圆弧螺纹的车削加工

圆弧螺纹的车削加工（精选七篇）

圆弧螺纹的车削加工 篇1

1 圆的标准方程

圆的大小由它的半径决定, 如图1所示, 而圆弧的使用范围是由其圆心角的大小决定的。在训练和比赛中加工的圆弧螺纹通常是半圆, 在加工中就要恰当地利用圆的方程进行点的坐标计算。

2 零件图样

图2是技能训练练习中的零件上的圆弧螺纹图, 图2上给出螺纹最大的外径, 圆弧螺纹中圆弧的半径及螺距的大小。本文就根据这些主要尺寸, 以该圆弧直螺纹为例来介绍编程加工的方法。

3 螺纹的常规加工方法

在法拉克系统中, 螺纹的常规加工方法是利用G76螺纹复合循环指令自动分层切削或者利用单行程指令G32来分层切削。如图所示的圆弧直螺纹的加工指令依然是用上述螺纹指令, 只是加工出的螺纹线路比较特别, 需要在编程时既要加工出螺纹, 又要形成圆弧形状。

4 刀具的选择[2]

粗加工刀具选择槽刀, 如图3所示, 半径为1.5 mm, 刀片选用涂层硬质合金材料。精加工时也选用槽刀, 为了保证精加工面的表面质量, 刀片选用陶瓷材料, 半径为1.5 mm。刀具半径选择特点: (1) 小于车削的圆弧半径, 避免加工干涉; (2) 选用的半径不能过小, 半径过小会降低切削强度, 容易损坏刀具。

5 宏程序编写

(1) 对图2圆弧的分析

圆弧螺纹的圆弧半径为2 mm, 小径=78-4=74 mm, 螺距=5。圆弧标准方程:X2+Z2=0.52, 变量范围:X为[-0.5, 0.5]。圆弧半径应该是2mm, 但是由于使用的是半径1.5 mm的槽刀, 所以刀具移动的半径范围为2-1.5=0.5 mm。

(2) 加工思路分析

由于使用槽刀切削, 槽刀的主要切削方向是直径方向, 而在螺纹切削时必须使用横向切削, 所以切削量要小才能保证螺纹的加工。随着螺纹切削深度的加大, 遇到的切削阻力会更大, 所以要保证切削顺利, 笔者探索研究, 分为左、中、右三刀分层切削加工, 如果加工零件较长, 需采用“一夹一顶”的装夹方式, 顺利完成加工。

(3) 程序编写

6 结束语

本文根据螺纹的特点, 采用非传统意义上的螺纹刀加工螺纹, 而是使用槽刀切削加工, 既要顾及到螺纹的加工, 又要切合槽刀横向加工时切削量小的使用特点, 切削量小就必须多刀车削, 采用普通方法编程, 计算量无法完成, 所以编程时采用宏程序编程简化了程序, 缩短了加工时间, 降低了比赛过程中学员的比赛强度。

参考文献

[1]陈建军.数控车编程与操作[M].北京:北京理工大学出版社, 2010.

数控车削圆弧螺纹程序编制与加工 篇2

在日常生活工作中螺纹的应用非常的广泛, 许多产品及零件都带有螺纹。螺纹主要按照牙型不同进行分类, 常见的分为三角螺纹、梯形螺纹、矩形螺纹以及圆弧螺纹 (如图1) 等。随着机械产品中的圆弧螺纹应用越来越多, 其加工制造的要求也随之提高, 因为圆弧螺纹比较特殊, 其螺纹牙底为圆弧面, 螺距常常也比较大, 采用普通车床高转速进行加工时, 对操作者技术和经验要求较高;并且传统的加工方法对刀具选择有要求, 只能使用成型刀具进行切削, 成型刀具制造以及磨损后的刃磨都比较麻烦, 受到客观影响的因素多。另外如果零件的螺纹牙底的圆弧半径不同, 就需要不同的刀具, 成本相应增加, 这样刀具使用的灵活度低。在使用成型刀进行加工时, 随着每次刀具径向间歇进给, 渐渐整个刀具的切削刃都参加切削, 导致切削力大, 容易产生振动和扎刀的现象, 这种加工方法也只限于加工螺距小、圆弧半径小的圆弧螺纹, 并且在实际生产中, 因为受到刀具与工件的接触面积的影响, 所以加工出的螺纹精度也不高。针对这些问题在数控车床上采用小圆弧刀进行切削加工这类圆弧螺纹, 就可以解决刀具、螺纹牙底的圆弧半径不同影响, 加工出精度较高的圆弧螺纹。

