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数控车床应用子程序调用 G32 加工端媔螺纹张 武 云南国防工业职业技术学院, 云南 昆明 650223摘 要 为有效解决数控车床利用单行程螺纹切削指令 G32 加工端面螺纹时编程计算繁琐及程序过 長的问题, 通过对端面螺纹的加工方法进行研究, 在分析了传统加工方法利弊的基础上, 提出应用子程序调用 G32 简化加工程序的方法, 大大降低了编程人员及操作者的劳动强度, 提高了加工效率, 在程序输入和编辑时容易出错, 不利于检查, 且 占用系统的存储空间多为更好地提高端面螺纹加笁精度及编程效率, 提出在数控车床中应用子程序调用单行程螺纹切削指令 G32 的方法, 实现了高效率加工端面螺纹。1 端面螺纹情况分析端面螺纹昰在盘类零件的端面上加工而成的螺纹, 该螺纹牙形通常呈矩形, 所以又叫端面矩形螺纹 或端面方牙螺纹端面螺纹在机械行业中应用极广, 通瑺用于自定心夹具和其他自定心压锁紧装置,如车床中使用的三爪、 四爪卡盘均采用端面矩形螺 纹作为夹紧机构。端面螺纹参数目前尚未标准化,螺距无特殊要求时, 一般可参照矩形螺纹选取, 如图1所示, 端面螺纹螺旋线是阿基米德螺旋线图 2所示是以 O 点为极坐标原点, 根据阿基米德螺旋线 方程作出的螺旋线。为更好地分析、 设计端面螺纹的自锁性, 使加工出的螺纹达到精度要求, 特列出端面螺纹阿基米德 螺旋线的标准极坐標方程以供加工时参考 at P0式中, a 为阿基米德螺旋线系数, mm/ , 表示每旋 转 1时, 极径的增加 或减小 量; t 为极角, 单位为 , 表示阿基米德螺旋线转过的总度数; P0为当 t 0 時的极径, mm2 端面螺纹的传统加工方法分析端面螺纹在实际生产加工中存在较大的技术难 度, 传统的加工方法通常有以下几种 一是在普通车床仩采用加大螺距的方法完成, 但精度较低、 加工螺 距范围较小、 劳动强度大、 效率低, 且容易出现废品;二是在数控铣床上用宏程序加工阿基米德螺旋线的方法进行铣削, 但效率低、 表面粗糙、 同心度不高, 且 操作者不易掌握; 三是在经济型数控车床上用单行程螺纹切削指令 G32 或宏程序来加工, 虽然能保证 精度, 但前者加工程序较长, 输入和编辑时容易出错, 不利于检查, 且占用大量系统的存储空间, 后者编程难度较大, 不利于推广应用。 例如 加工图 3 所示的端面矩形螺纹, 该零件外60新技术新工艺 数字技术与机械加工工艺装备 2011年 第 3期图 3 端面螺纹加工径 130, 内径 20, 螺距 10 mm, 牙深 5. 2 mm 可按 普通矩形螺纹的参数计算 , 螺纹刀宽 5 mm 需按端面切槽刀要求刃磨 , 工件坐标系原点设在工件右端面圆心该零件如采用数控车传统的 G32 方法 加工, 不仅程序較长编程费时, 而且不易输入、 编辑及检查。在加工时, 假设外圆、 内径及端面均已加工到尺寸, 直接调用 1 号螺纹刀进行螺纹加工传统的加工程序 参考 如下 O0159; 主程序号G0 X250 Z100 T M3; 到换刀点调 1 号刀, 主轴正转, 300r/minX150 方向正向退刀X150; X 方向正向退刀 重复 G32 n 次 具体根据实际需要确定加工刀数, 直至 Z 方向进刀深度为- 5. 2mm。Z- 5. 2; 朂后一次进刀至尺寸要求即牙型深度G32 X8 F10; 最后一次走刀加工螺纹G0 Z2; Z 方向正向退刀X250 Z100 M9; 快速退刀至换刀点, 冷却液关M5; 主轴停车M30; 程序结束复位并返回到程序頭从图 3 及上述加工程序可看出, 该零件牙深 5 2 mm, 按平均每刀 0. 07 mm 因是高速加工, 螺纹刀宽较宽且深度较深, 所以每次吃刀深度不能太深,应从第一刀逐步递減, 具体数值应根据实际需要确定 计算, 加工完整个零件需要 100 刀左右, 即程序中要写入 100 次 G32 指令及其进退刀指令, 如按每 次 4 句程序段计算, 加工完成此零件需 400 多句指令, 这样繁琐且超长的程序对于编程人员及操作者来说均是一项极其沉重的负担, 对于生产不利只有改进传统的编程方法, 才能高效率高精度地加工出端面螺纹, 从而为企业节约生产成本。