数控车床编程与操作（FANUC系统）第七章　螺纹加工

第七章螺纹加工417第二节变螺距螺纹加工第一节等螺距螺纹加工第三节梯形螺纹加工第四节多线螺纹加工第一节等螺距螺纹加工419在各种机械产品中，带有螺纹的零件应用广泛。因此，在数控车削加工中经常会遇到各种带有螺纹的零件。车削螺纹是常用的螺纹加工方法，也是数控加工的基本技能之一。如图所示为典型的螺纹类零件。本章主要介绍螺纹加工的特点、工艺的确定、指令的应用、程序的编制以及加工质量的分析等。420421螺纹类零件a）外螺纹

b)内螺纹一、螺纹加工螺纹加工是数控车床常见的加工任务，螺纹加工实际上是由刀具的直线运动和主轴按预先输入的比例转速同时运动而完成的。如图所示，按规格及用途不同，螺纹分为普通螺纹（牙型角为60°）、英制螺纹（牙型角为55°）和管螺纹（牙型角为55°）。螺纹按牙型不同分为三角形螺纹、梯形螺纹、矩形螺纹等，如图所示。按螺纹在零件上的形状和位置不同分为圆柱螺纹、锥面螺纹、端面螺纹等。422423常用螺纹的分类a)普通螺纹b)英制螺纹c)管螺纹1—内螺纹2—外螺纹424常用螺纹牙型的分类a)三角形螺纹b)梯形螺纹c)矩形螺纹1—螺母2—螺栓1.螺纹零件的装夹在螺纹切削过程中，无论采用哪种进刀方式，螺纹切削刀具经常有两个或者两个以上的切削刃同时参与切削。与槽加工相似，螺纹加工同样会产生较大的径向切削力，容易使工件产生松动。因此，装夹螺纹类零件时建议采用软卡爪且增大夹持面或者一夹一顶的装夹方式，以保证在螺纹切削过程中不会出现因工件松动而导致螺纹乱牙、工件报废的现象。4252.刀具选择与进刀方式通常螺纹刀具切削部分的材料分为硬质合金和高速钢两类。刀具分为整体式、焊接式和机械夹固式三种类型。用数控车床车削普通螺纹时一般选用精密级机夹可转位不重磨螺纹车刀，这种螺纹车刀要根据螺纹的螺距选择刀片的型号，每种规格的刀片只能加工一个固定的螺距。对于其他牙型的螺纹刀具，可根据需要到刀具生产厂家订货或者自行刃磨。426427数控螺纹车刀及加工的零件a）外螺纹车刀及零件b)内螺纹车刀及零件螺纹加工的进刀方式主要有直进法、左右切削法和斜进法三种，如图所示。428螺纹加工的进刀方式a)直进法b）左右切削法c)斜进法3.切削用量的选择（1）背吃刀量的选择在螺纹加工中，背吃刀量ap等于螺纹车刀切入工件表面的深度。如果其他切削刃同时参与切削，背吃刀量ap应为各切削刃切入深度之和。由此可以看出，随着螺纹车刀的每次切入，背吃刀量在逐步增大。受螺纹牙型截面大小和深度的影响，车削螺纹时的背吃刀量可能是非常大的，要合理选择螺纹加工时的切削用量，必须合理选择切削速度和进给量。车削螺纹时的进给量相当于加工中的每次切深。429（2）转速的选择1）主轴转速的影响因素。在螺纹车削过程中，主轴转速的选择受到下面几个因素的影响：①螺纹加工程序段中指令的螺距值相当于以进给量f(mm/r)表示的进给速度F。②刀具在位移过程的始末都受到伺服驱动系统升、降频率和数控装置插补运算速度的约束。③螺纹车削必须通过主轴的同步功能实现，因此需要有主轴脉冲发生器（编码器）。4302）主轴转速的确定原则。根据上述现象，螺纹加工时主轴转速的确定应遵循以下原则：①在保证生产效率和正常切削的情况下应选择较低的主轴转速。②当螺纹加工程序段中的升速进刀段(L1)和降速退刀段（L2）的长度值较大时，可选择适当高一些的主轴转速。③当编码器所规定的允许工作转速超过机床所规定的主轴额定最高转速时，则可选择较低一些的主轴转速。④车床的主轴转速将受到螺纹的螺距P（或导程）大小，驱动电动机的升、降频特性以及螺纹插补运算速度等多种因素的影响。431二、常用螺纹加工指令FANUC0i系统有关螺纹切削指令见表。432螺纹切削指令1.等螺距螺纹切削指令（G32）（1）指令书写格式G32X（U）

