数控车床螺纹加工编程指令的应用

1、数控车床螺纹加工编程指令的应用济宁职业技术学院 （ 山东 ） 张玉香在目前的FANUC 和广州数控系统的车床上，加工螺纹一般可采用3 种方法：G32 直进式切削方法、G92直进式固定循环切削方法和G76 斜进式复合固定循环切削方法。由于它们的切削方式和编程方法不同，造成的加工误差也不同，在操作使用时需仔细分析，以便加工出高精度的零件。1.编程方法（1）G32 直进式螺纹切削方法指令格式：图1G32直进式螺纹切削方法指令格式：G32 X（U ）_ Z（W ）_ F_ ；该指令用于车削圆柱螺纹、圆锥螺纹、端面螺纹。其编程方法与G01 相似，如图1所示。使用说明：式中 （X ，Z ）和 （U ，W

2、）为螺纹的终点坐标，即图1 中B 点的坐标值；F 后的数值为导程 （ 单线时为螺距） 。当=0 时，作直螺纹加工，编程格式为G32 Z_F_或G32 W_F_ ；当45 时加工锥螺纹，螺距以Z轴方向的值指定；当45 时螺距以X 轴方向的值指定；当=90 时，加工端面螺纹，编程格式为G32 X_ F_或G32 U_ F_ 。 螺纹切削中进给速度倍率开关无效，进给速度被限制在100% ；螺纹切削中不能停止进给，一旦停止进给切深便急剧增加，非常危险。因此，进给暂停在螺纹加工中无效。在螺纹切削程序段后的第一个非螺纹切削程序段期间，按进给暂停键时刀具在非螺纹切削程序段停止。主轴功能的确定。在编写螺纹加工

3、程序时，只能使用主轴恒转速控制功能 （ 程序中编入G97 ） ，由于进给速度的最大值和最小值系统参数已设定，在加工螺纹时为了避免进给速度超出系统设定范围，所以主轴转速不宜太高，一般用如下公式计算：（ 取 ）且从粗加工到精加工，主轴转速必须保持恒定。否则，螺距将发生变化，会出现乱牙。螺纹起点和终点轴向尺寸的确定。螺纹加工时应注意在有效螺纹长度的两端留出足够的升速段和降速段 ，以剔除两端因进给伺服电动机变速而产生的不符合要求的螺纹段，通常：=（23 ）螺距=（12 ）螺距螺纹起点和终点径向尺寸的确定。编制螺纹加工程序时，必须对相关的尺寸进行计算。如螺纹大径、小径、牙高、切削次数和每次的背吃刀量等等

4、。a. 螺纹大、小径和牙高的计算。螺纹加工中的编程大径应根据螺纹尺寸标注和公差要求进行计算，并通过车削外圆来保证。一般精度要求的螺纹可按下面经验公式计算：d大=d1-0.1Pd小=d1-1.3PH牙高= （d大-d 小） ，其中d1 为基本直径；P 为螺距 （ 注意多线螺纹不要错用导程计算） 。b. 对于牙型较深，螺距较大的螺纹，可采用多次进刀分层切削，每次背吃刀量用螺纹深度减去精加工余量所得之差按递减规律分配，G32 进刀方式如图 2所示。根据常用螺距和牙型高度可参考常用米制、英寸制螺纹切削的进给次数与背吃刀量表确定进刀次数和每次进给的背吃刀量。由于加工螺纹时两侧刃同时工作，切削力较大，而且

5、排屑困难，因此在切削时，两切削刃容易磨损。切削螺距较大的螺纹时，由于背吃刀量较大，切削刃磨损较快，从而造成螺纹中径产生误差。但是其加工的牙型精度较高，因此，适合加工空刀槽较窄和无空刀槽的螺纹加工，一般多用于小螺距螺纹加工。（2）G92 直进式固定循环切削方法编程格式：G92 X（U ）_ Z（W ）_ （R_ ）F_ ；该指令用于螺纹的加工，其加工路线如图3 所示，按照 “ 切入 1（R ） 螺纹切削2 （F ） 退刀3 （R ）返回 4（R） ” 4个动作作为一个循环。 使用说明：式中 （X ，Z ）和 （ U，W ）为单次切削循环终点的坐标；F 后的数值为螺纹导程 （ 单线螺纹为螺距） 。

