螺旋往复槽的宏程序编程与加工

1、螺旋往复槽的宏程序编程与加工2009-06-14 12:48:24作者：长春职业技术学院 王敬艳 来源：智造网一助力中国制造业创新 一这是一篇应用宏程序加工的实际应用文章。作者从加工的原理、方法及工艺参数设置等方面进行了较为详细的介绍，并给出了加工程序。 文中所介绍的加工及编程方法有一定的实用价值。对于螺旋槽零件的加工，可以在四轴加工中心上，用A轴和X轴的联动进行铳削。在如图1所示的螺旋往复槽筒零件中，其两段旋向相反的螺旋槽可以用上述方法加工，但两段螺旋槽连接处的圆弧部分，却是加工的难点。这里介绍一种用宏程序编程的方法，可以巧妙的解决这个难题，编写的加工程序简短，而且加工精度也很高。图1螺旋往

2、复槽筒图1所示中的螺旋往复槽筒零件， 材料为38CrMoAI。该零件上需要加工出往复螺旋槽，槽与滑块配合，当螺旋往复槽筒旋转时，滑块产生左右往复运动。 两条螺旋槽连接处用圆弧连接。为了便于说明问题，我们以加工宽5mm的一条螺旋往复槽为例，零件图如图2所示。图2螺旋往复槽筒零件图我们以槽底直径 0 50mm的圆为基圆，然后沿两条螺旋线交叉处的素线（图中所示圆柱面的背面中线）展开，如图3所示。基圆直径为 50mm，展开后对应的 Y轴长度为157mm，即基圆周长。以中心 O为起刀点，铳刀旋转，在 Z轴方向（机床主轴的上下方向）向工件进给1nAflDlLTi02Oi/A/VI：7TXDOjidnovc

3、* = 720-乂兰= 692.8半mm，切进工件。然后 A轴正方向旋转进给，同时铳刀向X正方向作进给运动（向右进给）,开始加工螺旋槽。图3螺旋往复槽筒零件展开图周360°时，铳刀在X轴方向进给一个螺距 62mm。这样工件旋从 O点转到A点（螺旋线的终点亦即圆弧的起点），如果已知角/ AO1B=54.32，则A点的A轴坐标值为:螺旋槽的螺距为62mm , A轴、X轴的进给速度和坐标值的计算方法为:当A轴旋转如果不知道/ AO1B的角度，而是知道 A点对应于Y轴的坐标：Yn=66.69mm，如图3360"0 X 66.69344x50= 152.84°所示，Y轴坐标

4、转换为A轴坐标的计算方法如下:12UU99.377那么从0点至A点的角度值为:A=360+180+152.84=692.84°因此，A点的X轴和A轴坐标为：A(X124.434,A692.84)，即当A轴旋转了 692.84 °, X 轴正向移动了 124.434 mm。当A轴连续旋转，按同样方法，得到其他点的坐标:B(X124.434,A747.16)，C(X-124.434,A2132.84)，D(X-124.434,A2187.16)。这样旋转整8周即2880°回到O点，完成一个深1mm的螺旋往复槽的加工。可以利 用子程序的方法，调用子程序4次，即可加工出

5、4mm深的槽。F面介绍圆弧段宏程序的编程方法。如图4所示，A点至B点为半径为27.7mm的一段圆弧，P为圆弧上任意一点，角度0(顺时针方向为负，逆时针方向为正 )。那么P点的参数方程为:X =+ / cos 0图4圆的参数方程及建模根据图中可知Yn=rsin0，将转换为A轴坐标值：由于(360 v 360冲.。An =xn =X)n = 2.292 x 7*Sint7ttxD 3.14x50所以p点的参数方程为:x - 99377 + r cos 3在华中数控系统的宏程序中,三角函数的角度要用弧度表示,因此，角度B值转换为弧v = 720+ 2*292 x 厂 sin B71度为:机床采用附加

6、第四轴（A轴）的立式铳床或立式加工中心，数控系统为华中（HNC 21/22M）系统。零件右端用 A轴上的自动定心三爪卡盘夹紧，左端用顶尖顶紧。以工件外表面中心点为X、Y、Z原点，建立工件坐标系G55。采用直径为 $ 5 mm的键槽铳刀，槽深为 4mm。设置参数：#1= 27.7，圆弧半径；#2=-27.16 °圆弧起始角度；#3=27.16 °圆弧终止角度。加工程序如下：主程序01000%1001G40 G49 G94;（初始化）G90 G55;绝对值编程，设定 G55坐标系）G00 A10;（A轴快速回位）G91 G28 A0;（A 轴回零）G90 GOO X0 Y0;（