1 圆弧螺纹的车削方案

现以FANUC系统的, CKA6136车床, 加工圆弧螺纹 (如图1) 为例, 说明圆弧螺纹的数控加工过程:使用圆弧刀具进行加工, 所选的圆弧刀具的半径小于零件的螺纹牙底圆弧的半径, 利用圆的参数方程为x=cosα、y=sinα数学公式为计算基础, 使用宏程序进行直线拟合方法, 确定圆弧刀每次加工的定位轨迹与零件的牙底圆弧轮廓的尺寸相同, 每次直线拟合的坐标值, 作为螺纹的循环起点的X向与Z向的坐标值, 依次按照直线拟合计算出坐标值为依据, 进行多次螺纹切削, 完成圆弧螺纹牙底圆弧轮廓的加工。由于牙底的余量较大, 不能指直接使用圆弧刀具进行加工, 在实际加工过程中将圆弧螺纹的加工, 分为粗车和精车两部分。粗加工用来快速去除多余的材料, 刀具根据螺纹的圆弧半径大小、螺距的大小可以选择梯形螺刀、圆弧刀、三角螺纹刀, 本例选择梯形螺纹刀具, 利用单一固定循环G92命令快速地去除大量的余量;精车时使用圆弧刀, 采用单行程螺纹切削G32命令完成圆弧螺纹的精加工。

2圆弧螺纹的宏程序编制

2.1 圆弧螺纹的粗加工

圆弧螺纹的粗加工时, 编程原点设置为工件右端面圆心, 使用梯形螺纹刀通过径向多次分层切削 (如图2) , 层数比较多容易造成程序比较长、计算麻烦, 利用单一固定循环G92指令和宏程序进行简化, 编制如下:

2.2 圆弧螺纹的精加工

圆弧螺纹的精加工时, 编程原点设置为工件右端面圆心, 使用小于螺纹牙底为圆弧尺寸的圆弧刀, 即小于半径2 mm的圆弧刀具, 通过直线拟合的方法, 利用单行程螺纹切削G32命令宏程序简化复杂的计算, 编制如下:

3 结语

在圆弧螺纹加工程序的编制过程中, 可以将所有涉及到圆弧螺纹的参数都设置成变量, 进行参数化。加工此类零件时, 只需要将参数重新赋值, 实现对圆弧螺纹加工的通用程序。实际加工过程中因为将圆弧螺纹的加工分为粗车和精车的两部分, 所以两把刀具编写的螺纹循环起始点以及螺纹刀具的对刀位置应统一, 防止因不统一造成的螺纹的乱扣。由于粗车后的余量不均匀, 可使用圆弧刀具进行半精车。圆弧螺纹的螺距 (或导程) 比较大, 对于不同的数控系统, 螺纹插补运算速度也不同, 主轴转速选择范围也应根据螺纹的直径和螺距的大小、头数等通过计算确定。使用刀具使用过程中精车的圆弧刀根据刀具圆弧半径不同对刀具补偿半径值与刀尖的方向设置, 保证所加工圆弧螺纹的准确性。

参考文献

[1]斯密德.数控编程手册[M].罗学科, 刘瑛, 黄根隆, 等译.北京:化学工业出版社, 2005.

[2]沈建峰, 虞俊.数控车工 (高级) [M].北京:机械工业出版社, 2006.

[3]刘海, 孙思炯.数控车工技能实训[M].天津:天津大学出版社, 2011.

圆弧螺纹的车削加工 篇3

关键词：数控车床,不跨象限圆弧,跨象限圆弧,刀具半径补偿

1 引言

零件加工程序一般是以刀具的某一点(通常情况下以理想刀尖，如图1 (a)的P点所示)按零件图纸进行编制的。但实际加工中的车刀，由于工艺或其他要求，刀尖往往不是一理想点，而是一段圆弧(一般圆弧半径R是0.4mm～1.6mm之间)。如图1 (b)所示X向和Z向的交点P称为假想刀尖，该点是编程时确定加工轨迹的点，数控系统控制该点的运动轨迹。然而实际切削时起作用的切削刃是圆弧的切点A、B，它们是实际切削加工时形成工件表面的点。很显然假想刀尖点P与实际切削点A、B是不同点，所以在零件轮廓加工过程中刀位点运动轨迹并不是零件的实际轮廓线，它们之间相差一个刀具半径。因此在加工中进行刀尖半径补偿以提高零件精度。

