2.6　轴类件的螺纹车削

2.6.1　等螺距螺纹切削指令G32

G32指令用于切削等螺距直螺纹、外锥形螺纹和涡形螺纹。程序格式:

G32 X(U)_ Z(W)_ F_;

程序段中:

① 代码“F”表示工件长轴方向的导程,如果X轴方向为长轴,F为半径值。对于圆锥螺纹,如图2⁃54所示,其斜角α在45°以下时,Z轴方向为长轴;斜角α在45°~90°之间时,X轴方向为长轴。

②圆柱螺纹切削加工时,代码“X(U)”值可以省略,程序格式为:G32 Z(W)_ F_;

车削螺纹过程中通过位置编码器实时地读取主轴转速,根据螺纹导程自动换算出刀具的每分钟进给量。在主轴上的位置编码器输出一转信号时开始螺纹切削,所以螺纹切削的起始点是固定点,且刀具在工件上的轨迹不变,重复若干次相同走刀轨迹完成螺纹车削。注意在车削螺纹过程中主轴速度必须保持恒定,否则螺纹导程不正确。

螺纹车削加工为成形车削,且切削进给量较大,如果刀具强度较差,一般要求分数次进给加工。常用螺纹切削的切削次数与吃刀量如表2⁃4和表2⁃5所示。

车削螺纹操作注意事项如下。

① 从螺纹粗加工到精加工,主轴的转速必须保持一常数。

② 在没有停止主轴的情况下,停止螺纹的切削将非常危险。因此螺纹切削时进给保持功能无效,如果按下进给保持按键,刀具在加工完螺纹后停止运动。

③ 螺纹加工中不使用恒定表面切削速度控制功能,必须使用G97。

④ 在螺纹加工轨迹中应设置足够的升速切入距离δ1和降速退刀(切出)距离δ2,如图2⁃54所示,以消除伺服滞后造成的螺距误差。

⑤ 在螺纹切削期间进给速度倍率无效,固定在100%。

⑥ 主轴速度倍率功能在切螺纹时无效,固定在100%。

例2⁃19:如图2⁃55所示,车圆柱螺纹,螺距4mm,切入距离δ1=3mm,切出距离δ2=1.5mm,螺纹深度1mm,切削2次。编写程序。

解:用G32指令车削螺纹程序。

车削程序如下。　　　　　　　　　　

…

G00 U⁃62.0;　　进刀到循环始点A

G32 W⁃74.5 F4.0;　　第一次车螺纹,到B点

G00 U62.0;　　退刀到C点

W74.5;　　返回

U⁃64.0;　　进刀到循环始点A

G32 W⁃74.5;　　第二次车螺纹

G00 U64.0;　　退刀

W74.5;　　返回

…

2.6.2　螺纹切削循环指令G92

由例2⁃19可以看出,G32指令车削螺纹,需要进刀、车螺纹、退刀和返回共四段程序,程序长且烦琐。采用螺纹车削循环指令G92编程可简化程序,缩短程序的长度。螺纹切削循环指令G92的程序格式为:

G92 X(U)_ Z(W)_ R_ F_;

程序段中,X(U),Z(W)为螺纹终点坐标值;增量坐标编程用U、W;R为锥螺纹始点与终点在X轴方向的坐标增量(半径值),圆柱螺纹的R值为零,可省略;F为螺纹导程。

G92指令用于切削圆柱螺纹和锥螺纹,完成走刀一次切削循环。G92车削螺纹过程分为四步,如图2⁃56所示,车刀从循环始点开始,快速进刀、车削螺纹、退刀、返回到循环始点。图中虚线表示快速移动,实线表示按地址F指定的进给速度移动。

车削锥螺纹与车削圆柱螺纹相同,过程也是四步,如图2⁃57所示。

例2⁃20:零件尺寸如图2⁃58所示,用螺纹切削循环指令编程,在螺纹牙高方向要求4次走刀,车削“M30×1.5”螺纹,试编写程序。

解:相关计算:外螺纹大径D≈公称直径-0.1P(螺距)

