课题五 螺纹车削.docx
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课题五 螺纹车削.docx
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课题五螺纹车削
课题五螺纹加工
§7.1在数控车床上车三角螺纹
7.1.1高速车外三角螺纹
一、教学目的
通过在数控车床上车高速车外车三角螺纹的练习或生产,使学生掌握车螺纹指令G32、G92,并体会数控车与普通车床加工螺纹的异同。
二、相关知识
1.螺纹基本参数及其在数控车床上的加工方法
(1)公称直径D:
即螺纹大径,加工时在车螺纹前应预先车好。
(2)牙型角α(60°):
由刀尖角刃磨为60°保证,在实际加工中由于材料的塑性变形等原因刀尖角的角度一般要小于60°,约为58°–59.5°。
(3)导程L:
编程时在程序中指明
(4)头数N:
根据所用设备性能及分头方法编程保证
(5)旋向:
根据所用设备刀具参数及加工方法编程保证
2.螺纹的加工方法及乱牙的预防
(1)加工方法:
高速车削三角螺纹方法与在普通车床上加工方法完全相同,只是设备不同而已,一般只能采用直进法。
(2)乱牙的预防:
与普通车床相比数控车床预防乱牙的原理略有不同下面详细说明
主运动传动链:
主电机→主轴箱→主轴→工件旋转
进给运动(刀具)传动链:
伺服电机→滚珠丝杠→刀架直线运动
螺纹车削过程:
主轴旋转→车刀进至第一刀加工起点→数控系统测主轴转速→根据程序中指令的导程和测得主轴转速计算伺服电机转速→刀架直线运动→刀具车削螺纹→退刀至加工起点→重复上述过程直至加工完毕
显然,上述螺纹车削过程保证了主轴一转刀具移动一个导程,但是主轴的转动与刀具的直线运动之间不是机械硬连接而是通过数控控制系统软连接,在刀具的退刀过程及第二刀进刀过程中主轴的转动并未停止,此时再进刀车第二刀螺纹有点类似在普车上提开合螺母车螺纹,我们知道在普车上提开合螺母车螺纹是有一定条件的,否则就会乱牙,那么在数控车床上螺纹车削有什么条件呢?
a车螺纹的每一刀Z轴坐标应相同或相差整数个导程。
(在编程时保证)
b车螺纹的每一刀工件旋转至同一圆周位置时刀具开始做直线运动。
这一条件的实现是由控制系统自动完成的不需要人工干预(有兴趣可查阅有关资料,光电编码器)
三、教学内容
1.指令G32的应用
(1)指令格式:
N×××G32X(U)±×××Z(W)±×××F×××;
式中N×××为程序段号字
G32为螺纹切削指令字
X(U)±×××Z(W)±×××为螺纹切削终点坐标字
F×××为螺纹导程
(2)加工范围:
等螺距内外直圆柱螺纹,内外锥螺纹
(3)应用举例:
加工图7.1所示螺纹
图7.1
设在车螺纹前螺纹大径已加工,T3为螺纹车刀,则程序如下
O×××;
………………
N100T0303;
N110G00X45Z3;快速定位靠近工件
N120X41;第一刀车螺纹起点(机床X向进刀至X41)
N130G32Z-20F1.5;车螺纹
N140G0X45;X向退刀
N150Z3;Z向退刀,其坐标与第一刀车螺纹起点Z值相同
N160G0X40.5;第二刀车螺纹起点
N170G32Z-20F1.5;车螺纹
N180G0X45;X向退刀
N190Z3;Z向退刀,其坐标与第一刀车螺纹起点Z值相同
N200X40.2;
N210G32Z-20F1.5;第三刀车螺纹
N220G0X45;
N230Z3;
N240X40.05;
N250G32Z-20F1.5;第四刀车螺纹
N260G0X45;
N270G0X200Z100;退刀
N280M30;结束
2.指令G92的应用
(1)指令格式:
N×××G92X(U)±×××Z(W)±×××R±××F××;
式中N×××为程序段号字
G92为螺纹切削指令字
X(U)±×××Z(W)±×××为螺纹切削终点坐标字,图7.2a、图7.2b中C点坐标
R±××若加工锥度螺纹时大小端之差,半径值。
见图7.2b
F×××为螺纹导程
(2)加工范围:
