少进退刀时间和其他辅助时间。(4)尽量减少程序段数。

3 螺纹加工宏程序设计

3.1 加工轮廓计算

首先对有关螺纹参数(如主轴转速,螺纹大径,螺纹牙型宽度,切削深度和螺纹升角等)进行赋值。由于该8头螺纹导程大,刀具受力大,如果转速太高!易造成刀具磨损加剧,甚至刀具折断。设置车床主轴的最低转速(设置#3023参数为最低转速),利用条件转移功能进行螺纹升角的比较,其中在加工多头锯齿螺纹时还要进行螺纹深度加工的比较,若螺纹深度加工没有达到所需的螺纹小径尺寸,#103变量赋值继续循环加工直至达到尺寸要求为止,直至所有螺纹头数加工完毕。

3.2 定义变量及编制程序

加工参考程序如下:

T0101 (采用90度刀具)

S1500 M03 (主轴正转)

G0X20Z2 (快速定位)

G1Z0F0.3 (锥面的加工起点)

X29.117 Z-204.002 (加工锥面)

G0X100 Z100 (退刀)

T0202 (采用对称尖刀)

G0 X18.868 Z25.333 S300 (异性螺纹的加工起点转速变化)

#1=57 (起始角度)

N1 #2=25.333 (第一个螺距)

#10=25.333 (再次设定初始的螺纹值)

#3=49.988-2*18.667*SIN[#1] (起始X直径)

#4=18.667*COS[#1]+15.021 (起始Z)

G0 X#3 Z#4 (定点)

N2 #5=49.988+#10*TAN[1.28]*2-2*18.667*SIN[#1] (变化中的X)

G32 X#5 W-#2 F#2 (螺纹加工)

#2=#2+6.667 (螺距每次增大6.667)

#10=#10+#2 (每次变化后的螺距值)

IF[#2LE52.001]GOTO2 (最后一个螺距值)

G0X100 (X向退刀)

Z50 (Z向退刀)

#1=#1+1 (每次变化的角度)

IF[#1LE127]GOTO1 (给定条件语句跳转)

G0 X100

Z100

M30

4 加工的成品及问题分析

图2 锯齿形螺纹零件

程序中考虑到分为粗,精2部分进行切削加工,粗加工时以去除多余材料!设置螺纹牙型高度时,预留了精加工余量,以防止在螺纹加工参数比较过程中出现误判断,精加工余量及精加工参数设置应根据工件的材料,螺纹的表面加工精度及刀具的具体工艺状况进行设置,该程序已上机调试成功,且通过了试样加工(见图2)。

5 结束语

上述程序结构简单,具备循环加工的特点,只需利用宏程序的变量定义、逻辑判断、循环指令调用等功能,编写此类螺纹的程序并加工,可适合于任何形式的大导程非标准多头螺纹的加工,节省了工作量,减轻了操作者的劳动强度,其通用性和灵活性非常强。从目前的应用来看,取得了令人满意的效果。

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参考文献

[1]顾京.数控加工编程及操作[M].高等教育出版社,2012,21(07):84-85.

[2]沈建峰,金玉峰.数控编程200例[M].中国电力出版,2013,12(04):75-76.

[3]詹华西.数控加工与编程[M].西安电子科技大学出版社,2011,17(09):23-25.

[责任编辑:邓丽丽]