浅谈梯形螺纹在数控车床上的宏程序加工

浅谈梯形螺纹在数控车床上的宏程序加工

张绍杰

马汉伟

（郑州煤炭技师学院，新郑４５１１５０）

摘要：梯形螺纹的加工是数控车削一个难点，特别是在高速切削时难度更大，对于加工时的观察和控制，

安全可靠性等工艺问题要求较高，另外对于梯形螺纹的数控加工程序编制也是较为复杂。文章结合普通车床车削梯形螺纹时应用的各种工艺技巧，采用左右进刀法合理的递减切削深度，并采用宏程序编制出数控加工程序。

关键词：梯形螺纹数控编程

宏程序加工方法

引言

在现代化制造业中，数控机床的使用也越来越普遍，在数控机床上加工零件远比在普通机床上省时、省力、高效和高精度。用作传动的梯形螺纹在车床上的加工要求工人要有比较熟练的操作技巧，螺纹加工精度和效率受人为因素影响比较大，而在数控车上加工时，首先是对梯形螺纹的编程较为复杂．其次是在加工过程中对车刀和控制较为｝ｌ｛难。因此有人错误地认为数车不适合用来加工梯形螺纹，实际上数控车床稳定的高精度加工性能为梯形螺纹的车削提供了良好的加１二基础，再加上编制出合理的梯形螺纹加工程序，在数车上车削梯形螺纹要比普通车床的加工更加效率，更加高精度。１梯形螺纹的加工工艺及编程１．１梯形螺纹车刀几何形状的选择

梯形螺纹加丁分粗精车两部分，刀具也采用粗精车两

图２精车刀几何形状

较多。传统的低速切削螺纹的方法有直进法（图ａ）、斜进法（图ｂ）、左右车削法（图ｃ）和车阶梯槽法（图ｄ）等。这些传统的加工方法由于其自身存在缺陷，很难仅靠几个基本参数的修改而实现产品批量生产或产品的改型，这也极大地影响了产品的加工效率和加工质量。

分层切削法则可以克服传统加工方法的缺陷，其原理如图ｅ所示。先将螺纹ｘ向分成若干层．每层ｚ向再分为若干次进刀，完成粗车后再对槽两侧进行精车。这种方法一方面是刀具一边受力，工作平稳，不易扎刀或产生振动，另一方面它将梯形螺纹的切削进刀过程规律化，方便计算机实现数字控制。这样我们就可以利用宏程序的变量控制技术，实现梯形螺纹的参数化编程与加工。

