随着机械行业的快速发展,对各种零件的螺纹精度和加工效率提出了更高的要求。多线螺纹是螺纹加工中常见的一种,可以成倍提高传动效率,传统制造中利用普通车床加工多线螺纹,由于效率低、精度差以及劳动强度高等弊端,逐渐被数控加工所取代。
1.螺纹的加工原理
螺纹的加工是靠刀具的移动与主轴回转同步 运动来实现的,装在数控机床主轴上的位置编码 器实时读取主轴的转速,并转换为刀具的进给速 度。通常,螺纹的切削是沿着同样的刀具轨迹从 粗切到精切重复进行,因为螺纹切削是在主轴上 的位置编码器输出一转信号时开始的,所以螺纹 切削是从固定点开始且刀具在工件上的切削轨迹 不变。
2.多线螺纹的分线方法
多线螺纹是在普通螺纹的基础上增加分线的 工序,常采用的有轴向分线法和圆周角度分线法。 轴向分线法是在车好一条螺旋线之后,把车刀沿 螺纹轴线方向移动一个螺距再车第二条螺旋槽, 这种方法适合主轴上没有安装位置检测装置的机 床,它适合加工一些起始点在工件的任何一侧而 不是中部的螺纹,否则可能会发生刀具与工件干 涉。圆周角度分线法是根据螺旋线在圆周上等距 分布的特点,利用等分圆周角度来分线。采用圆 周角度分线法需要机床主轴具有分度功能,但在 加工过程中不受任何限制,这种方法对于一些有 特殊要求的螺纹更为实用。
3.实例验证
以加工图 1 所示产品外表面 6 线矩形螺纹为 例,用两种方法来说明在数控车床上是如何加工 多线螺纹的。
图 1 工件的 6 线矩形螺纹
工件的6线矩形螺纹
螺旋升角的计算公式为:tanψ=nP/πd 2 ,其中ψ为螺纹升角,nP为螺纹导程(n为螺纹线数,P为螺距),d 2 为中径。
(1)此程序利用机床螺纹加工指令G32,并由宏指令控制加工该6线螺纹(0i系统): G54 工件坐标系选择
G28 U0 W0 返回原点(换刀点) T0101 选刀
S50 M03 主轴50r/min,正转
M08 冷却开
N10 #1=0 为变量赋初值 N20 #2=68 为变量赋初值 N30 G00 Z-31 到螺纹起刀点 X#2
G32 Z-121 F44 Q#1 螺纹切削指令,Q为螺纹起始角度值,单位为0.001° G00 X70 退刀
#2=#2-0.1 切削以每次0.1mm为吃刀量
IF[#2 GE 64.5] GOTO30 如果变量值≥64.5,则跳到N30句,否则向下 #1=#1+60000 变量以60°递增(分线角度为60°)
IF[#1 LT 360000] GOTO20 如果变量值<360°,跳到N20句,否则向下 G28 U0 W0 返回原点(换刀点) M05 主轴停转 M09 冷却关 M30 程序结束并返回
(2)此程序为车削中心利用C轴与Z轴两轴联动插补功能,采用圆柱坐标编程,并由宏指令控制加工该6线螺纹: G54 工件坐标系选择
G28 U0 W0 返回原点(换刀点) T0101 选刀 M43 启动C轴功能 G00 C0 C轴定位0° M08 冷却开
N10 #1=0 为变量赋初值
N20 #2=68 为变量赋初值 N30 G00 C#1 到螺纹起刀点 X#2
G01 G98 Z-122 H-744.545 F1200 H为C的增量地址,利用Z、C轴联动加工,进给速度1 200mm/min G00 X70 退刀 Z-31
#2=#2-0.1 切削以每次0.1mm为吃刀量
IF[#2 GE 64.5] GOTO30 如果变量值≥64.5,则跳到N30句,否则向下 #1=#1+60 变量以60°递增(分线角度为60°)
IF[#1 LT 360] GOTO20 如果变量值<360°,跳到N20句执行,否则向下 G28 U0 W0 返回原点(换刀点) M40 C轴功能取消 M09 冷却关 M30 程序结束并返回
其中C轴所转角度计算如下:H=(螺纹起始点与终止点的距离/螺纹导程)×360°。
该程序走刀速度可由机床倍率开关控制,方便在加工过程中的调整,也能二次装夹修复螺纹,因此非常实用。 结语
通过采用宏指令编写加工程序的两种方法,分别利用数控车床及车削中心来加工6线螺纹的实例,揭示了数控车加工多线螺纹的规律和方法,在实践中可有效提高螺纹的加工效率和质量。