Z（W）

F

；X

、Z

——绝对值编程时，螺纹切削终点的工件坐标值;U

、W

——增量值编程时，螺纹切削终点相对于起点的增量坐标值；F

——轴向螺距。433（2）编程实例如图所示为外螺纹零件，试用G32指令编写加工程序并进行加工，加工程序见表。434外螺纹零件a)零件图b）三维立体图435加工程序2.螺纹切削固定循环指令（G92）（1）指令书写格式G92X（U）

Z（W）

R

F

；X

、Z

——绝对值编程时，螺纹切削终点的坐标值;U

、W

——增量值编程时，螺纹切削终点相对于起点的增量坐标值；R

——加工圆锥螺纹时，螺纹起点与终点的半径差；加工圆柱螺纹时R值为0，可省略；F

——轴向螺距。436（2）编程实例如图所示为定位螺栓零件图，应用G92指令编制零件加工程序，见表。加工后的零件三维立体图如图所示。437定位螺栓零件图零件三维立体图438零件加工程序3.用G92指令加工圆锥螺纹螺纹切削固定循环指令（G92）还常用于圆锥螺纹的车削，指令书写格式如下：G92X（U）

Z（W）

R

F

；R

——圆锥螺纹起点和终点的半径差，加工圆柱螺纹时为零，可省略。其余各项指定与圆柱螺纹切削指令相同。用G92指令加工圆锥螺纹时的运动轨迹如图所示。439440用G92指令加工圆锥螺纹时的运动轨迹如图所示为定位螺栓，应用G92指令编制零件加工程序，见表。441定位螺栓a)零件图b)三维立体图442零件加工程序三、简单三角形螺纹零件加工编制如图所示带外螺纹的轴类零件的加工程序并进行加工。毛坯采用φ45mm×150mm的棒料（可沿用上节课练习用料），材料为45钢。443带外螺纹的轴类零件1.加工工艺分析(1)编程原点的确定以工件右端面与轴线的交点处作为编程原点。(2)制定加工路线2.工件的装夹采用三爪自定心卡盘装夹工件，如图所示。444工件的装夹1—三爪自定心卡盘2—工件3.填写工艺卡片（1）确定加工工艺，填写数控加工工艺卡，见表。445数控加工工艺卡（2）切削用量及刀具选择见表。446切削用量及刀具选择4.编写加工程序零件加工程序见表。447零件加工程序448零件加工程序449零件加工程序四、螺纹加工质量分析螺纹加工中经常遇到的加工和质量问题有多种情况，常见问题的产生原因和解决方法见表。450螺纹加工常见问题的产生原因和解决方法451螺纹加工常见问题的产生原因和解决方法452螺纹加工常见问题的产生原因和解决方法第二节

变螺距螺纹加工453变螺距螺纹在日常生活中并不多见，但是在专用设备上却经常见到，如在墙体挤出机的推进器零件上。如果在普通车床上加工变螺距螺纹，必须对车床进行改装，车床整体将被破坏，并且增加成本。但是，在数控车床上加工就十分方便，可以利用变螺距螺纹加工指令G34方便地进行变螺距螺纹的加工。454一、指令书写格式G34X(U)