把刀。由于粗加工容易使车刀损伤和磨损，故将粗车刀刀

尖角刃磨成圆弧型。即便是粗加＿Ｔ量偏大时，也能够保证刀尖有足够的强度。粗车刀几何形状如图ｌ所示：

泰给叁

（ａ）直进法

（ｂ）斜进法

。

（ｃ）左右车削法

．

图１粗车刀几何形状

精加工时为了保证其正确的牙型角，故精车刀完全按

照螺纹形状来进行刃磨，精车刀几何形状如图２所示：１．２梯形螺纹的工艺分析

梯形螺纹的车削方法分为低速和高速切削两种，对精度要求较高的梯形螺纹以及单件生产时，低速切削应用

（ｄ）车阶梯槽法

裔秀

（ｅ）分层切削法

万方数据

私

孕代制造＂孑装爷

２０”第２期总第２０１期

２梯形螺纹的宏程序编程

下面用宏程序编程来加工一个长度为４０的Ｔｒ３６ｘ６（Ｐ３）的梯形螺纹２．１变量的使用

所有变量如表１所示，首先根据图纸尺寸填写表ｌ中的螺纹尺寸参数变量，然后结合工艺条件选取切削加工参数并填入表ｌ中对应各栏。

表１程序变量表

参数名称变量名称及计算

本实例取值

公称直径＃１３６螺距

＃２

６螺纹尺１ｊ导程

桕

６参数

头数：Ｉ｝４

２螺纹顶隙＃５

０．５

螺纹起点ｚ坐标＃６２＋们

螺纹终点Ｚ坐标灯—４０

Ｘ方向加工切深（半径值）

糯＃１４＋ＳＱＲｌｌ＃９１切削加上分层数

棚

每次累加１

切削加１二ｚ向每次移动量＃１００．５

参数

Ｚ向总移动量

＃“每层累加

刀宽

＃１２

０．８

＃１３＝ｏ．３ｌ；６０＃２

加工时每层槽宽

＿０．５３６’舵＋怫ｌ—删

，槲Ｏ．５＋舵梢】

第一层切深（经验值）

＃１４

１．５

２．２程序及说明

０ｌ（）（）０：

Ｃ９８Ｍ０３Ｓ５００：ｔＩＤｌＯｌ：

Ｇ００Ｘ１５０ＺｌＯＯ：＃ｌ＝３６：一螺纹直径赋值＃２＝３：

螺纹螺距赋值栖＝ｏ．５：一螺纹顶隙赋值舸＝√ｍ：螺纹加Ｔ长度赋值

榴＝０：

Ｘ向加工深度变量赋初值

＃１２＝０．８：螺纹刀刀头宽度赋值．撑３＝６：

螺纹导程赋值

缸ｌ＝＃３／＃２：螺纹线数计算黼诘２＋＃３：

－升速进刀段距离计算Ｎ２襻９＝０：深度方向进刀次数Ｎ５＃１０＝０．５：ｚ向每刀移动量赋值

撑ｌｌ＝Ｏ：

ｚ向行动量累计变苗赋初值

棚＝＃９＋ｌ：

切深进刀累加计数

ＩＦ【＃≯Ｌ厄５】ＴＨＥＮ【＃１４＝ｌ】；

第一层切深取值

ＩＦｆ＃２Ｃ７Ｉ＇５】ＴＨＥＮ【＃１４＝１．５】；

ＩＦ【＃２（、Ｔ１４】ＴＨＥＮ【＃１４＝２Ｊ；

万方数据

＃８＝＃１４＋ＳＱＲＴ【＃９】；

每层切深计算

ＩＦ【＃８ＧＥ【２８【Ｏ．５＋＃２＋＃５１】】ＴＨＥＮ＃Ｂ＝ｆ２４ｆＯ．５４撑２＋朽】】

切深判别

Ｎｌｏ＃１３＝０．６３４￥舵—＃８４【Ｏ．２６８‘＃２＋ｏ．５３６＋＃５】／【０．５＋＃２郴】

＿群１２—０．２

ＩＦｆ＃ｌｌＣ脚１３１ＴＨＥＮ＃１ｌ＝＃１３——本层槽宽判断

每层槽宽计算

Ｇ９２ｘ【＃ｌ—群８］ｚ＃７Ｆ＃３——螺纹切削一刀

Ｇ０１ｘ【＃１＋５】ｚ【｝｝６肆ｌｌ】Ｆ３００——螺纹起刀点定位

＃ｌ

ＩＦ【＃ｌｌＬＴ【＃１３样ｌｏ】】Ｇ（）Ｔ０１０——本层槽宽加工完

１＝＃１ｌ坩ｌＯ

成条件转移

ＩＦ【＃８ＬＴ【２＋【Ｏ．５￥＃２＋梓５】】ＧｏＴ０５——总切深加工完

成判别

Ｇ０ｌｘ【＃ｌ＋５】ｚ【＃６＋ｏ．１］Ｆ３００——精加工左牙侧刀具

时刀具起点定位

Ｇ９２Ｘ【＃１＾＃８】Ｚ＃７Ｆ＃３

Ｇ０ｌｘ【＃ｌ＋５】ｚ［＃６４１ｌ－ｏ．１ＪＦ３（）ｏ——精加工右牙侧

精加工左牙侧

刀具时刀具起点定位

Ｇ９２Ｘ【＃ｌ—＃８】Ｚ撑７脚３

精加Ｔ右牙侧

群６＝＃６＋＃２一＃４＝苹４一ｌ

头数完成数计数

：

ＩＦ【＃４ＧｒＩＤ】Ｇ０１＇０２——头数完成条件转移

Ｍ０５Ｍ３０

２．３注意事项：

（１）由于刀具材料选用高速钢，并低速切削，所以，编程时主轴转速应取较小值，并在加Ｔ过程中加切削液。

（２）在螺纹切削期间进给速度倍率无效（固定在１００％），速度固定在１００％。

（３）当加丁不同尺寸的梯形螺纹时。只需改变程序中的＃Ｉ到＃１４后的值，便可直接应用程序进行加工。

（４）通常由于伺服系统滞后等原因，会在螺纹切削的

起点和终点产生不正确的导程，因此，螺纹的起点和终点位置应当比指定的螺纹长度要长。

（５）梯形螺纹加工完毕后应进行再线测量，并根据测量的结果对原程序进行修正。３结束语

，

宏程序编程极大程度解决了在数控车床上加工梯形螺纹难的缺点，编程方法虽然有些繁琐，结果却是一劳永逸的，大大的提高的生产效率，并使该类零件能够高效、稳定的加工。这种编程方法不仅适用于梯形螺纹，蜗杆，大模数蜗杆和英制梯形螺纹的加工等都适用。

