数控车削编程螺纹加工

项目五,螺纹的加工,数控车削编程与加工,项目五 螺纹的加工,项目任务,粗精加工如图,5.1,所示螺纹套零件，零件材料为,45,钢。,图,5.1,螺纹套,相关知识,一、螺纹的基本要素和加工工艺,1.,普通螺纹的基本要素,（,1,）牙型,沿螺纹轴线剖切时，螺纹牙齿轮廓的剖面形状称为牙型。螺纹的牙型,有三角形、梯型、锯齿形等。不同的螺纹牙型，有不同的用途。,（,2,）螺纹的直径（大径、小径、中径）,与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相重合的假想圆柱面的直径称为大径（内、外,螺纹分别用,D,、,d,表示），也称为螺纹的公称直径。,与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相重合的假想圆柱面的直径为小径（内、外螺,纹分别用,D1,、,d1,表示）。其表达式为,D1,（,d1,）,=D,（,d,）,-1.3P,。,在大径与小径之间，其母线通过牙形构槽宽度和凸起宽度相等的假想圆柱,面的直径称为中径，（内、外螺纹分别用,D2,、,d2,表示）。其表达式为,D2,（,d2,）,=D,（,d,）,-0.6495P,。,（,3,）线数（,n,）,螺纹有单线和多线之分，沿一条螺旋线形成的螺纹为单线螺纹；,沿轴向等距分布的两条或两条以上的螺旋线所形成的螺纹为多线螺纹。,（,4,）螺距（,P,）和导程（,L,）,相邻两牙在中径线上对应两点之间的轴向距离称为螺距。同一螺旋线上相,邻两牙在中径线上对应两点之间的轴向距离称为导程。导程与螺距的关系,为,L=,nP,（,5,）旋向,螺纹有右旋和左旋之分。按顺时针方向旋转时旋进的螺纹称为右旋螺纹，,按逆时针方向旋转时旋进的螺纹称为左旋螺纹。,2.,螺纹切削加工的走刀次数和背吃刀量,螺纹加工处于多刃切削，切削力大，需进行多次切削。常用螺纹加工,走刀次数与分层切削用量参考表,5.2,所示，加工时为防止切削力过大，,可适当增加切削加工次数。,相关知识,3.,主轴转速和进给速度,数控车床进行螺纹切削时是根据主轴上的位置编码器发出的脉冲信号，,控制刀具进给运动形成螺旋线，主轴每转一转，刀具进给一个螺距，,例如，切削螺距为,2mm,的螺纹，即主轴每转的刀具进给量为,2mm,，则刀,具的进给速度,f,就是,2mm/r,，而车削工件时，我们常选择的刀具进给速,度为,0.2mm/r,左右。由此可以看出，螺纹切削时的刀具进给速度非常快，,因此，螺纹切削时要选择较低的主轴转速，来降低刀具的进给速度。,另外，螺纹切削速度很快，加工前一定要确认加工程序和加工过程正,确后，方可加工，防止出现意外事故。,4.,螺纹切入切出量的确定,为保证螺纹加工质量，螺纹切削时在两端设置足够的切入切出量。因此，,实际螺纹的加工长度为：,W=L(,螺纹理论长度,)+,1,+,2,相关知识,式中：,1,切入量，一般取,2-5,；,2,切出量，一般取,0.51,左右；,图,5.2,螺纹的切入切出量,相关知识,5.,螺纹的预制,（,1,）车削三角形外螺纹,时，受车刀挤压使螺纹大经尺寸胀大，因此车,螺纹前的外圆直径应预制成比螺纹大经小。一般螺距为,1.5-3.5mm,时，,可以小,0.2-0.4mm.,。,（,2,）车削三角形内螺纹,时，受车刀挤压使螺纹内孔尺寸缩小，因此车,螺纹前的内孔直径应预制成稍大些，可以按下列公式：,车削塑性金属的内螺纹时：,D,孔,d-P,车削脆性金属的内螺纹时：,D,孔,d-1.05P,6,螺纹的加工方法,（,1,）直进法,车削时，车刀沿横向间歇进给至牙深处（图,5.3(a),），这种方法加工螺纹,时车刀三面切削，切削余量大，刀尖磨损严重，排屑困难，容易产生扎刀,现象。直进法适合于小导程的三角形螺纹的加工，一般采用,G32,或,G92,编程。,相关知识,（,2,）斜进法,车削时，车刀沿牙型角方向斜向间歇进给至牙深处（图,5.3(b),），每个行程中车刀除横向进给外，纵向也要作少量进给，这种方法加工螺纹时可避免车刀三面切削，切削力减少，不容易产生扎刀现象，一采用,G76,编程。