Z（W)

F

K

；X

、Z

——绝对值编程时，螺纹切削终点的工件坐标值；U

、W

——增量值编程时，螺纹切削终点相对于起点的增量坐标值；F

——轴向螺距；K

——主轴每转螺距的增量或减量，mm/r。455二、编程实例如图所示为变螺距螺杆零件图，用G34指令编写加工程序并进行加工，加工程序见表，加工后的三维立体图如图所示。456变螺距螺杆零件图变螺距螺杆三维立体图457加工程序第三节

梯形螺纹加工458当零件的螺纹螺距较大时，加工余量就会随之增大，加工螺纹时就需要多次重复同一路径循环加工才能去除全部余量，这样将使程序内存加大。为了简化编程工作，数控系统同样提供了不同形式的固定循环功能，以缩短程序的长度，减少程序所占内存，使程序得以简化。一、多重复合螺纹切削指令(G76)在螺纹加工指令中实现斜进法和左右切削法进刀，是避免出现扎刀现象的有效手段。多重复合螺纹切削指令(G76)就可以很好地实现这一功能，现在讨论其指令的格式和应用，并利用多重复合螺纹切削指令(G76)编制如图所示梯形螺纹零件的加工程序。459460梯形螺纹零件图1.指令书写格式G76P(m)(r)(α)Q(Δdmin)R(d)；G76X(U)

Z(W)

R(i)P(k)Q(Δd)F(P)；m——精加工重复次数(1～99)，该值是模态值，可由程序指令设定；r——倒角量，当螺距由P表示时，可以从0.01P到9.9P设定，单位为0.01P(两位数从00到99)，该值是模态值，可由程序指令设定；α——刀尖角度，可以选择80°、60°、55°、30°、29°和0°六种中的一种，由两位数规定，该值是模态值，用程序指令改变m、r和α，用地址P同时指定；461Δdmin——最小背吃刀量(用半径值指定，单位为μm)，当一次循环运行的背吃刀量小于此值时，背吃刀量执行此值，该值是模态值，可由程序指令设定；d——精加工余量，该值是模态值，可由程序指令设定，μm；i——螺纹半径差，如果i=0，可以进行普通圆柱螺纹的切削；k——螺纹牙型高度,用半径值指定，μm；Δd——第一刀背吃刀量，用半径值指定，μm；P——螺距。4622.指令说明如图所示为G76指令的循环路线和进刀方式。463指令的循环路线和进刀方式a）循环路线b）进刀方式3.编程实例用G76指令编制如图所示梯形螺纹零件的加工程序。梯形螺纹加工程序见表，加工后的三维立体图如图所示。464梯形螺纹零件图梯形螺纹三维立体图465梯形螺纹加工程序二、梯形螺纹零件加工编制如图所示的带梯形螺纹的轴类零件的加工程序并进行加工。毛坯采用φ45mm×150mm的棒料（可沿用上节课练习用料），材料为45钢。466带梯形螺纹的轴类零件1.加工工艺分析（1）编程原点的确定以工件右端面与轴线的交点处作为编程原点。（2）制定加工路线2.工件的装夹采用三爪自定心卡盘装夹工件，如图所示。467工件的装夹1—三爪自定心卡盘2—工件3.填写工艺卡片（1）确定加工工艺，填写数控加工工艺卡，见表。468数控加工工艺卡（2）切削用量及刀具选择见表。469切削用量及刀具选择4.编写加工程序零件加工程序见表。470零件加工程序471零件加工程序第四节

多线螺纹加工472在各类机械零件中，为便于拆卸零部件或改变传动零件的传动比，多线螺纹成为比较常见的螺纹形式之一。除了G32、G92和G76螺纹切削指令外，数控系统还配置了直接用于多线螺纹切削的指令G33。473一、多线螺纹切削指令（G33）的书写格式G33X(U)

Z(W)

F

P;

X