6、R为被加工锥螺纹两端外径差的1/2 ，即表示单边锥度差值。加工圆柱螺纹时R=0 ，省略不写；加工圆锥螺纹时 ，且有正负，当 “ 切削起点”的径向坐标值小于 “ 螺纹终点”的径向坐标值时, R取负值；反之为正。本指令实质是单一固定循环加工螺纹，加工过程中，刀具先沿X 轴进刀至X （U ）坐标；第二步沿Z 轴 切削螺纹，当到达某一位置时，接受到从机床来的信号，启动螺纹倒角，沿45方向退刀，如图4 所示，到达Z 坐标；第三步刀具沿 轴退刀至 初始坐标；第四步沿 轴退刀至 初始坐标，单次结束。从G92 走刀路线可以看出此命令在切削螺纹退刀时由于伺服电动机减速延时作用，使AB 线段沿着与轴线的夹角小于或

7、等于45方向退至螺纹规定长度再直线退刀。所以在加工退刀槽较窄或无退刀槽的螺纹时，经常出现最后一个牙不到尺寸就退刀的现象，因而，在使用G92 命令时要注意这个问题。这个问题可以通过修改机床参数或修整刀具的方法来弥补。另外，在实际加工中，机床主轴转速对螺纹倒角影响较大：转速越高，AB 段的夹角越小，也就是越提前退刀。因此，在加工空刀槽较窄或无空刀槽的螺纹中使用G92 时，必须特别注意退刀时刀具不要与工件碰撞。（3）G76 斜进式复合固定循环切削方法指令格式：G76 P（m ）（r）（）Q （d min ） R（d） ；G76 X（U ）Z （W ）R （i）P （k）Q （d ）F （f） ；该螺

8、纹亦用于螺纹加工，它将多次G92 循环动作复合成了以上两句指令段，便可连续地完成螺纹的粗加工和精加工。其走刀路线如图5 所示。使用说明：螺纹车削复合循环参数意义如下：X（U ）Z （W ） 螺纹终点坐标M 精加工重复次数r 倒角量 刀尖角 （ 牙型角，注意：该角度只能选用厂家定义的角度，该角度将影响到螺纹的螺旋槽的宽度）d min 最小切入量d 精加工余量i 螺纹部分半径之差，即螺纹切削起始点与切削终点的半径差 （ 加工圆柱螺纹时，i=0 。加工圆锥螺纹时，当X 向切削起始点坐标小于切削终点坐标时，i 为负，反之为正）k 螺牙的高度 （X 轴方向的半径值）d 第一次切入量（X 轴方向的半径值）

9、f 螺纹导程 （ 单头螺纹为螺距）按照车螺纹的规律，每次吃刀时的切削面积应尽可能保持均衡的趋势，因此，本循环设定相邻两次的背吃刀量按公式 （dn-dn-1 ）逐步递减， 为参数设定的第一次背吃刀量。 G76斜进式切削方法，进刀方式如图5 所示。由于为单侧刃加工，加工切削刃容易损伤和磨损，使加工的螺纹面不直，刀尖角发生变化，而造成牙型精度较差。但由于其为单侧刃工作，刀具负载较小，排屑容易，并且背吃刀量为递减式。因此，此加工方法一般适用于大螺距螺纹加工。2.应用举例例1试编写如图6 所示工件的螺纹加工程序，分别采用螺纹加工基本指令G32 、固定循环G92 和复合固定循环指令G76 编写。由GB19

10、7 1981 知，该螺纹尺寸为30 mm ，因此编程大径取为29.7 mm ，在车外圆时保证。从标准中查表1 可得牙深取1.3mm ，分5 次进刀，背吃刀量 （ 直径值）分别为0.9mm 、0.6mm 、0.6mm、0.4mm 和0.1mm 。取1=5mm ，2=2mm 。其加工程序如下：（1）用螺纹基本指令G32 编程O0022；G00 G99 G97 M03 S500 F0.3； T0101； （ 螺纹刀）X32.0 Z5.0；G00 X29.1；G32 Z-56.0 F2.0；G00 X32.0;Z5.0； （ 第1 次切削）G00 X28.5；G32 Z-56.0 F2.0；G00 X