7、X、Y至工件坐标原点 O点）M03 S1000;（主轴旋转）G43 GOO Z50 H1;（长度补偿，Z向至工件上表面 50高）M08;（切削液开）GOO Z10;（快速下刀）G01 ZO F1OO ;（下刀至工件上表面 ）M98 P1OO2 L4 ;（调用子程序）G9O GOO Z5O MO9;（快速提刀，切削液关）G49;（取消刀具长度补偿）MO5;（主轴停止）MO2;（程序结束子程序%1OO2G91 GO1 Z-1 F1OO;（下刀吃深 1mm）G9O GO1 X124.434 A692.84 F1OO ;（加工从 OA 螺旋线）#1=27.7;（圆弧半径）#2=-27.16;（圆弧初始

8、角）#3=27.16;（圆弧终止角）WHILE #2 LT #3;（循环语句）#4=99.377+#1*COS#2*PI/18O;（P 点的 X 轴坐标值）#5=720+2.292*#1*SIN#2*PI/180;（P 点的 A 轴坐标值）G01 X#4 A#5 F100;（拟合右圆弧曲线）#2=#2+0.1;（变量增加 0.1 °ENDW ;（循环指令结束）G01 X124.434 A747.16 ;（到 B 点）G01 X-124.434 A2132.84;（加工从 BC 螺旋线）#11= 27.7;（圆弧半径）#12=-27.16;（圆弧初始角）#13=27.16;（圆弧终止角

9、）WHILE #12 LT #13;（循环语句）#14=-99.377-#11*COS#12*PI/180;（左端圆弧上任意一点的X坐标值）#15=2160+2.292*#11*SIN#12*PI/180;（ 左端圆弧上任意一点的A 坐标值）G01 X#14 A#15 F100;（拟合左圆弧曲线）#12=#12+0.1;（变量增加 0.1）ENDW;（循环语句结束）G01 X-124.434 A2187.16;（到 D 点）G01 X0 A2880;（加工从DO螺旋线（循环一周完成）G91 GOO Z20;（提刀 20）G90 G00 A10;（A轴快速移动）G91 G28 A0;（A 轴回零

10、）G91 G00 Z-10 ;（快速下刀 10mm）G01 Z-10 F100;（G01下刀10mm，至已加工表面）M99;（子程序结束）在子程序中，由于华中系统A轴的最大值为9999，所以每当完成一个工作循环后（A轴进给2880°,使A轴回零，这样即使调用子程序多次，A轴的数值也不会超过最大限制值，并且每次回零，还可以消除误差，提高加工精度。多线矩形螺纹的加工方法浅谈时间：2009-04-14 05:09:28 来源： 作者：秦琪1徐荷莲2对于螺距精度要求不高的多线矩形螺纹我们可以考虑在普通车床 上完成，但螺纹精度较高时，则必须要在数控车床上来实现。数控机床 除了具备加工精度高的特

11、点外，还有生产效率高、产品质量稳定、适合 复杂形面加工等特点。随着数控技术的发展，原来的普通机械加工工序 越来越多的被数控加工所代替。多线螺纹具有在轴向和圆周上等距分布的特点。在普通车床上加工多线螺纹，常采用轴向分线法和圆周分线法轴向分线法是指当第一条螺旋线加工完毕后，丝杠螺母保持接通， 将刀架纵向前移（或后移）一个螺距后加工第二条螺旋线、第三条螺旋 线对于一般精度的多线螺纹常采用此法。普通车床加工时主要是利 用小滑板刻度确定直线移动量。该方 法缺点主要体现在：一是 小滑板刻 度的准确性和小滑板丝杠间隙的影响；再者就是当螺距并非刻度对应移 动量的整数倍时所存在的主观估计误差。因而对于一般精度的

12、单件加工 比较适合，而且在加工前的准备工作也比较费事。精度 要求不高，单件 工件的加工，这种方法的主要缺点是在分线过程中操作者是人为去分刀 的，所以 难免会产生分线误差，在利用百分表和量块分线法中，虽然其 分线精度能好一些，但是其准备工作繁琐，加工效率低，在复杂时容易 产生错误。圆周分线法在普通车床上加工时，主要是指车好一条螺旋线后，脱 开主轴与丝杠之间的传动联系，使主轴旋转一个角度a （ a = 360 ° /线 数）然后再恢复主轴与丝杠之间的传动联系，在进行下一个螺旋线的车 削。具体加工的办法有，利用三爪自定心卡盘，四爪单动卡盘分线，以 及利用交换齿轮分线和用多孔拨盘分线法。三爪