在实际加工中，实际切削点A和B分别决定了X向和Z向的加工尺寸。如图2所示，车削外圆柱面和端面时，由于外圆柱面和端面的母线分别与坐标轴Z和X平行，P点的轨迹与工件轮廓线重合，所以刀尖圆弧不会对加工尺寸产生影响;但在车削锥面或圆弧面时，由于它们的母线与坐标轴Z或X不平行，P点的轨迹与工件轮廓线不重合，就会对加工尺寸产生影响。因此，为了使刀位点的运动轨迹与实际轮廓重合，在编程时必须偏移一个刀具半径，这种偏移称为刀具半径补偿。在加工过程中，刀尖半径是否补偿及采用何种方式补偿，由G指令中G40, G41, G42决定。

G40———解除刀尖半径补偿，写在程序开始的第一个程序段及取消刀具半径补偿的程序段，用于取消G41, G42指令。

G41———左偏刀具补偿，即面朝刀具运动方向，刀具位于工件的左侧时，用该指令补偿。

G42———右偏刀具补偿，即面朝刀具运动方向，刀具位于工件的右侧时，用该指令补偿。

刀具半径补偿，是为了使刀位点的运动轨迹与实际轮廓重合而进行的一个半径补偿。现代车床数控系统都具备了刀具半径补偿功能，可以参考机床说明书在参数中设置相关补偿，确保加工的精度。刀具半径补偿功能可以消除车削圆锥面和不跨象限圆弧时产生的误差。但在车削跨象限圆弧零件的时候，存在一些缺陷，零件圆弧部分形状和半径都不符合实际要求，存在误差，刀尖圆弧半径对误差的大小有明显影响。下面从理论的角度对圆弧车削加工时的刀具半径补偿问题进行分析，找出产生形状和半径误差问题的解决方法。

2 车削不跨象限圆弧时没有采用刀具半径补偿而产生的误差分析

根据零件的表面形状，可以把圆弧分为下列4种：上升圆弧凹弧、上升圆弧凸弧、下降圆弧凸弧、下降圆弧凹弧。下面通过表1-1分析用前置刀架的数控车床以对刀刀尖为刀位点进行切削加工4种圆弧，具体分析刀尖圆弧半径补偿的情况。

上述四种圆弧单独加工时分别是在一个象限内，加工每一种圆弧时，圆头车刀刀尖方位号不发生改变，因此，只需在加工过程中采用相应的刀具半径补偿，对刀尖半径引起的误差就可以得到补偿，零件的加工精度能够达到要求。

3 车削跨象限圆弧时没有采用刀具半径补偿而产生的误差分析

在实际生产加工过程中车削的零件，其圆弧很多时候都是跨象限的，因此解决跨象限圆弧连接时的刀尖圆弧半径补偿问题对于保证零件精度极其关键，下面重点分析这个问题。

3.1 上升圆弧之间的连接

如图3所示圆弧AB与圆弧BC为上升圆弧凹弧与上升圆弧凸弧的连接。粗实线为工件理论加工轮廓，虚线为没有采用刀尖圆弧半径补偿时实际加工轨迹，刀具从A到B再到C的过程中，刀尖方位号不发生改变始终为3，其误差通过刀具半径补偿可以得到补偿，零件尺寸能够达到精度要求。

3.2 下降圆弧之间的连接

如图4所示，图中圆弧CD与圆弧DE为下降圆弧凸弧与下降圆弧凹弧之间的连接。粗实线为工件理论加工轮廓，虚线为没有采用刀尖圆弧补偿时实际加工轨迹，刀具从A到B再到C的过程中，刀尖方位号不发生改变始终为4，其误差通过刀具半径补偿可以得到补偿，零件尺寸可以达到精度要求。

3.3 上升圆弧与下降圆弧之间的连接

如图5所示，图中圆弧ABC与圆弧CDE为上升圆弧与下降圆弧之间的连接，即跨象限圆弧。

刀具半径补偿量的大小与刀尖方位号的值有直接关系，刀尖方位号的值不同，刀具半径补偿量也不同，因此，操作者在设定刀尖方位号时必须与圆弧段加工时的理论刀尖方位号相同。但在车削跨象限圆弧时，刀尖方位号会随着圆弧跨象限而改变，如图5所示，圆弧车刀加工ABC圆弧段时，刀尖方位号为3，而加工CDE圆弧段时，刀尖方位号为4。但在实际操作时，一把车刀一般只能设定一个刀尖方位号，操作者一般会按圆弧ABC段情况，在刀具偏置中将刀尖方位号设定为3，这样在加工圆弧段ABC时，误差可以得到补偿，但在加工圆弧CDE段时，由于设定的刀尖方位号3与理论要求的刀尖方位号4不一致，误差就得不到正确的补偿，导致CDE段圆弧的形状和半径都不符合理论要求，加工后零件产生形状误差。

