扎刀论文分层切削法论文：分层切削法车削梯形螺纹在数控车床中的应用.doc

扎刀论文分层切削法论文：分层切削法车削梯形螺纹在数控车床中的应用摘 要 本文对梯形螺纹加工时，采用分层切削法进刀的优越性进行了详细的分析，并就数控车床中应用分层切削法车削梯形螺纹时，编程指令的应用和宏程序编程方法进行了详细的阐述。关键词 扎刀 分层切削法 三面切削 宏程序前言梯形螺纹的螺距大、切入深，粗车中容易出现扎刀现象，而且，因切削力大、切削热高、刀具散热条件差，限制了切削速度，加工效率也不高。因此，梯形螺纹的粗加工是车削加工中一个较难的课题。分层切削法能有效的解决传统加工方法存在的不足，避免了因排屑不畅引起的扎刀现象和提高了加工功效；但在数控车床中应用分层切削法，编程繁琐、易出错。本人通过在实践中不断尝试和探索，使用宏指令编程，实现了在数控车床中实施分层切削法车削梯形螺纹。现将其方法阐述如下，以求得大家的指正与共识。一、梯形螺纹传统的粗加工方法1.1 切直槽法此方法粗车时先用矩形螺纹车刀采用直进法车出螺旋直槽，然后用梯形螺纹精车刀车两侧。如图2.1所示。此方法在切螺旋直槽时，所用的刀具类似于切槽刀，而切槽刀本身就存在刀头强度差、排屑困难的缺陷；而且，由于在螺纹加工中螺纹升角的存在，螺纹旋向一侧的刃磨后角应等于工作后角加上螺纹升角（）。即。=（35）+ 这样一来，刀头强度就更差了，在加工中极易出现扎刀现象，导致刀头折短、工件弯曲变形甚至报废。要避免扎刀，只能减小吃刀深度，这样一来，进刀次数增多，而且，切完直槽后还要用梯形螺纹或蜗杆精车刀去除两侧余量，所以，加工效率很低。图1.1 切直槽法1.2 左右切削法此方法在横向进刀时，同时进行左右少量进刀（又称赶刀），以避免三个切削刃同时参与切削，如图1.2.1a所示。此方法加工时，既有横向进刀又有纵向赶刀，车刀对牙侧必须重复切削，切削面积较大（如图1.2.2b所示），因而，加工中切削力较大、切削热高、排屑困难。加工时对纵向赶刀量不好控制，赶刀量太大，切削面积更大，会因切削力过大而扎刀；赶刀量太小，容易造成三面切削，此时切削面积最大（如图1.2.3c所示），而且排屑困难，更加容易扎刀。此方法对操作者的素质有较高的要求。1.3 分层切削法分层切削法是将加工余量均匀的分为若干层，加工完第一刀后，向左或向右赶刀，先将第一层的余量全部去除后，再用相同方法去除第二层余量，如此由外至内逐层去除余量。（如图1.3.1所示）图1.3.1分层切削法1.3.1加工原理从进刀方法看，分层切削法在整个切削过程中，除每一层的第一刀是三面切削外，其余各刀都避免了三面切削。也就是说，每一层的第一刀的切削力是最大的，而且每一层的切削深度是相同的，那么，只要第一层的第一刀不扎刀，后面的加工就不可能再扎刀了。由此可见，此方法能最大限度地避免三面切削，减小刀具的切削面积从而减小切削力。在加工时只需根据机床、工件和刀具的刚性，合理选择切削参数，就可以完全避免扎刀现象的发生了。1.3.2关键技术图1.3.2 进层切削让刀量分层切削法加工中，当上一层切削完进入下一层第一刀切削时，如果采用直进法，刀具对上层切出的牙侧会重复切削，切削面积增大，切削力增加，容易造成扎刀；同时螺纹中径减小，会造成工件报废。因此，在进层切削时刀具必须在轴向有一定的让刀量；同理，每层切削的最后一刀也需要让刀。这也是分层切削法的关键所在。如图1.3.2所示，从第一层进刀至第二层时，刀尖需从a点进至b点，轴向让刀量z=每层切削深度tan（牙型半角）加工梯形螺纹时，牙型角=30，若每层切削深度ap=0.5 mm则：z=0.5tan15=0.134 mm二、数控车床分层切削梯形螺纹2.1数控车床常用的螺纹加工指令在数控车床中，加工指令的加工轨迹是系统预设好具有一定规律的，不能人为的改变；因而，在数控车床中要采用分层切削法是具有一定的难度的。