主要是选用合适的螺纹加工指令。
一、螺纹切削的加工方法
目前大多数的数控车床系统中,螺纹切削一般有两种加工方法:直进式切削法和斜进式切削法。下面以FANUC 0i-TB为例说明:
(一)直进式螺纹车削指令和方法
1.属于直进式车削螺纹的指令有G32、G92。两个编程指令的不同是:G32的每个程序都是单独定义的,因而实现了对螺纹切削全过程的绝对控制,每次切削都需要退刀、返回、进刀才能形成重复加工;G92是一个封装式螺纹切削循环,每次走刀中的四个主要螺纹切削运动形成了一个方形区域。两个编程指令相同的是:G32、G92编程切削深度分配方式一般为常量值,双刃切削,其每次切削深度一般由编程人员编程给出,如图1所示:
2.直进式切削方法。车削螺纹时,螺纹刀刀尖及两侧刀刃同时参加切削,每次进刀只作径向进给,随着螺纹深度的增加,进刀量相应减小,否则容易产生“扎刀”现象。直进法切削力比较大,而且排削困难,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,由于切削深度较大,刀刃磨损较快,从而造成螺纹中径产生误差;但是其加工的牙形精度较高,因此一般多用于螺距小于2mm和脆性材料的螺纹车削。由于刀刃容易磨损,因此加工中要勤测量。
(二)斜进式切削
1.G76编程切削深度分配方式一般为递减式,其切削为单刃切削,其切削深度有控制系统来计算给出。
2.斜进式切削方法,螺纹车刀沿着牙型一侧平行的方向斜向进刀,直至牙底。斜进法加工螺纹始终为单侧刃加工,加工刀刃容易损伤和磨损,使加工的螺纹面不直,刀尖角发生变化,而造成牙形精度较差。但由于其为单侧刃工作,刀具负载较小,排屑容易,并且切削深度为递减式。因此,此加工方法一般适用于大螺距螺纹加工。由于此加工方法排屑容易,刀刃加工工况较好,在螺纹精度要求不高的情况下,此加工方法更为容易。
在加工较高精度 (精度为H6以上、粗糙度为Ra1.6,视为较小时)大螺距螺纹时,单独使用上述两种螺纹加工方法都不能完成。
二、宏程序加工大螺距高精度螺纹
由于用G76加工使程序简单,G92或G32使精度较高,因此可采用两种编程加工方法结合完成,即先用G76加工方法进行粗车工,然后用G92或G32加工方法精车工。为了适应不同类型的螺纹精加工,采用宏程序调用的方法进行螺纹精加工,下面以大螺距普通直螺纹为例说明:
(一)计算螺纹精加工的起点
使用G92、G32进行精加工时要注意的是粗加工和精加工时的起刀点要相同,以防止螺纹乱扣的产生。为保证螺纹加工精度,用G76粗加工之后X向留有0.2~0.3mm的加工余量,由图2可知,用G92编程时的起点与G76起点的偏移量为:ΔZ=(0.65P-0.2)TAN(α/2)(P为螺距,α为牙型角,0.2为精加工余量)。
(二)精加工螺纹的方法
为达到H6精度以上、粗糙度小于1.6的螺纹精加工,选用高速钢车刀,主轴转速为Vc=5~8m/min、切削深度为0.05mm的低速左右切削,径向切削深度小于0.03mm时采用轴向进刀方式,走刀次数不小于3次。如图3所示:
(三)螺纹精加工的程序(部分)
以下是用G32进行编程
O0001;
#14=D或d( 螺纹公称直径)
#1=P (P为螺距)
#2=#14-2*0.65*P (#2为螺纹小径,直径值)
#3=0.1 (为精加工切削每刀吃刀深度,直径值)
#4=#2+0.03(最小加工余量)
#5=L(螺纹长度)
#6=2*0.65*P+1(退刀距离)
G00 X** Z** G99 S** M03(X** Z**螺纹切削起点坐标,S**主轴转速)
#7=#2+0.2(0.2为精加工余量)
N100 IF [#7LE#4] GOTO 500(判断,如果#7小于等于#4,就执行N500程序段)
#7=#2+0.2 - #3
G00 X#7 W-0.05(向左偏移0.05mm)
G32 W-#5 F#1(车螺纹)
G00 U#6(X向退刀)
G00 W#5(Z向退刀)
G00 W0.05(螺纹切削起刀点)
IF [#7LE#4] GOTO 500
M98 P17000
IF [#7GT#4] GOTO100
N500 M98 P38000
G00 x** y**(程序起点位置)
M05
M30
O7000;(右切削)
#7=#2+0.2 - #3
G00 X#7 W0.05
G32 W-#5 F#1
G00 U#6(X向退刀)
G00 W#5(Z向退刀)
G00 W-0.05(螺纹切削起刀点)
M99
O8000;(最后修光)
G00 X#2
G32 W-#5 F#1
G00 U#6(X向退刀)
G00 W#5(Z向退刀)
M99
这个程序的目的是把螺纹的精加工阶段分为左右切削,最后还有0.03mm余量时用子程序O8000采用直进法进行加工。
(四)注意事项
使用上述宏程序进行精加工,要注意刀具起始点要准确,不然容易乱扣,造成零件报废。程序中#5=L(螺纹长度)是指螺纹加工含螺纹加工空刀导入量和空刀退出量。在精加工结束后采用三针测量,如果有误差,可修改Z向刀具偏置值,再进行补偿,直至符合尺寸精度要求(Z向偏置量= TAN(α/2)*(M1-M2)。M1是经一次螺纹切削后采用三针测量法测出的实际值;M2三针测量时的理论值,α为牙型角)。
(五)应用
上述宏程序经过适当的修改可用G92代替G32,也可应用于锥螺纹、梯形螺纹及蜗杆的加工。
三、结语
螺纹在数控车床加工中应用很广,加工方法也很多,可以用G32指令,也可以用G76螺纹循环指令进行加工。本文中介绍的方法很实用,宏程序方便修调及补偿,易于控制尺寸。相信该大螺距·螺纹精加工的方法在我们的生产实践中可以发挥很重要的作用。