4 解决跨象限圆弧刀具半径补偿的方法

为了保证被加工零件的精度，必须保证每一段圆弧的刀具补偿量符合理论要求，这就要求数控系统能在圆弧段跨越另一个象限的时候，自动判断出象限变化并能自动改变操作者在刀具偏置画面设定的假想刀尖方位号代号值，从而使刀具半径补偿量符合理论要求。但在现有的数控系统还无法直接实现这一点自动功能。通过以上分析，并经过实践，现提出以下几种解决车削跨象限圆弧刀具半径补偿问题的办法。

1)分段加工法：将零件的上升圆弧与下降圆弧段分成两部分进行加工，上升圆弧段采用一把刀具，在刀具偏置画面设置相应的刀补假想刀尖方位号，加工完第一段圆弧后，插入一个换刀操作，再用另一把刀加工另一圆弧段。这样可以消除由于假想刀尖方位号不一致而产生的形状和半径误差。但这种方法也存在一点缺陷，即由于对刀误差存在而导致在上升圆弧段与下降圆弧段的连接处产生不光滑现象。

2)修改加工程序法：在编制加工程序的时候，在使用刀具半径补偿指令G42之前，先插入一个调用G41的程序段，紧接着用G40取消G41。一个小小的变化就能解决跨象限圆弧段加工时的形状和半径误差。

3)对刀补偿法：针对部分数控车床没有刀具半径补偿功能，我们可以采用对刀补偿法解决。所谓对刀补偿法是指利用成形刀具在对刀时增加一个刀具半径，在编程时对理论加工轮廓增加一个刀具半径，采用的刀具如图6如示，圆弧半径为r。具体方法如下：对刀时A点和B点分别碰触工件外圆和端面，设定G50 Xr和G50 Zr。编程时利用CAD绘图软件把工件的理论轨迹在X方向和Z端面方向分别增加一个r，示意图如图7所示，实线圆弧ABC为理论加工轮廓，虚线圆弧A'B'C'为编程轮廓，这样便能解决数控车床没有刀具半径补偿功能问题。

5 结语

在数控车床加工中尤其是精加工过程一定要考虑车刀刀尖圆弧半径对加工精度的影响，可通过不同的加工工艺或进行刀具半径补偿对刀尖半径引起的误差进行解决，而得到合格的产品。

参考文献

[1]黄晓峰.刀尖圆弧半径对数控车床加工精度的研究[J].盐城工学院学报, 2002.

[2]邹新宇.数控编程[M].北京:清华大学出版社, 2006.

浅谈在圆弧面上加工圆弧螺纹 篇4

机械制造中螺纹的用途很广,有许多零件带有螺纹,螺纹按牙型可分为三角螺纹、矩形螺纹、锯齿形螺纹、梯形螺纹以及异形螺纹等。

近几年来,数控大赛受到各方面的高度重视,大赛的内容逐步丰富,整体水平不断提高。天津市中职技能大赛中连续出现了锯齿形螺纹、2013年还出现了在圆弧面上加工圆弧螺纹的比赛项目。由于不允许用CAXA数控车自动编程,使许多选手无从下手,无法完成比赛项目。现简单介绍在圆弧面上加工圆弧螺纹的编程思路,以供参考。

如图1所示,圆弧半径R54,其上有半径为R1.5mm、螺距10mm的圆弧螺旋槽,槽深54-52.5=1.5mm,长度40mm。

1加工思路分析

加工这个工件时,用R1.5的成型刀加工,刀具定位点在圆弧中心中心点(如图2所示)。加工螺纹时刀具延长10mm,和车过10mm。

以工件的右端面中心为编程原点,加工起点的Z坐标为10.0,X坐标的计算如图3所示:

已知直角三角形的两条边(紫色),用勾股定理求另一条边(蓝色)?

勾股定理公式:C2=A2+B2推出B2= C2- A2

带入已知条件 :B2=542-302=44.9002

计算X方向尺寸 : X=2*44.900=89.800

2程序编制

以FANUC 0i Mate-TC数控系统为例:

在编程时以工件右端面中心为编程原点,因为刀位点设在刀具的圆弧中心, 对刀时还是容易出错的,所以对Z时要输入Z1.5测量,对X时要输入测量值加上3mm。刀位点之所以设在刀具的圆弧中心,对刀时虽然费点事,相比于简化编程还是值得的。

3知识拓展

本文中所讲的在圆弧面上加工圆弧螺纹是比较简单的,一种较复杂的情况是圆弧的圆心不在工件的中心处。如图4所示:

