圆弧形螺纹的数控加工

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1、圆弧形螺纹的数控加工　　摘要：在新产品的研发和试制阶段及企业单件生产时，在保证质量的前提下用三角形螺纹刀代替球刀加工圆弧形螺纹，能在很大程度上降低企业的生产成本。本文根据圆弧形螺纹的几何形状特点，利用三角形螺纹刀、华中数控系统的宏程序功能并结合G82循环指令编制出了具有通用性、适用性且应用简单的圆弧形螺纹的粗、精加工宏程序。　　关健词：圆弧形螺纹三角形螺纹刀宏程序　　在数控车床切削加工中经常会遇到圆弧形螺纹的加工，最简便的方法是用球头刀编制程序进行加工。但有时只需要加工单件，这个时候再买一把球刀加工此种类型的螺纹就会提高这个件的成本，如果能用普通的螺纹刀加工出圆弧形螺纹将会大大节省成本。本

2、文就是针对上述问题以华中系统为例，系统阐述了用三角形螺纹刀加工圆弧形螺纹的用户宏程序的编制和应用。　　如图一所示，要加工此种类型的圆弧形螺纹，一种方法是直接使用球头成型刀再辅以螺纹的循环指令就可以加工出来。但是如果这个件是单件或者是一个试制阶段的零件，买一把球刀去加工势必会增加成本，这个时候我们可以考虑用三角形螺纹刀来加工此种类型的零件。　　图一　　一、用三角形螺纹车刀车圆弧形螺纹的原理　　圆弧形螺纹的截面是圆弧形，我们可以依据“数据密化”原理，只要根据曲线公式表达出曲线上坐标点的坐标值，然后用螺纹指令G82沿着这些坐标值依次移动就能走出我们要的圆弧螺纹。　　圆的参数方程为：（θ为参数）　

3、　式中r是圆的半径，因此刀具在圆的轨迹上某一位置点P的坐标为（x，y）。利用三角函数可以计算出圆弧螺纹的起始角度θ和终止角度180-θ。把刀具在车削圆弧的起始角度和终止角度之间分成若干份相等的角度△α。这样从起点开始每增加一个△α，就可以根据参数方程计算出一个坐标值，刀具沿着这个坐标值就可加工出圆弧形螺纹，只要分割的角度△α足够小，就能插补出较为光滑的圆弧形螺纹。　　二、用三角形螺纹车刀车圆弧形螺纹的程序编制方法　　编制车削圆弧螺纹的程序，按照上述编制原理分析，只要计算出圆弧螺纹的起始角度和终止角度，然后分出若干份，通过圆的曲线方程表达出每个点的坐标，再把表达式带入G82循环指令中逐点加工

4、即可完成该螺纹。车削圆弧螺纹的宏程序编制方法流程图如图2所示：　　图二　　1.起始和终止角度的计算　　图三　　sinθ=a/R　　起始角度θ=arcsina/R　　终止角度π-θ　　2.圆弧螺纹宏程序轨迹　　……　　#1=arcsina/R*PI/180（起始角度，华中用弧度编程）　　While#1LE[π-θ]*PI/180（终点判别）　　#2=R*COS[#1]（圆的参数方程，Z向的参数值）　　#3=ABS[R*SIN[#1]]（圆的参数方程，X向的参数值，加了绝对值）　　G00X（大于所加工螺纹的直径）Z[#2+10]（循环起点，Z向距离起点10mm）　　G82X[M-2*#3]Z[

5、负的螺纹长]F[导程]（M为两圆的中心距离）　　#1=#1+0.05（步距，0.05即是△α）　　ENDW　　……　　三、应用实例　　如下图，毛坯为φ50×92。　　图四　　技术要求：1.以单件生产编程。2.不准用砂布及锉刀等修饰表面。3.未注倒角0.5×45°。4.未注公差尺寸按GB1804-M。　　1.工艺准备。　　（1）根据加工零件材质选用45号钢。　　（2）设备选用：华中HNC-21/22T系统数控车床。　　（3）量具：25～50mm外径千分尺、0～150mm游标卡尺。　　（4）刀具：450端面刀、机夹900外圆粗车刀、930精车刀、刀宽为4mm切刀、60°螺纹车刀。　　2.工艺制

6、定。　　（1）手动装夹加工：用三爪自定心卡盘夹持毛坯，伸出卡爪外长度75mm平端面，编程零点选右端面与主轴中心线交汇点。　　（2）自动加工路线：外圆加工;粗、精车;C2倒角→φ48外圆、φ42。　　切槽：切槽至22。　　螺纹：宏程序加工圆弧螺纹。　　3.工件坐标原点选定在工件右端面和轴线交点处。　　4.相关计算。　　sinθ=a/R。　　起始角度θ=arcsina/R;θ=arcsin3.1/3.5;θ=62.34。　　终止角度π-θ=117.66。　　5.参考程序。　　……　　#1=62.34*PI/180　　While#1LE117.6*PI/180　　#2=3.5*COS[#1]　　

7、#3=ABS[3.5*SIN[#1]]　　G00X28Z[#2+10]　　G82X[32.2-2*#3]Z[-35]F6　　#1=#1+0.05　　ENDW　　……　　四、结语　　对于企业来说，最重要的是质量、成本、效益。文中的这种方法主要是针对单件小批量、企业条件不足的情况。通过使用三角形螺纹刀加工圆弧形螺纹，降低了单件零件的生产成本，提高了企业竞争力，减轻了小企业的负担。同时该宏程序针对不同螺距和工称直径的螺纹，改变