外螺纹小径d≈公称直径-1.3P(螺距)

切入深度h≈0.65P

由计算得:D≈29.985mm;d≈28.035mm;h≈1.95mm。分4次走刀切削,第1次ap取0.8mm,余下每次的背吃刀量递减。

指令G92车削螺纹编程,程序如下。

G54 G00 X100.0 Z200.0;　　设定工件坐标系

G97 S300;

T0101 M03;　　换刀,启动主轴

G00 X35.0 Z6.0　　定位于循环始点

G92 X29.2 Z⁃38.0 F1.5;　　车削螺纹第1次走刀

X28.6;　　车削螺纹第2次走刀(注:G92是模态码,仍有效)

X28.2;　　车削螺纹第3次走刀

X28.04;　　车削螺纹第4次走刀

G00 X100.0 Z200.0;　　返回到程序始点(注:G00取代G92)

T0100 M05;　　取消刀补

M02;　　程序结束

2.6.3　螺纹车削多重(复合)循环指令G76

例2⁃20程序中螺纹切削采用单一循环指令G92,由4个程序段完成螺纹牙高方向切削,如果采用螺纹多重循环指令,则一个程序段就可完成同样切削。G76是用于切削螺纹的多重循环指令,程序中只需指定一次G76,并规定好相关参数,即可完成螺纹切削。螺纹切削多重循环的刀具轨迹如图2⁃59(a)所示,图中虚线表示快速进给轨迹,细实线是按给定进给速度的进给轨迹。螺纹切削图形如图2⁃59(b)所示。

车削螺纹中在牙高方向需要逐层切入工件,其切入进刀方法分为“直进法”和“斜进法”两种。“直进法”指刀具沿背向(与轴向进给方向垂直)直线逐层切入工件;而“斜进法”指刀具沿与背向成二分之一刀尖角(α/2)方向逐层切入工件。如图2⁃59(b)所示。

G32、G92指令采用“直进法”车削螺纹,一般用于车削螺距小于1.5mm的螺纹。G76指令是采用“斜进法”车削螺纹。

G76指令需用两个程序段,格式是:

G76 P(m) (r) (α) Q(Δdmin) R(d);

G76 X(U)_ Z(W)_ R(i) P(k) Q(Δd) F(L);

G76指令程序中所用的参数如图2⁃59(a)所示,其含义如下。

m——精加工重复次数,该值是模态的,此值可用5142号参数设定,由程序指令改变。

　　r——斜向退刀时的轴向长度单位数,用两位数从“00”到“99”表示。每1个单位长度为0.01L(L为螺距),从“00”到“99”可以表示的长度是0.01L~9.9L。该长度也称为退尾长度。

　　α——刀尖角度,可以选择80°、60°、55°、30°、29°和0°六种中的一种,由2位数规定。

　　Δdmin——最小切深(用半径值指定)。当一次循环运行的切深小于此值时,取此值作为切削深度。

　　d——精加工余量,该值是模态的,这个值可用5141号参数设定,用程序指令改变。

　　i——螺纹半径差,如果i=0,可以进行普通直螺纹切削。

　　k——螺纹高,这个值用半径值规定。

　　Δd——第一刀切削深度(半径值)。

　　L——螺纹导程(单线螺纹同螺距)。

程序中参数m、r、和a用代码P同时指定。格式为:P(m)(r)(a);