,（,3,）左右分层切削法,车削时，车刀沿牙型角方向交错间歇进给至牙深处（图,5.3(c),），左右分层切削法实际上是直进法和左右切削法的综合应用。在车削较大螺距的螺纹时，左右分层切削法通常不是一次性就把牙槽切削出来，而是把牙槽分成若干层，转化成若干个较浅的牙槽来进行切削，从而降低了车削难度。每一层的切削都采用先直进后左右的车削方法，由于左右切削时槽深不变，刀具只须向左或向右的纵向进给即可。,相关知识,图,5.3,螺纹的几种切削方法,7.,车削螺纹时常见的问题,（,1,）车刀安装得过高或过低。车刀安装过高时，则吃刀到一定深度时，,车刀的后刀面顶住工件，增大摩擦力，甚至把工件顶弯；车刀安装过低，,则切屑不易排出，车刀径向力的方向是工件中心，致使吃刀深度不断自,动趋向加深，从而把工件抬起，出现啃刀。此时，应及时调整车刀高度，,使其刀尖与工件的轴线等高。在粗车和半精车时，刀尖位置比工件的中,心高出,1%D,左右（,D,表示被加工工件直径）。,相关知识,（,2,）工件装夹不牢。工件装夹时伸出过长或本身的刚性不能承受车削时,的切削力，因而产生过大的挠度，改变了车刀与工件的中心高度（工件被,抬高了），形成切削深度增加，出现啃刀。此时应把工件装夹牢固，可使,用尾座顶尖等，以增加工件刚性。,（,3,）牙形不正确，车刀安装不正确，没有采用螺纹样板对刀，刀尖产生,倾斜，造成螺纹的半角误差；车刀刃磨时刀尖测量有误差，产生不正确牙,形；车刀磨损，引起切削力增大，顶弯工件，出现啃刀。,（,4,）刀片与螺距不符。当采用定螺距刀片加工螺纹时，刀片加工范围与,工件实际螺距不符，会造成牙型不正确甚至发生撞刀事故。,（,5,）切削速度过高。进给伺服系统无法快速地响应，造成乱牙现象发生。,因此，一定要了解机床的加工性能，而不能盲目地追求高速、高效加工。,（,6,）螺纹表面粗糙。主要原因是车刀刃磨得不光滑，切削液使用不适当，,切削参数和工作材料不匹配，以及系统刚性不足切削过程产生振动等。,相关知识,二、单行程螺纹切削指令,指令格式：,G32 X(U)-Z(W)-F-,说明：,（,1,）,X(U),、,Z(W),螺纹切削的终点坐标值。,X,省略时为圆柱螺纹切削，,Z,省略时为端面螺纹切削；,X,、,Z,均不省略时为锥螺纹切削。,（,2,）,F,螺纹导程,（单位：,mm,）,。,图,5.4,直螺纹、锥形螺纹和涡形螺纹,相关知识,例：用单行程螺纹切削指令,G32,编程指令编制图,5.5,所示的普通三角形,圆柱螺纹的加工程序。,取,1=2,、,2=1.5,，螺纹导程为,1.0mm,，螺纹切深查表,5.2,可得：,0.7mm,、,0.4mm,、,0.2mm,，即每次螺纹切削尺寸为：,29.3 mm,、,28.9 mm,、,28.7 mm,。程序如表,5.3,所示。,图,5.5,圆柱螺纹切削编程,相关知识,单行程螺纹切削,单一螺纹切削循环指令,注释,G00X40Z2M08,G00X40Z2M08,X29.3,G92X29.3Z-46.5F1,a,p,=0.7,G32Z-46.5F1,G00X40,Z2,X28.9,X28.9,a,p,=0.4,G32Z-46.5,G00X40,Z2,X28.7,X28.7,a,p,=0.2,G32Z-46.5,G00X40,Z2,表,5.2,螺纹切削编程,相关知识,例：用单行程螺纹切削指令,G32,编程指令编制图,5.6,所示的普通三角形,圆锥螺纹的加工程序。,图,5.6,圆锥螺纹切削编程,取,1=2,、,2=1,，螺纹导程为,1.5mm,，螺纹吃刀量查表,5.1,可得：,0.8mm,、,0.6mm,、,0.4mm,、,0.15mm,。则右端每次螺纹切削尺寸为：,13.2 mm,、,12.6 mm,、,12.2 mm,、,12.05 mm,，则左端每次螺纹切削尺寸为：,42.2 mm,、,41.6 mm,、,41.2 mm,、,41.05 mm,程序如表,5.3,所示。