数控车常用的螺纹加工指令有g32、g92和g76三种，其中单一螺纹加工指令g32和单一螺纹固定循环指令g92都是采用的直进法，在加工梯形螺纹时刀具一定会形成三面切削，而造成扎刀；复合螺纹循环指令g76采用的是斜进法，可以有效的避免三面切削，但是其参与加工的一侧刀刃在加工中的切削面积很大，因此，也无法避免因切削力过大而造成的扎刀。如果要使用g32和g92指令进行分层切削的程序编写，因为每车一刀，刀具必须进行一次轴向偏移加宽螺旋槽，所以每加工一刀后，必须将螺纹切削的起始点或循环起点从新设定。这样，加工程序就会变得非常繁琐，程序编写复杂、易出错。而g76指令应用于分层切削时，需要按所分的加工层数，使用若干次g76指令，而且，每执行完一次后，需要使用g92指令对螺旋槽进行加宽后，才能进行下一层的加工，编程也很麻烦，编程时也容易出错。2.2宏指令应用分层切削梯形螺纹数控车床中应用分层切削法加工梯形螺纹，必须抓住两个要点：其一，每进一层切削时，切削终点的x坐标递增了一个进刀深度；其二，每层切削中，每一刀加工的循环起点在z轴向偏移了一定的距离。而每层的进刀深度与每层的让刀量以及牙形半角之间是存在一定数学关系的。我们可以利用这个特点，应用宏指令对变量进行设定和赋值，以进刀深度为自变量、以螺旋槽每层两侧轴向定位为因变量，来实现分层切削加工。2.3程序下面以fanuc 0i matetc系统为例，如图2.3所示梯形螺纹的加工程序如下：图2.3 梯形螺纹1、相关计算牙底宽w=0.366p-0.536ac=1.928mm （查表得ac=0.5mm）牙型高h3=0.5p+ac=0.56+0.5=3.5mm牙槽顶宽v=w+2h3tan(/2)=1.928+23.5tan15=3.804mm设刀头宽刃磨为1.2mm；切削深度ap=0.5mm。2、编程o0001;m03s300t0101; 启动主轴,转速300r/min,换梯形螺纹车刀；m08; 开启冷却液；goox50z20;指定加工起始点；#1=36; 螺纹公称直径36mm；#2=1;第一层进刀直径1mm；#3=1.2;刀头宽1.2mm；#4=3.804;牙槽宽3.804mm；n10#5=#1-#2; 每层进刀后直径；#6=#2/2*tan15; 每层进刀轴向让刀量0.134mm；#7=#4-#3-#6; 牙槽每层需加宽的尺寸；g00x40z10+#6+0.1; 每层左侧第一刀起点并留轴向余量0.1mm；g92x#5z-56f6; 车削牙槽左侧第一刀；n20#6=#6+0.8;每刀轴向加宽0.8mm;if#6ge#7then#6=#7; 加宽量牙槽宽时，加宽量=牙槽宽；g00x40z10+#6-0.1;从左至右加宽至终点并留轴向余量0.1mm；g92x#5z-56f6; 车削牙槽右侧；if#6lt#7goto20; 加宽量牙槽宽时，转移至n20语句循环；#2=#2+1; 每层进刀1mm；if#2le7goto10; 总进刀量7mm时，转移至n10语句循环；g00x40z10+3.5*tan15+0.05; 半精车牙槽左侧留0.05mm余量；g92x#5z-56f6;g00x40z10+3.5*tan15;精车牙槽左侧；g92x#5z-56f6;g00x40z10+#7-0.05;半精车牙槽右侧留0.05mm余量；g92x#5z-56f6;g00x40z10+#7; 精车牙槽右侧；g92x#5z-56f6;g00x100z100m9; 退刀，冷却液关；m05;主轴停；m30;程序结束；程序中#1、#2、#3、#4各变量，可根据梯形螺纹的具体尺寸、进刀深度及刀头宽度，合理赋值；左右牙槽侧面余量和精车次数及精车量，可根据加工中的螺纹中径尺寸和表面粗糙度等因素的实际情况，进行合理调整。三、结束语在数控车床中运用宏指令编程分层切削梯形螺纹，有效地解决了梯形螺纹加工过程中易扎刀的问题，同时简化了编程和计算过程；在生产和竞赛中，能安全、高效、高品质的