这时,X值不在视蓝色线数值的2倍了,显然X值等于蓝色线的数值减去绿色线数值差的2倍,计算如下:

勾股定理公式:C2=A2+B2推出B2= C2- A2

带入已知条件:B2=602-302=51.9622

计算X方向尺寸:X=2*(51.962-10) =83.924

程序中X值的坐标值#4应变成#4=2*[SQRT[60*60-#3*#3]-10], 就可以加工了。

结束语:

浅析圆弧轴数控车削加工工艺 篇5

与普通机床相比, 数控机床具有以下特点:适应性强、加工质量稳定、生产效率高、加工精度高、工序集中、减轻劳动强度。数控机床能实现多个坐标的联动, 能完成复杂型面的加工。当改变加工零件时, 数控机床只需更换零件加工的NC程序。因此, 生产准备周期短, 有利于机械产品的迅速更新换代。

2 圆弧轴加工

2.1 数控机床选择

在选择数控机床时, 即要考虑其生产的经济性, 又要考虑其适用性和合理性。数控机床的工作区域尺寸必须与所加工零件的外形轮廓尺寸相适应。选用的数控机床精度应与工序要求的加工精度相适应。选用数控机床应与现有设备条件相适应。即要充分利用现有的设备, 又要充分考虑生产的发展方向规模, 以及添置新设备的可能性。根据毛坯的材料和类型、零件轮廓形状复杂程度、尺寸大小、加工精度、工件数量、生产条件等要求, 选用经济型数控车床可达到要求。

2.2 加工路线和加工顺序

加工路线的确定原则主要有以下几点:应能保证零件的加工精度和表面粗糙度的要求, 且效率高。应尽量缩短加工路线, 既可以减少程序段, 又可以减少刀具空程移动时间。应使数值计算简单, 以减少编程工作量。此外, 确定加工路线时, 还要考虑工件的加工余量和机床、刀具的刚度等情况, 确定是一次走刀, 还是多次走刀完成加工。

2.3 加工工序编排

在数控机床上加工零件, 工序可以比较集中, 一次装夹应尽可能完成全部工序。常用工序划分原则有:保证精度、提高生产效率。数控加工要求工序应尽可能集中, 通常粗、精加工在一次装夹下完成, 为减少热变形和切削力变形对工件的形状、位置精度、尺寸精度和表面粗糙度的影响, 应将粗、精加工分开进行。此时可用不同的刀具进行加工, 通常在一次安装中, 不允许将零件的某一部分表面加工完毕后, 再加工零件的其他表面。对轴类零件, 将待加工面先粗加工, 留少量余量再精加工, 以保证表面质量要求。对轴上有孔、螺纹加工的工件, 应先加工表面而后加工孔、螺纹。

3 圆弧轴加工工艺

3.1 零件图分析

图1是某零件的加工工艺图纸。零件长度为138mm, 从右到左依次为:长20mm、公称直径为30mm、有2mm的45°倒角的双头螺纹;长5mm、公称直径为26mm的退刀槽;长10mm的53°锥面;长10mm直径为36mm的圆柱面;依次相连半径为15mm的逆弧面、半径为25mm的顺弧面、直径为50mm的球面和半径为15mm的顺弧面;长5mm、公称直径为34mm的槽;长15mm的30°锥面;长10mm、公称直径为56mm的圆柱面。该零件表面由圆柱、圆锥、顺圆弧、逆圆弧及螺纹等表面组成。其中多个直径尺寸有较严的尺寸精度和表面粗糙度等要求;球面Φ50mm的尺寸公差还兼有控制该球面形状 (线轮廓) 误差的作用。视图正确, 表达直观、清楚, 绘制符合国家标准, 尺寸、公差、表面粗糙度以及技术要求的标注齐全、合理。

分析零件图可知:Φ26-Φ36锥面、Φ30圆柱端面和Φ26圆柱端面表面粗糙度Ra为3.2μm, 其余表面粗糙度Ra为6.3μm。零毛坯材料为45#, 强度、硬度、塑性等力学性能好, 切削性能、热处理性能等加工工艺性能好, 便于加工, 能够满足使用性能。毛坯下料为Φ60mm×145mm。

3.2 加工方案

经过分析零件的尺寸精度、几何形状精度、位置精度和表面粗糙度要求, 确定如下加工方法:①对图样上给定的几个精度要求较高的尺寸, 因其公差值较小, 故编程时不不必取平均值, 而全部取其基本尺寸即可。②在轮廓曲线上, 有三处为圆弧, 其中两处为既过象限又改变进给方向的轮廓曲线, 因此在加工时应该进行机械间隙补偿, 以保证轮廓曲线的准确性。③为便于装夹, 胚件需在左端, 右端面也应先粗车出并钻好中心孔。采用一夹一顶的方式, 毛胚选Φ60mm棒料。④用手动中心钻钻孔, 再用Φ18的麻花钻, 再用镗刀粗精加工。⑤外圆表面:粗车—精车。⑥外螺纹:在精车的外圆表面分数次进给加工。