等螺距内外直圆柱螺纹,内外锥螺纹
(3)运动轨迹:
A、加工直螺纹见图7.2a,A点为刀具起始点,其坐标由以前程序段确定,刀具从A点沿X轴快速运动至B点,B→C段为螺纹加工,C→D、D→A段为快速退刀。
B、加工锥螺纹见图7.2b,A点为刀具起始点,其坐标由以前程序段确定,刀具从A点沿X轴快速运动至B点,B→C段为螺纹加工,C→D、D→A段为快速退刀。
可以看出G92指令的过程是一个循环过程刀具从A点出发最后仍回到A点
(4)应用举例:
仍加工图7.1所示螺纹,设在车螺纹前螺纹大径已加工,T3为螺纹车刀,则程序如下
O×××;
………………
N100T0303;
N110G00X45Z3;快速定位靠近工件,第一刀车螺纹起点A
N120G92X41Z-20F1.5;第一刀车螺纹
N130G92X40.5Z-20F1.5;第二刀车螺纹
N140X40.2第三刀车螺纹
N150X40.05第四刀车螺纹
N160G0X200Z100退刀
N170M30结束
3.操作示范:
(略)
加工图7.1所示螺纹
四、操作注意事项
1.螺纹加工中,进给倍率开关不起作用,被钳制在100%上。
2.螺纹加工中,刀具与工件之间应留足够切入切出距离。
3.螺纹加工中,主轴转速不得变化。
4.螺纹加工中,主轴转速不能超过最高限制值。
5.螺纹加工导程不能超过最大限制值。
五、思考题
1.如果加工多头螺纹或需要借刀应如何编程?
7.1.2高速车内三角螺纹及锥螺纹、多头螺纹
一、教学目的
通过在数控车床上高速车内三角螺纹的练习或生产,使学生进一步熟练掌握车螺纹指令G32、G92,并体会数控车与普通车床加工螺纹的异同。
二、教学内容:
1.车内三角螺纹
(1).加工图7.3所示零件
图7.3
毛坯尺寸Φ55×150
毛坯材料45#
(2)加工工艺及程序
A、加工工艺
三爪夹毛坯伸出长度40~45mm
a.车端面见光
b.粗车Ф52,外圆留加工余量0.7mm,长度车至≥36mm
c.精车Ф52至图纸尺寸并倒角
d.切槽保证套长≥31mm,槽底径≤38mm
e.钻孔Ф38分离工件
②掉头夹Ф52外圆
a.取总长并倒Ф52外圆角
b.镗M42螺纹底孔至Ф40.5±0.1,镗Ф45孔留加工余量0.5mm
c.精镗Ф45孔至图纸尺寸并倒孔口角
d.车M42×1.5螺纹
B、加工程序
设T3为螺纹车刀,掉头后坐标原点设在端面中心上
O×××;
………………车外圆、切槽、镗孔等
N100T0303;换螺纹刀
N110G00X38Z3;快速定位靠近工件,第一刀车螺纹起点A
N120G92X41.5Z-31F1.5;第一刀车螺纹
N130G92X42Z-31F1.5;第二刀车螺纹
N140X42.3第三刀车螺纹
N150X42.45第四刀车螺纹
N160G0X200Z100退刀
N170M30结束
2.车锥螺纹
(1).加工图7.4所示零件
图7.4
(2)加工工艺及程序
A、加工工艺
三爪夹毛坯伸出长度40~45mm
a.车端面见光
b.粗精车Ф400-0.03
c.粗精车1:
5锥度
d.车锥度螺纹,分四刀加工
B、加工程序
锥度螺纹有关尺寸计算锥度大端D=40,小端d=35,螺纹单边深度h=0.65×2=1.3,R=(D-d)/2=2.5,考虑刀具距端面3mm应再加0.3mm故R=2.8其符号为负
设T3为螺纹车刀,坐标原点设在端面中心上
O×××;
………………车外圆、锥度等
N100T0303;换螺纹刀
N110G00X42Z3;快速定位靠近工件,第一刀车螺纹起点A
N120G92X38.8Z-25R-2.8F2;第一刀车螺纹
N130G92X38.2Z-31R-2.8F2;第二刀车螺纹
N140X37.7第三刀车螺纹
N150X37.4第四刀车螺纹
N160G0X200Z100退刀
N170M30结束
3.车多头螺纹
(1).加工图7.5所示零件
图7.5
(2)加工工艺及程序
A、加工工艺
三爪夹毛坯伸出长度35~40mm
a.车端面见光
b.粗精车Ф42螺纹外圆
c.车双头螺纹,采用轴向分头法