参考文献

【２】黄卫．数控技术与数控编程．机械工业出版社．１９９８．

（下转第５４页）

【１】顾京．数控机床加１二程序编程【Ｍ１．北京：机械Ｔ业出版社，２００３．

现代制造技术与装备

２０１１第２期总第２０１期

ｔ彻Ｂ＝百ｄ／ｌ

（３）

（４）ａ．指定分析类型：模态分析；

式中：Ｂ为分度圆螺旋角；ｄ为分度圆直径；ｌ为导ｈ．施加约束：直径为２０的内圆周节点施加径向约束程，即螺旋线绕分度圆一周后上升的距离。

和内圆面施加Ｙ向约柬、键槽的一端面施加ｘ方向的约根据已知的齿轮厚度，绘制出相应长度的分度圆螺旋束、齿轮的两端面施加ｚ方向的约束；

线。绘制基圆螺旋线或者任意圆柱面上的螺旋线方法也相ｃ．扩展模态数（３阶）、求解…；

同，只需变换为该圆柱面上的螺旋角和直径就可实现Ｉｌ。２１。（５）进入普通后处理器，列表显示结果。计算结果如下：２．３齿槽实体的形成

前３阶固有频率为：

由于渐开线斜齿轮的各轴剖面的齿槽轮廓与端面齿翱－ 籼Ｉ

ＩＮＤＥＸ０ＦＤＡＴＡＳＥＴＳ０ＮＲＥＳＵ【』１．ｓ

ＦＩＬＥ

槽轮廓相同，因此使用ＡＮｓＹＳ前处理中建模命令里的事掌宰事宰

Ｅ，【协Ｊｄｅ特征，将端面齿槽轮廓沿分度圆螺旋线进行挤压，ＳＥＴＴｌＭＥ，ＦＲＥＱ

ＩＤＡＤ吼Ｐ

ＳＵＢＳＴＥＰＣＵＭＵＩＡＴＩＶＥ

拉伸出齿槽实体。ｌ１３３０ｌｌｌｌ３应用举例

２３２５２３ｌ２２建立标准渐开线斜齿圆柱齿轮的几何模型，并分析其３

４１８５６

ｌ

３

３

前３阶固有频率。已知：齿轮的模数ｌＩｌＴＩ＝２ｍｍ，齿数ｚ＝２４，５结论

螺旋角Ｂ＝１０。，压力角ａｎ－２００其它尺寸如图４所示。．

通过简单的计算查表建立精确的渐开线，不需要懂黝ｖＢ、ｖｃ、ＡＰＤＬ等编程语言，便于理解掌握。当齿轮的基本参数变化时，可以通过修改ＡＮＳＹＳ环境下齿轮的ＬＯＧ文件，来达到参数化建模的效果，从而大大的提高了齿轮的

黝

建模效率和分析精度。

参考文献

加

图４齿轮平面图

【ｌ】孙恒主编．机械原理．北京：高等教育出版社，１９９０．

根据上述方法完成齿轮的三维建模…：【２】徐．灏丰编．机械设计手册３【Ｍ１．北京：机械工业出版社，１９９１．ｆ３】任重编著．ＡＮｓＹＳ实用分析教程．北京：北京大学出版社，

（１）选择单元为ｓｏｕＤ９５；

２（ｍ．

（２）定义材料属性：弹性模量Ｅ＝２×ｌＯＩｌＮ，ｍ２，泊松比

［４】张朝晖主编．ＡＮｓＹｓ８．０结构分析及实例解析．北京：机械工业

Ｕ卸．３。密度ｐ＝７８００

ｋｇ／ｍ３；

出版社，２００５．

．

（３）建模并进行网格划分：齿槽面沿分度圆螺旋线挤出齿槽体（见图５），生成三维齿轮模型并进行智能网格划Ｔｈｅ

Ｓｔｕｄｙ０ｆ

ＩＩｌＶｏｌＩ咖ＨｅＩｉｃａｌＱ射３ＤＭｏｄｅＩｉ呜

’ｒ∞ｈｎｏＩｏｇ，，ａｎｄＭｏｄａＩＡ面吼ｌｙｓｉｓＢａｓｅｄ

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分（见图６）；

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圈５齿槽体

图６三维网格划分模型

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（上接第“页）

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【４１马永占．机械加工工艺设计实用手册．航空工业出版社．２００３Ｗｈ舳ｉｔ

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【５１王志平．数控编程与操作．北京高等教育出版社．２００３．ｐＦｏ（，ｅｓ８

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【６Ｊ李真峰．数控加工工艺．上海交通出版社．２００４．

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浅谈梯形螺纹在数控车床上的宏程序加工

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：

张绍杰， 马汉伟， ZHANG Shaojie， MA Hanwei郑州煤炭技师学院,新郑,451150

现代制造技术与装备

MODERN MANUFACTURING TECHNOLOGY AND EQUIPMENT2011(2)

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