3.3 加工工序

①工序一加工工艺:a.工件伸出三爪自定心卡盘外145mm, 找正后夹紧。b.手动车工件右端面。c.打中心孔。d.用活顶尖顶住中心孔, 完成一夹一顶装夹方式。e.用Φ18mm的麻花钻, 再用内镗刀粗精加工。

②工序二加工工艺:a.调头装夹, 用93°外圆刀车粗车Φ56×142, 外径留0.5mm精车余量 (以下各粗车直径处均留0.5mm精车余量) 。b.粗车Φ30×45外圆。c.粗车Φ36×25外圆。d.用切槽刀车26×5退刀槽, 再用切槽刀倒左、右两端C2角。e.用90°外圆刀车右端圆锥。f.用硬质合金尖刀循环车削右端圆弧轮廓。g.用硬质合金尖刀精刀精车工件所有轮廓。h.用螺纹车刀车M30×2双头螺纹。

参考文献

[1]詹华西, 编.数控加工与编程.西安:西安电子科技大学出版社, 2008.

[2]余英良, 编.数控加工编程及操作.北京:高等教育出版社, 2007.

[3]李华, 编.机械制造技术.北京:高等教育出版社, 2006.

数控车床圆弧形螺纹的加工 篇6

在实际生产中,圆弧蜗杆减速器、馒头机、大型卷扬机、起重机等设备上,圆弧形螺纹工件较为常见。圆弧形螺纹因其具有传动效率高、定位精度高、传动灵活平稳的优势,目前在要求高效率和高精度的场合也广泛应用(滚动螺旋传动结构类型为典型代表)。

圆弧形螺纹因其牙型的特殊性,过去常选用与牙型一致的圆弧刀直接加工。而对于单件或小批量大圆弧形螺纹加工时,不一定具备加工所用的圆弧刀。由于刀具的局限性,给生产加工带来不便。笔者经过多年的生产实践,总结出使用小圆弧刀加工大圆弧螺纹的加工方法,从而解决了暂不具备刀具情况下的生产加工。

本文立足于解决生产中的实际问题,以较为简单、实用的编程思路、加工方法,对圆弧形螺纹加工进行分析,完成圆弧形螺纹的编程与加工。易于掌握,具有实际使用和推广价值。

2 圆弧形螺纹传统加工方法分析

2.1 圆弧螺纹成型刀限制加工范围

圆弧螺纹传统的加工方法是用成型刀完成圆弧螺纹的加工,对于较大圆弧的螺纹、单件、小批量的圆弧形螺纹成型刀不易准备且增加刀具成本,不利于生产。

2.2 接触面积较大,影响加工质量和生产效率

圆弧形螺纹工件通常以轴类零件居多,加工中多采用圆弧成型刀直接加工。由于圆弧刀具与工件接触面积较大,车削时切削力较大。加之工件直径较小,圆弧形螺纹的导程也比较大,工件在加工中容易变形,从而加工精度受到影响。

圆弧刀具与工件接触面积过大,容易产生振动、崩刃或扎刀现象。对于调质硬度要求较高的工件,使用圆弧刀增加了加工难度,大大地降低了生产效率。

2.3 程序简化

数控车床使用圆弧成型刀加工圆弧螺纹,采用直进法直接编程,程序相应简单。

3 选用小圆弧螺纹刀加工大圆弧螺纹与传统加工方式比较

(1)加工范围加大

较小的受圆弧刀半径的限制,增大了圆弧螺纹加工范围。

(2)采用粗、精加工方式,提高了质量、效益

使用“V”型车刀对圆弧形螺纹进行粗加工,预留适当的精加工余量,再选用小圆弧螺纹刀进行精加工。

(3)以简单通俗的编程理念,运用变量编写小圆弧刀加工大圆弧螺纹的精加工程序。

使用数控车床加工较高精度圆弧形螺纹尤其是较大圆弧的螺纹,无论是在加工工艺处理、刀具选用等方面都有一定的难度。

4 小圆弧车刀加工大圆弧螺纹编程思路形成的基础

使用数控车床加工圆弧形螺纹(在椭圆面上加工椭圆形螺旋线尤为典型),传统的编程思路首先要建立圆弧形齿形、各类加工表面、编程坐标系之间的关系,其次根据它们之间的关系进行层层镶嵌,稍有疏忽容易造成干涉,严重时会使程序无法运行。这就要求编程人员具有扎实的数学基础,这一点极大地制约了使用者的范围。