B、加工程序
设T3为螺纹车刀,坐标原点设在端面中心上
O×××;
………………车外圆等
N100T0303;换螺纹刀
N110G00X45Z3;快速定位靠近工件,第一条螺旋线第一刀车螺纹起点A
N120G92X41Z-20F3;第一刀车螺纹
N130G92X40.5Z-31F3;第二刀车螺纹
N140X40.3第三刀车螺纹
N150X40.05第四刀车螺纹
N160G0X45Z4.5轴向分头起点偏移一个螺距1.5mm
N170G92X41Z-20F3;第二条螺旋线第一刀车螺纹
N180G92X40.5Z-31F3;第二条螺旋线第二刀车螺纹
N190X40.3第二条螺旋线第三刀车螺纹
N200X40.05第二条螺旋线第四刀车螺纹
N210G0X200Z100退刀
N220M30结束
§7.2在数控车床上车梯形螺纹
一、教学目的
通过在数控车床上低速车梯形螺纹的练习或生产,使学生进一步熟练掌握车螺纹指令G32、G92,并体会数控车加工螺纹时借刀方法及优缺点。
二、教学准备
弹簧刀排,10×10白钢条,其它常用工、量、刃具
三、教学内容
1.加工图7.6所示零件
图7.6
2.加工工艺及程序
(1)有关参数计算:
a.单边吃刀深度h=0.5p+ac=0.5*6+0.5=3.5
b.刀头宽w=0.366p-0.536ac=0.366×6-0.536×0.5=1.928
c.牙顶宽f=0.366p=0.366×6=2.196
d.中径测量值M=d2+4.864dD-1.866p
式中dD为钢针直径=(0.486~0.656)p最佳值=0.518p
本例中Dd=0.518×6=3.108
M=39+4.864×3.108-1.866×6=42.921
e.最大借刀量ε的计算
ε=P-2×(h×tg15°)-W-f
本例中设直进至3mm时开始借刀,即h=1.5mm则
ε=6-2×1.5×tg15-1.928-2.196=1.072
实际程序中可参考此值借刀
(2)加工工艺
三爪夹毛坯伸出长度40~45mm
a.车端面见光
b.粗精车Ф42螺纹外圆
c.切退刀槽
]d.粗车Tr42×6
e.精车Tr42×6
(3)加工程序
设T3为螺纹车刀,坐标原点设在端面中心上
O×××;
………………车外圆等
N100T0303S50;换螺纹刀,转速80(线速度约为5m/min)
N110G00X45Z3M08;快速定位靠近工件,第一条螺旋线第一刀车螺纹起点A开冷却泵
N120G92X41Z-34F6;直进第一刀车螺纹
N130G92X40.5;第二刀车螺纹
N140X40.2第三刀车螺纹
N150X39.9
N160X39.6………………
N170X39.4
N180X39.2
N190X39.0第八刀车螺纹
N200G0X45Z3.2轴向偏移起点,偏移0.2mm
N210G92X39Z-34F6;借刀车螺纹
N220G0Z3.4轴向偏移起点,偏移0.2mm
N230G92X39Z-34F6;第二次借刀车螺纹
N240G0X45Z3.5轴向偏移起点,偏移0.1mm
N250G92X39Z-34F6
N260G0X45Z3.6
N270G92X39Z-34F6
N280G0X45Z3.7
N290G92X39Z-34F6
N300G0X45Z3.8
N310G92X39Z-34F6
N320G0X45Z3.9
G92X39Z-34F6
G0X45 Z3.95
G92X39Z-34F6 借刀量可根据实际情况增减但最大累计不超过ε
G0X4.0
G92X39Z-34F6
G0X45Z3.5刀具返回螺旋线中间
N330G92X38Z-34F6直进车螺纹
N340X37.4
N350X37
N360X36.7
N380X36.4
N390X36.2
X36
X35.8
X35.6
X35.4
X35.3
X35.2
X35.1
X35
………………如需要可增加左右借刀精车程序段
N440G0X200Z100M09退刀关冷却泵
N450M30结束
四、思考题
如何利用子程序或宏程序完成借刀以简化编程?