,相关知识,表,5.3,螺纹切削编程,单行程螺纹切削,单一螺纹切削循环,注释,G00X50Z2M08,X13.2,a,p,=0.8,G92X42.2Z-41R-14.5,a,p,=0.8,G32X42.2Z41F1.5,G00X50,Z2,X12.6,a,p,=0.6,X41.6,a,p,=0.6,G32X41.6Z-41,G00X50,Z2,X12.2,a,p,=0.4,X41.2,a,p,=0.4,G32X41.2Z-43,G00X50,Z2,相关知识,X12.04,a,p,=0.16,X41.04,a,p,=0.16,G32 X41.04Z-41,G00 X50,Z2,相关知识,三、单一螺纹切削循环指令,单行程螺纹切削指令,G32,指令可以执行单行程螺纹切削，螺纹车刀进给运动,严格根据输入的螺纹导程进行。但是，螺纹车刀的切入、切出、返回等,均需另外编入程序，编写的程序段较多，在实际编程中一般使用单一,螺,纹切削,循环,G92,（如图,5.7,所示），它可切削圆柱,螺纹,和圆锥,螺纹。,相关知识,图,5.7,单一螺纹切削循环,相关知识,指令格式：,G92 X(U)-Z(W)-R-F-,说明：,（,1,）,X(U),、,Z(W),螺纹切削的终点坐标值。,（,2,）,R-,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，,R=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，,R,为负，反之为正。,（,3,）切削循环中,R,在一些,FANUC,车床上，有时也用,“,I,”,来执行。,(4)F,螺纹导程,（单位：,mm,）,。,相关知识,例：用单一螺纹切削循环指令,G92,编程指令编制图,5.5,所示的普通三角,形圆柱螺纹的加工程序。程序如表,5.2,所示。,例：用单一螺纹切削循环指令,G92,编程指令编制图,5.6,所示的普通三角,形圆锥螺纹的加工程序。程序如表,5.3,所示。,四、复合螺纹切削循环指令,复合螺纹切削循环指令,G76,较,G92,指令更为简捷，只需指定一次有关参数，,螺纹加工即可自动进行。,G76,切削循环轨迹如图,5.8,所示,.,。,图,5.8,复合螺纹切削循环的切削循环轨迹,相关知识,指令格式：,G76 P(m),（,r,）（,）,-Q,（,dmin,）,-,R(d,)-,G76 X(U)-Z(W)-,R(i,)-,P(k,)-,Q(d,)-,F(f,)-,例,:,试用复合螺纹切削循环指令,G76,编写图,5.9,所示的普通三角形螺纹,加工程序。,图,5.9,复合螺纹切削循环编程,相关知识,因螺纹为单线螺纹，螺距为,2mm,，故螺纹牙深,H=0.65P=0.65*2=1.3mm,。,程序如表,5.5,所示。,表,5.5,复合螺纹切削循环指令编程,程序,M03S800,T0404,G00X32Z2,G76P010160Q50R0.5,G76X27.4Z-27.5P1300Q450F2,相关知识,例：试用复合螺纹切削循环指令,G76,编写图,5.9,所示的梯形螺纹加工程序。,图,5.10,梯形螺纹编程,G0X35Z10,G76P020080Q20R0.02,G76X22.5Z-47.5P2750Q329F5,相关知识,1.,零件结构分析,零件有左右端面、内外圆柱面、圆锥面、倒角、内螺纹及双头螺纹等。,2.,数控车削加工工艺分析,（,1,）装夹方式的选择：采用三爪自定心夹盘夹紧。,（,2,）刀具及加工方法的选择：先用,T0101,、,T0202,、,T0303,刀具车削左,端面、外圆、内孔及内螺纹；再调头装夹找正，用,T0101,刀具车削右端面、,T0404,切槽、,T0505,刀具加工双头螺纹。,项目实施,一、制定零件加工工艺,表,5.6,数控加工工序卡,工序号,工序内容,零件名称,零件图号,材料,夹具名称,使用设备,螺纹套,5-1,45,#,钢,三爪卡盘,数控车床,工步号,工步内容,刀具号,主轴转速,(r.min,-1,),进给速度,(mm.r,-1,),背吃刀量,mm,备