13、自定心卡盘只适合三头 螺纹的分线，四爪单动卡盘适合双线和四头螺纹的分线，而交 换齿轮分 线法只有当车床交换齿轮齿数是螺纹线数的的整数倍时才可以。所以说 这两种方法都有其局限性，而且 其分线精度不高。多孔拨盘分线法虽然 其加工精度和加工性能比前面两种方法较好，但其需要购买多孔拨盘， 而且准备工作多，加工效率低。加工成本高。以上是采用加工多线螺纹的方法，其加 工过程均比较麻烦，而且主 轴转速又受到螺纹导称的限制，其切 削速度无法得到提高，加之螺纹在 分线过程中容易出现误差，使车 出的多线螺纹的螺距不相等，则会 直接 影响到内外螺纹之间的配合性能，增加不必要的磨损，降低其使用寿命。多线矩形螺纹在数控

14、车床上的加工，虽然其加工原理相同，都是采 用轴向分线法和圆周分线法。但是数控机床是通过程序指令确定加工过 程，可以快速动作准确定位，而且其主轴转速可以比普通机床提高3-5 倍，实行高速螺纹切削，从而提高了加工效率，消除了普通机床上切削 效率低的难题。数控 机床又具有准确定位径向分头的功能，无论是采用 轴向分线法还是圆周分线法，数控机都床会在程序的控制下实现准确分 线，尽而僻免了普通机床分头不准确的问题。也省去了在普通机床上加 工所需的繁琐的辅助工具。通过比较可知数控车床在加工多线螺纹时比 普通车床效率高出5-10倍，同时也减轻了操作者的劳动强度。降低了生产成本，提高了生产量，而且即使复杂的多线

15、螺纹也不容易出现错误。 此外，还可以通过编制程序实现粗，精加工的一次完成。可见，采用数 控机床多线螺纹是普通机床所无法超越的。通过数控机床加工多线螺纹，不管是生产效率还是加工精度都要好 于普通机床的加工。对于 中小批量多线螺纹的加工，数控 机床当是首选 设备。名称代号计算公式及参数值/mm牙顶间隙ac0.25、0.5、1大径d公称直径中径d2d2=d-0.5P小径d3d3=d-2h3牙高h3h3=0.5P+ac牙顶宽aa=0.366P牙槽底宽ww=0.366P-0.536螺纹牙型角M值计算公式量针直径(dD)300梯形螺纹M=d2+4.864dD-1.866P最大值最佳值最小值0.656P0.

16、518P0.486P图4 4髯件图图4/5实悚图,序号程012032O0O0机床系统FANUC0i名称夹具三爪自定心卡盘号图图4.4操G功能T刀作工步内容具/、转速S进给量背吃刀量号序r/minmm/rmm1粗车零件外轮廓G711T0106000.21.52精车零件外轮廓G701T0109000.10.33切槽?26mnK 10mmG942T0203000.050.24加工梯形螺纹G76T03200035检测、校核11名称代号计算值/mm隙牙顶间ac0.5大径dd=38中径d2d2=d-0.5P=34-0.5P=31小径d3d3=d-2h3=34-7=27牙高h3h3=0.5P+ac=3.5牙

17、顶宽aa=0.366P=2.196宽牙槽底ww=0.366P-0.536ac=1.928序号程序注解02002 ；N1J外圆加工T0101;选一号刀、建立坐标系G00 G97 G99 M03 S600 F0.2;Z2.;X42.;快速到起刀点G71 U1.5 R0.5;G71 P10 Q20 U0.3;外圆粗车循环调用N10G00 X25.;G01 Z0. F0.1;到加工起点X33.8 C2.;倒C2的角Z-35.;X38. C1.;倒C1的角W5.;N20G00 X42.;外圆粗车循环结束X100.;Z100.;快退到换刀点G00 M03 S900;精加工转速900r/minZ2.;X42.;快速到起刀点G70 P10 Q20;外圆精车循环调用G00 X100.;Z100.;快退到换刀点M05;主轴暂停