在FANUC数控系统中,数控车床螺纹切削循环加工有两种加工指令:
G92直进式切削和G76斜进式切削。
由于切削刀具进刀方式的不同,使这两种加工方法有所区别,各自的编程方法也不同,工件加工后螺纹段的加工精度也有所不同。
一、 编程指令介绍
1. G92
(1)指令格式
G92 X(U)_Z(W)_R_F_
(2)指令功能
切削锥螺纹(包含圆柱螺纹),刀具从循环起点,按图1所示的走刀路线,最后返回到循环起点。
图中虚线表示按R快速移动,实线按F指定的进给速度移动。
(3)指令说明
X、Z表示螺纹终点坐标值;U、W表示螺纹终点相对循环起点的坐标分量;R表示锥螺纹始点与终点在X轴方向的坐标增量(半径值),圆柱螺纹切削循环时R为零,可省略;F表示螺纹导程。
(4)进刀方式
在G92螺纹切削循环中,螺纹刀以直进的方式进行螺纹切削。
总的螺纹切削深度(牙高)一般以常量值进行分配,螺纹刀双刃
与切削。
每次的切削深度一般由编程
员在编程时给出,如图2所示。
图2 直进式加工
2. G76
(1)指令格式
G76 P m r a QΔdmin Rd
G76 X(U) Z(W) Ri Pk QΔd Ff
(2)指令功能
该螺纹切削循环的工艺性比较合理,编程效率较高,螺纹切削循环路线如图3所示。
(3)指令说明
m表示精加工重复次数;r表示斜向退刀量单位数(0.01~9.9f,以0.1f为一个单位,用00~99两位数字指定);a表示刀尖角度;Δdmin表示最小切削深度,当切削深度Δdn小于Δdmin,则取Δdmin作为切削深度;X表示D点的X坐标值;U表示由A点至D点的增量坐标值;Z表示D点Z坐标值;W表示由C点至D点的增量坐标值;i表示锥螺纹的半径差;k表示螺纹高度(X方向半径值);d表示精加工余量;F表示螺纹导程;Δd 表示第一次粗切深(半径值)。
切削深度递减公式计算:
每次粗切深:
。
图3 G76螺纹切削循环路线
(4)进刀方式
在G76螺纹切削循环中,螺纹刀以斜进的方式进行螺纹切削。
总的螺纹切削深度(牙高)一般以递减的方式进行分配,螺纹刀单刃参与切削。
每次的切削深度由数控系统计算给出,如图4所示。
图4 斜进式加工
二、加工精度分析及相关指令应用
G92螺纹切削循环采用直进式进刀方式,由于刀具两侧刃同时切削工件,切削力较大,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。
但由于其加工的牙形精度较高,因此一般多用于小螺距高精度螺纹的加工。
由于其刀具移动切削均靠编程来完成,所以加工程序较
。
由于刀刃在加工中易磨损,因此在加工中要经常测量。
G76螺纹切削循环采用斜进式进刀方式,由于单侧刀刃切削工件,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低精度螺纹的加工。
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,此加工方法更为简捷方便。
如果需加工高精度、大螺距的螺纹,则可采用G92、G76混用的办法,即先用G76进行螺纹粗加工,再用G92进行精加工。
需要注意的
粗精加工时的起刀点要相同,以防止螺纹乱扣的产生。
三、编程举例
如图5所示,分别运用G92、G76螺纹切削循环指令编程。
图5 加工示例零件图
1.G92 编程
N10 G50 X100. Z50.
N20 G41 G97 S300
N30 T0101 M03
N40 G00 X35. Z3.
N50 G92 X29.5 Z-21. F1.5
N60 X29.0
N70 X28.5
N80 X28.38
N90 G00 X100. Z50.
N100 T0000 M05
N110 M02
N120 M30
2. G76 编程
N10 G50 X100. Z50.
N20 G41 G97 S300
N30 T0101 M03
N40 G00 X35. Z3.
N50 G76 P010160 Q200 R0.1
N60 G76 X28.38 Z-21. R0 P812 Q200 F1.5
N70 G00 X100. Z50.
N80 T0000 M05
N90 M02
N100 M30
四、结束语
以上我们通过实例介绍了G92、G76螺纹切削循环指令的区别以及它们各自不同的编程方式和应用场合。
在实际生产过程中应根据工件的加工特点与要求正确灵活地运用这些切削循环指令。
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