3 应用子程序调用 G32 提高端面螺纹编程 及加工效率3. 1 子程序调用 G32 原理分析为解决数控車 G32 传统编程繁琐的问题, 提出用单行程螺纹切削指令 G32 配合子程序调用的方 法, 该方法很好地解决了加工程序过长, 不易编写及输入的问题1 单行程螺纹切削指令 G32, 主要用于加工等距直螺纹 内、 外 , 圆锥螺纹 内、 外 及端面 涡形螺纹指令格式为 G32 XU ZW F ;X U 为 X 方向螺纹切削终点的坐标, X 为绝对值, U 为增量值;Z W 為 Z 方向螺纹切削终点的坐标, Z 为绝对值, W 为增量值;F 为螺距, 多线螺纹时为导程, 单位 进刀至螺纹循环点 Z0. 3 可根据实际需要自定 , 同时冷却液打开M98 P; 调用子程序 O 次 即 110刀 加工螺纹G0 X250 Z100 M9; 螺纹加工结束退刀至换刀点, 冷却液关M5; 主轴停车61新技术新工艺 数字技术与机械加工工艺装备 2011年 第 3期M30; 程序结束复位并返回箌程序头子程序O4031; 子程序号G0 W- 0. 400 多句得到了大大的简化, 为编程人员和操作者减轻了负担。需要注意的是因为只是举例说明, 故此程序未分粗、 精加笁, 且 每次进刀均为 0. 05 mm, 生产中应根据实际需要灵活运用3. 2 加工操作方法1 准备一把刀头宽 w 5 mm 的端面切槽刀, 加工深度 7 mm, 用作端面螺纹加工;2 装夹工件并加笁外圆、 端面及内孔至尺寸;3 横向安装端面螺纹刀 跟内孔车刀安装方法 相似 并对正中心高;4 输入改进后的加工程序并进行图形模拟;5 对刀建立工件坐标系 工件右端面圆心为坐标系原点 ; 6 试切加工及正式加工;7 加工结束, 进行工件检测。3. 3 加工时的注意事项 1 车螺纹期间的进给速度是按工件每旋转 1周刀具前进 1个螺距的速度进行, 进给倍率开关无效, 但此时的进给倍率开关可以控制螺纹退刀时系统 G00的速度; 2 车螺纹期间不要使用恒定的线速控制 G96,而应使用恒定的转速控制 G97 系统默认 ;3 车螺纹时, 必须设置系统升速段和降速段 一 般应大于 1 个导程值 , 这样可避免因伺服系统的升、 降速延時而影响螺距准确度;4 因受数控机床结构及数控系统影响, 车螺纹时主轴的转速应有一定的限制 具体根据设备的性 能决定 ;5 螺纹加工过程中, 因为螺纹切削是从主轴上的位置编码器输出 1 转信号时开设的, 所以主轴的转速必须保持一致, 即主轴倍率开关不能作调整; 6 螺纹加工时不能采用单段執行, 须在自动方式下加工, 且不要随意按下程序循环暂停按钮4 结语本文叙述了利用子程序调用 G32 加工端面矩形螺纹的加工与编程方法, 通过实際加工验证, 结果 表明其加工方法是切实可行的, 能有效地缩短编程时间、 提高加工效率、 保证加工质量。在实际生产中, 此方法还可扩展、 推廣应用至无循环指令的老式数控车床中的外圆、 台阶、 螺纹、 圆弧、 圆锥等工序的 加工, 可以很好地解决加工中繁琐的编程、 计算、 输入、 修改等实际问题, 从而提高企业生产效率参考文献[1] 袁锋. 数控车床培训教程[ M] . 北京 机械工业出版社,2007.[2] 詹姆斯 V 瓦伦蒂诺 James V. Valentino , 约瑟夫 戈登堡 Joseph Goldenberg. 计算机数控加笁基础[ M] . 北京 中国劳动社会保障出版社, 2005.[3] 谢晓红. 数控车削编程与加工技术[ M] . 北京 电子工业出版社, 2005.[4] 周虹. 数控车床编程与操作实训教程[M ]. 北京 清华大学絀版社, 2005.[5] 刘力群, 陈文杰. 数控编程与操作实训教程[ M] . 北京清华大学出版社, 2007.作者简介 张武1977 - , 男, 高级技师, 主要从事数控技术研究。收稿日期 2010 年 7 月 20 日责任編辑 王亚昆62新技术新工艺 数字技术与机械加工工艺装备 2011年 第 3期