11、32.0；Z5.0； （ 第2 次切削）G00 X27.9；G32 Z-56.0 F2.0；G00 X32.0；Z5.0； （ 第3 次切削）G00 X27.5；G32 Z-56.0 F2.0；G00 X32.0；Z5.0； （ 第4 次切削）G00 X27.4；G32 Z-56.0 F2.0；G00 X32.0；Z5.0； （ 第5 次切削）X100.0 Z100.0；M05；M30;（2）用螺纹固定循环指令G92 编程O0033；G00 G99 G97 M03 S500 F0.3;T0101； （ 螺纹刀）X32.0 Z5.0；G92 X29.1 Z-56.0 F2.0； （ 第1 次循环

12、）X28.5； （ 第2 次循环）X27.9； （ 第3 次循环）X27.5； （ 第4 次循环）X27.4； （ 第5 次循环）G00 X100.0 Z200.0；M05；M30；（3）用复合螺纹切削循环指令G76 编程O0044；G00 G99 G97 M03 S500 F0.3;T0101； （ 螺纹刀）X32.0 Z5.0；G76 P031260 Q0.1 R0.1；G76 X27.4 Z-56.0 R0 P1.3 Q0.9 F2.0；G00 X100. Z200.；M05；M30；例2 试编写如图7所示工件的螺纹加工程序，分别采用螺纹加工基本指令G32 、固定循环指令G92 和复合固

13、定循环指令G76编写。其加工程序如下：（1）用螺纹加工基本指令G32 编程O0111；G00 G99 G97 M03 S500 F0.3； （ 螺纹刀）T0101；X32.0 Z5.0；G00 X14.1；G32 X29.1Z-42.0 F0.2；G00 X32.0;Z5.0； （ 第1 次切削）G00 X12.9；G32 X27.9 Z-42.0 F0.2；G00 X32.0；Z5.0; （ 第2 次切削）G00X12.9；G32 X27.9 Z-42.0 F2.0；G00 X32.0； Z5.0； （ 第3 次切削）G00 X12.5；G32 X27.5 Z-42.0 F2.0；G00 X

14、32.0;Z5.0； （ 第4 次切削）G00 X12.4；G32 X27.4 Z-42.0 F2.0；G00 X32.0；Z5.0； （ 第5 次切削）X100.0 Z200.0；M05;M30；（2）用螺纹简单循环指令G92 编程O0222；G00 G99 G97 M03 S500 F0.3； （ 螺纹刀）T0101；X32.0 Z5.0;G92 X29.1 Z-42.0 R7.5 F2.0； （ 第1 次循环）X28.5； （ 第2 次循环）X27.9； （ 第3 次循环）X27.5； （ 第4 次循环）X27.4； （ 第5 次循环）G00 X100.0 Z200.0；M05；M30；

15、（3）用复合螺纹切削循环指令G76 编程O0333；G00 G99 G97 M03 S500 F0.3;T0101； （ 螺纹刀）X32.0 Z5.0；G76 P03 12 60 Q0.1 R0.1；G76 X27.4Z-42.0 R7.5P1.3 Q0.9 F2.0；G00 X100.0 Z200.0；M05；M30；3.加工精度分析及相关指令应用G92螺纹切削循环采用直进式进刀方式，由于刀具两侧刃同时切削工件，切削力较大，而且排屑困难，因此在切削时，两切削刃容易磨损。在切削螺距较大的螺纹时，由于背吃刀量较大，切削刃磨损较快，从而造成螺纹中径产生误差。但由于其加工的牙型精度较高，因此一般多用

16、于小螺距高精度螺纹的加工。由于其刀具移动切削均靠编程来完成，所以加工程序较长。由于切削刃在加工中易磨损，因此在加工中要经常测量。G76螺纹切削循环采用斜进式进刀方式，由于单侧切削刃切削工件，切削刃容易损伤和磨损，使加工的螺纹面不直，刀尖角发生变化，而造成牙型精度较差。但由于其为单侧刃工作，刀具负载较小，排屑容易，并且背吃刀量为递减式，因此，此加工方法一般适用于大螺距低精度螺纹的加工。此加工方法排屑容易，切削刃加工工况较好，在螺纹精度要求不高的情况下，此加工方法更为简捷方便。如果需加工高精度、大螺距的螺纹，则可采用G32 或G92 与G76 混用的办法，即先用G76进行螺纹粗加工，再用G92 或G32 进行精加工。需要注意的是粗精加工时的起刀点要相同，以防止螺纹