例如,当m=2;r=20(退尾长度为:2×螺距);α=60°时。P地址后的参数是:022060。

注意:G76指令中不支持“P”“R”或“Q”用小数点输入,在G76指令程序段中的“Q”“R”“P”代码后的数值应以无小数点的形式表示。

例2⁃21:对例2⁃20(图2⁃58)用车削螺纹多重循环G76指令编程。

解:G76指令车削螺纹,程序如下。

G54 G00 X100.0 Z200.0;　　　　　　　　　设定工件坐标系

G97 S300 M03;　　启动主轴

T0101;　　换刀

G00 X35.0 Z6.0　　定位于循环始点

G76 P010560 Q160 R160;　　切削螺纹,循环走刀4次。完成切削

G76 X28.04 Z⁃38.0 P980 Q800 F1.5;

G00 X100.0 Z200.0;　　回到程序始点

T0100 M05;　　取消刀补

M02;　　程序结束

2.6.4　多头螺纹切削

多头螺纹又叫多线螺纹。按螺纹上螺旋槽的多少来分类,有一条螺旋槽的螺纹,称为单头螺纹;有两条以上螺旋槽的螺纹,称为多头螺纹。螺纹上相邻两螺旋槽之间的距离,称为螺距。沿螺旋槽旋转一周所前进的距离,称为导程。

多头螺纹的编程方法和单头螺纹相似,通常采用改变切削螺纹初始位置或初始角实现切削多头螺纹。

(1)用G32指令切削多头螺纹

指令格式:

G32 X(U)_ Z(W)_ F_ Q_;

程序段中“Q”用于指令切削螺纹的初始角度,改变切削螺纹初始角,可加工多头螺纹。

注意:

① 起始角不是模态值,每次使用都必须指定,如果不指定系统就默认为是0°。

② 起始角(Q)增量单位是0.001°,不能指定小数点,例如:如果相移角为180°,指令是“Q180000”,不能指定“Q180.00”,不许包含小数点。

③ 可指定的起始角范围在0~360000(以0.001°为单位)之间指定起始角,如果指定了大于“360000”的值要按“360000”(360°)规算。

例如,加工双头螺纹,两螺旋线起始角分别为0°和180°。

车双线螺纹程序如下。

…

G00 X40.0;　　　　　　　　　　　　　　在车螺纹始点X向进刀

G32 W⁃38.0 F4.0 Q0;　　车0°车0°始角螺纹,导程4mm

G00 X72.0;　　X退刀

W38.0;　　Z向返回到车螺纹始点

X40.0;　　X向进刀

G32 W⁃38.0 F4.0 Q180000;　　车180°始角螺纹,导程4mm

G00 X72.0;　　X向退刀

W38.0;　　Z向返回到车螺纹始点

…

(2)用G92指令切削多头螺纹

螺纹加工循环(直螺纹加工循环)

指令格式:

G92 X(U)_ Z(W)_ F_ Q_;

程序段中,“F”为螺纹导程;“Q”为螺纹起始角。“Q”用于指令切削螺纹的初始角度,同G32指令一样,改变切削螺纹初始角,可加工多头螺纹。

G92指令是简单螺纹切削循环指令,也可以利用先加工一个单线螺纹,然后根据多头螺纹的结构特性,在Z轴方向上移过一个螺距,加工另一个螺纹,从而实现多头螺纹的加工。

(3)用G76指令切削多头螺纹

用G76指令车削多头螺纹,指令总是使用FS10/11纸带格式,G76多重螺纹切削循环指令格式:

G76 X(U)_ Z(W)_ I_ K_ D_ F_ A_ P_ Q_;

式中　I——螺纹的径向差;

　　K——螺纹牙顶的高度(半径);

　　D——首次切入深度(半径);

　　A——刀尖角度(螺纹边缘的角度);

　　P——切削方式;

　　Q——螺纹起始角。

加工螺纹小结:数控机床加工螺纹常用G32、G92和G76三条指令。其中G32指令是单行程切削螺纹,不包括刀具空行程,编程任务重,程序复杂。G92指令实现包括空行程在内的单次螺纹切削循环,使程序大为简化,但通常螺纹要求多次切削。G76指令可以完成多次循环切削,将工件从坯料到成品螺纹一次加工完成,程序简洁,可节省编程时间。