经多年实践,总结出:在圆柱或椭圆面上加工弧形螺纹时,会形成多个加工点,我们把圆柱或椭圆面上加工螺纹所形成的多个点中的一个看做基准点。各基准点之间的距离为加工所需要的螺距(如图1)。

如图2所示,围绕基准点偏移后所运行的圆弧轨迹就是所需加工的螺旋线的弧面轨迹,即牙型(椭圆型、圆形等)。通俗的解释就是围绕基准点进行的X、Z向的偏移。

实际生产中加工的圆弧形螺纹,每一次循环时所需螺纹轨迹上的基准点位置是不发生变化的,发生变化的只是基准点偏移后形成轨迹的变化(基准点偏移后形成的轨迹,就是生产者所需要的不同的牙型齿面)。理解了以上原理,就能接受本文所阐述的圆柱面或弧面上加工圆弧形螺旋线的编程思路。这种思路,对于数学基础较为薄弱的从业人员来说,也容易理解。

5 具体应用

如图3所示,在准40的圆柱表面,加工R5齿形螺距为12mm的圆球形螺纹。

5.1 工艺分析

如直接采用R5的球形车刀加工,编程十分简单。然而,由于刀具与工件接触面积加大,加工中易产生振动,无法保证工件加工质量,容易崩刀。另遇球形半径再大一些的工件,或者其它异形牙型的工件时,不能提供成型刀具,就无法完成加工。如单一选用“V”型车刀,某些齿形的工件在加工中会形成加工干涉,无法保证工件质量。

在实际加工,可选用“V”型车刀对此类工件进行粗加工,后选用较小半径的球形车刀对工件进行精加工。这样,既可减轻加工中出现的振动,提高工作效率,又能较好的保证加工质量。

5.2 编程中的数学处理

在图3工件R5齿形粗加工编程中,如采用直接调用子程序或采用直接偏移加工量的方法编程,都会增加辅助时间,降低工作效率。

对于此类工件加工编程,较好的方法是使用参数方程,以角度作为变量如图4,计算出齿形的起始角度α和终止角度β(对椭圆形齿型)。如遇在椭圆形弧面上加工圆弧形螺纹时,由于第一个齿形与最后一个齿形的起始角度和终止角度不同,因此要充分考虑到条件跳转语句中角度的选择范围。

5.3 加工编程

图3圆弧形齿面圆弧螺纹加工编程:以沈阳第一机床厂FANUC-OiTB数控系统为例,以工件右端面中心点作为编程坐标系原点,球形螺旋线编程程序如下:

5.4 编程注意事项

程序段G01X[#22+#30+40]Z[#21+20]F1,X向变量#22、#30后Z向变量#21后所加尺寸值40、20,是圆弧齿形的偏移量,要结合具体工件设置。设置时要充分考虑到圆弧齿形偏移时的安全量,这点在椭圆弧面上加工椭圆齿形螺旋线尤为必要。

6 结语

本文以圆柱圆弧形螺纹加工为例,阐述了以小圆弧车刀加工大圆弧螺纹的加工方法,解决了实际生产中单件、小批量大圆弧螺纹的加工。本方法简单、实用,尤其是本文中以小圆弧车刀加工大圆弧螺纹的编程方法,不仅可以避免复杂的数学计算,重要的是对于数学基础较为薄弱的操作工人易于掌握和使用,具有实际应用和推广使用价值。

摘要：通过对小圆弧车刀加工大圆弧螺纹加工编程思路的阐述,以圆柱体圆弧形螺纹加工为例,分析其加工工艺,编写加工程序,以解决单件或小批量大圆弧螺纹的生产加工。

关键词：圆弧形螺纹,圆弧车刀,分层车削,宏程序

参考文献

[1]严爱珍.机床数控原理与系统[M].北京:机械工业出版社,2004.

[2]杜军.FANUC宏程序编程技巧与实例精解[M].北京:化学工业出版社,2011.

[3]胡育辉,赵宏立,张宇.数控宏程序手册[M].北京:化学工业出版社,2010.

