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【摘 要】随着现代化工业的发展,数控车已经成为一种替代普通车床的产品,得到广泛的发展及应用。数控车工已经成为一种社会上急需的人才。因此,文章在此就数控车教学中出现的新课题,以求寻找更好的培训数控车工人才的方法。在数控车床上加工梯形螺纹是一个全新的课题,在数控车床实习过程中,常常由于加工工艺和在普通车床上的生产实习过程不同,很少进行梯形螺纹的加工练习,本文通过对梯形螺纹加工的工艺分析和加工方法的研讨,探索出一套可以在数控车床上加工出合格梯形螺纹的方法。
【关键词】编程实例;加工方法;工艺分析;测量计算
在数控车床上加工梯形螺纹是一个全新的课题,在数控车床实习过程中,常常由于加工工艺和在普通车床上的生产实习过程不同,很少进行梯形螺纹的加工练习,甚至有人提出在数控车床上不能加工梯形螺纹,显然这种提法是错误的。其实,只要工艺分析合理,使用的加工指令得当,完全可以在数控车床上加工出合格的梯形螺纹。梯形螺纹的测量分综合测量、三针测量、和单针测量三种。本文通过对梯形螺纹加工的工艺分析和加工方法的研讨,探索出一套可以在数控车床上加工出合格梯形螺纹的方法。
一、梯形螺纹加工的工艺分析
1、梯形螺纹的尺寸计算
梯形螺纹的代号 梯形螺纹的代号用字母“Tr”及公称直径×螺距表示,单位均为mm。左旋螺纹需在尺寸规格之后加注“LH”,右旋则不用标注。例如Tr36×6,Tr44×8LH等。
2、梯形螺纹在数控车床上的加工方法
直进法 螺纹车刀X向间歇进给至牙深处。采用此种方法加工梯形螺纹时,螺纹车刀的三面都参加切削,导致加工排屑困难,切削力和切削热增加,刀尖磨损严重。当进刀量过大时,还可能产生“扎刀”和“爆刀”现象。这种方法数控车床可采用指令G92来实现,但是很显然,这种方法是不可取的。
斜进法 螺纹车刀沿牙型角方向斜向间歇进给至牙深处。采用此种方法加工梯形螺纹时,螺纹车刀始终只有一个侧刃参加切削,从而使排屑比较顺利,刀尖的受力和受热情况有所改善,在车削中不易引起“扎刀”现象。该方法在数控车床上可采用G76指令来实现。
交错切削法 螺纹车刀沿牙型角方向交错间隙进给至牙深。该方法类同于斜进法,也可在数控车床上采用G76指令来实现。
切槽刀粗切槽法 该方法先用切槽刀粗切出螺纹槽,再用梯形螺纹车刀加工螺纹两侧面。这种方法的编程与加工在数控车床上较难实现。
3、梯形螺纹测量
梯形螺纹的测量分综合测量、三针测量、和单针测量三种。
综合测量用螺纹规测量,中径的三针测量与单针测量如图1所示,计算如下:
M=d2+4.864dD-1.866P (dD表示测量用量针的直径,P表示螺距。)
A=(M+d0)/2 (此处d0表示工件实际测量外径)
二、梯形螺纹编程实例
例如图2所示梯形螺纹,试用G76指令编写加工程序。
1、计算梯形螺纹尺寸并查表确定其公差
大径d=36 0 -0.375;
中径d2=d-0.5P=36-3=33,查表确定其公差,
故d2=33 -0.118 -0.453;
牙高h3=0.5P+ac=3.5;
小径d3=d-2 h3=29,查表确定其公差,
故d3=29 0 -0.537;
牙顶宽f=0.366P=2.196
牙底宽W=0.366P-0.536ac =2.196-0.268=1.928
φ3.1mm的测量棒测量其梯形螺纹中径,则其测量尺寸的结果M=d2+4.864dD-1.866P=2.196-0.268=1.928=32.88,根据中径公差确定其公差,则M=32.88-0.118 -0.453;
G76:螺纹复合循环
格式:G76 P(m)(r)(a) Q(Δdmin) R(d)
G76 X(U) Z(W) R(i) P(k) Q(Δd) F(l)
其中:
m:精加工重复次数(1~99)。
r:倒角量。当螺距由L表示时,可以从0.0L到9.9L设定,单位为0.1L(两位数:从00到99)。
a:刀尖角度。可以选择80°,60°,55°,
30°,29°和0°六种中的一种,由2位数规定。
m,r和a用地址P同时指定。
例:当m=2,r=1.2L,a=60°,指定如下(L是螺距):P021260
(下转第358页)
(上接第356页)
Δdmin: 最小切深(用半径值指定)
d:精加工余量。
i:螺纹半径差。如果i=0,可以进行普通直螺纹切削。
k:螺纹高。
Δd:第一刀切削深度(半径值)。
L:螺距。
3、编写数控程序
G76 P020530 Q50 R-0.08; (设定精加工两次,精加工余量为0.16mm,倒角量等于0.5倍螺距,牙型角为30°,最小切深为0.05mm。)
G76 X28.75 Z-40.0 P3500 Q600 F6.0;(设定螺纹高为3.5mm,第一刀切深为0.6mm。)
G00 X150;
M30;
以上程序在螺纹切削过程中采用沿牙型角方向斜向进刀的方式。在FANUC-0i系统中,有时还可采用交错螺纹切削方式,G76编程如下所示:
G76 X28.75 Z-40.0 K3500 D600 F6.0 A30.0 P2;
K:螺纹牙型高度。
D:第一次进给的背吃刀量。
A:牙型角度。
P2:采用交错螺纹切削。
4、计算Z向刀具偏置值
在梯形螺纹的实际加工中,由于刀尖宽度并不等于槽底宽,因此通过一次G76循环切削无法正确控制螺纹中径等各项尺寸。为此可采用刀具Z向偏置后再次进行G76循环加工来解决以上问题,为了提高加工效率,最好只进行一次偏置加工,因此必须精确计算Z向的偏置量,Z向偏置量的计算方法如下:
设M实测- M理论=2AO1=δ,则AO1=δ/2
四边形O1O2CE为平行四边形,则ΔAO1O2≌ΔBCE,AO2=EB。ΔCEF为等腰三角形,则EF=2EB=2AO2。
AO2=AO1×tan(∠AO1O2)=tan15°×δ/2
Z向偏置量EF=2AO2=δ×tan15°=0.268δ
实际加工时,在一次循环结束后,用三针测量实测M值,计算出刀具Z向偏置量,然后在刀长补偿或磨耗存贮器中设置Z向刀偏量,再次用G76循环加工就能一次性精确控制中径等螺纹参数值。
通过以上的实例分析我们可以得出结论,要想在数控机床上方便地加工出梯形螺纹,关键是做好如下几点:
1.合理选择梯形螺纹的加工指令,通常选G76指令。
2.准确设定G76指令的参数值,这些值通常通过对梯形螺纹的分析计算获得。
3.根据初步测量得出的中径值,精确计算出Z向刀具偏置值,从而准确控制梯形螺纹的中径值。