圆弧螺纹的车削加工 篇7

数控程序是针对刀具上的某一点, 即刀位点进行编制的。车刀的刀位点为理想尖锐状态下的车刀刀尖点。但是实际加工中的车刀, 由于工艺或其它要求, 刀尖往往是一段圆弧线。当加工轨迹与机床轴线平行时, 实际切削点与理想尖锐点之间没有加工轴方向上的偏移, 故不影响其尺寸形状;当加工轨迹与机床轴线不平行时 (斜线或圆弧) , 则实际切削点与理想尖锐点之间有加工轴方向上的偏移, 故造成过切或少切, 此时可以用刀尖半径补偿功能来消除误差。

2刀尖圆弧半径补偿的G指令

利用机床自动进行刀尖半径补偿时, 需要用G40、G41、G42指令。当系统执行到含T代码的程序指令时, 仅仅是从中取得刀具补偿的寄存器地址号 (其中包括刀具几何位置补偿和刀具半径大小) , 此时并不会开始实施刀尖半径补偿, 只有在程序中遇到G40、G41、G42指令时, 才开始从刀库中提取数据并实施相应的刀具半径补偿。刀尖圆弧半径补偿方向的判断是使用这种指令的难点, 补偿方向的判断方法如下:①G41:刀尖半径左补偿, 沿着走刀方向, 刀尖位置应该在编制轨迹的左边;②G42:刀尖半径右补偿, 沿着走刀方向, 刀尖位置应该在编制轨迹的右边;③G40:用于取消G41、G42指令。后置刀架G指令的判断见图1, 前置刀架G指令的判断见图2。

在使用刀尖圆弧半径补偿G41、G42指令时, 应该注意以下几点:

(1) G41、G42不带参数。其补偿号 (代表所用刀具对应的刀尖半径补偿值) 由T代码指定, 刀尖圆弧补偿号与刀偏置补偿号对应。

(2) G41、G42、G40指令应该在G00或G01程序段中加入, 在补偿状态下, 不能在连续2个以上的程序段中指定, 否则会过切或欠切。

(3) 程序结束时, 必须消除刀补。

(4) 一般情况下, 外径车削时用刀补G42指令, 内径车削用刀补G41指令。

3刀尖圆弧半径补偿在内、外径车削中的应用实例

3.1 刀尖圆弧半径补偿在外径车削中的应用

图3为外径车削零件, 其加工程序如下:

%0001

T0101 ;建立工件坐标系

M3S900 ;主轴以每分钟900转的速度正转

G0X50Z5 ;移动到循环起始点的位置

G71U2R2P1Q2X0.5Z0.01F200 ;粗加工循环

N1 G42G1X0Z0S1200F100 ;引入刀补并提高主轴转速

G3X10Z-10R10 ;精加工R10的圆弧

G2X30Z-30R30 ;精加工R30的圆弧

G3X34Z-45R15 ;精加工R15的圆弧

G2X26Z-60R20 ;精加工R20的圆弧

G3X34Z-90R50 ;精加工R50的圆弧

G2X50Z-100R10 ;精加工R10的圆弧

N2G1Z-120 ;精加工Φ50处

G0G40X100Z100 ;快速退刀

M30 ;程序结束

3.2 刀尖圆弧半径补偿在内径车削中的应用

图4为内径车削零件, 其加工程序如下:

%0002

T0202 ;建立工件坐标系

M3S600 ;主轴以每分钟600转的速度正转

G0X7Z5 ;移动到循环起始点的位置

G71U1R1P1Q2X-0.5Z0.01F150 ;内粗加工循环

N1 G41G1X44Z2S1200F100 ;引入刀补并提高主轴转速

G1Z-20 ;精加工Φ44处

X34Z-30 ;精加工锥面

Z-40 ;精加工Φ34处

G3X20W-7R7 ;精加工R7圆弧

G1W-10 ;精加工Φ20处

G2X10W-5R5 ;精加工R5圆弧

G1W-18 ;精加工Φ10处

X6W-2 ;倒2х45度的角

N2 G40X5 ;退出工件表面

G0Z5 ;快速移动到工件右端面

X60Z5 ;快速退刀到工件外面

G0X100Z100 ;快速退刀

M30 ;程序结束

4结束语

当切削加工时刀具切削点在刀尖圆上变动, 造成实际切削点与刀尖点之间的位置有偏差, 故造成过切或少切。这种由于刀尖不是一理想点而是一段圆弧造成的加工误差可以用刀尖圆弧半径补偿功能来消除。

摘要：编程的时候, 是把刀具看成一个理想尖锐点的运动来编写运动轨迹的, 而实际上刀具切削点与理想尖锐点之间有加工轴方向上的偏移, 故造成过切或少切。主要讨论怎样用刀尖圆弧半径补偿功能来消除误差。

关键词：刀尖圆弧半径,补偿,内径,外径

参考文献

[1]刘雄伟.数控加工理论与编程技术[M].北京:机械工业出版社, 2002.