數(shù)控車床用宏程序加工變螺距螺紋的方法及技巧*

馬 麗 毛洪輝

?

數(shù)控車床用宏程序加工變螺距螺紋的方法及技巧*

馬 麗 毛洪輝

（九州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 江蘇徐州 221116）

變螺距螺紋在一些行業(yè)的用途相對比較廣泛,利用宏程序在數(shù)控車床上加工變螺距螺紋的關(guān)鍵問題之一是加工程序的編寫。以FANUC數(shù)車系統(tǒng)為例,闡述變螺距螺紋的數(shù)控加工原理及程序編寫方法,并給出加工程序,為企業(yè)解決變螺距螺紋的數(shù)控加工提供參考依據(jù)。

數(shù)控車床 宏程序 變螺距螺紋加工

1 變距螺紋概述

目前，隨著產(chǎn)品市場的激烈競爭，傳統(tǒng)的螺紋車削和絲錐板牙已無法滿足生產(chǎn)的需要。傳統(tǒng)加工變螺距螺紋的方法有：一是在臥式車床進(jìn)給系統(tǒng)中增設(shè)一套輔助裝置(凸輪變速機(jī)構(gòu))實(shí)現(xiàn)變速加工，雖然能保證精度，但所需技術(shù)難度較大，設(shè)計(jì)成本較高，調(diào)變距增量較麻煩，且不利于推廣應(yīng)用；二是在銑床上采用手工加工的方法完成，勞動強(qiáng)度大、效率低、精度低、容易出現(xiàn)廢品。通過多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和實(shí)踐探索，確定了一種利用宏程序在數(shù)控車床上對變螺距螺紋加工的編程方法，利用宏程序很方便地解決了變螺距螺紋的技術(shù)難點(diǎn)。

由于現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)有強(qiáng)大的宏程序功能，用戶宏功能的變量運(yùn)算可提高數(shù)控車床的加工能力。以FANUC-Oi系統(tǒng)的數(shù)控車床為例，對加工變螺距螺紋進(jìn)行探討，為企業(yè)生產(chǎn)變距螺紋提供參考依據(jù)。變距螺紋是指螺紋的導(dǎo)程不是定值，而是沿著螺旋線方向逐漸變大或減小，有等槽寬變導(dǎo)程螺紋和等牙寬變導(dǎo)程螺紋兩種形式，在FANUC-Oi系統(tǒng)的數(shù)控車床上面，用G34、G35指令，可以加工出這樣的變距螺紋，如圖1、2所示。

圖1 等槽寬變牙導(dǎo)程螺紋

圖2 等牙寬變槽導(dǎo)程螺紋

2 變距螺紋的用途

變距螺桿擠出性能優(yōu)良，不僅吃料情況好、送料均勻、出料口物料連續(xù)性好，而且壓縮均勻、壓縮比大。在食品、橡膠、塑料等行業(yè)使用的擠出設(shè)備中，螺桿軸是關(guān)鍵零件。例如絞肉機(jī)、船舶上的變導(dǎo)程螺旋槳以及汽車前轉(zhuǎn)向懸掛上的變距螺紋等。

3 變距螺紋的數(shù)控加工方法

在配有FANUC-Oi數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控車床上加工變螺距螺紋, 變螺距螺紋的切削指令是：G34、G35X (U) ___ Z (W)___ F ___K士___。其中X、Z是指車削的終點(diǎn)坐標(biāo)值，U 、W 是指切削終點(diǎn)相對起點(diǎn)的增量坐標(biāo)值，F(xiàn)是指螺紋的導(dǎo)程(單頭螺紋的螺距)，這些基本與普通螺紋切削指令G32的意義相同，K是指螺紋每導(dǎo)程的變化量，其增（減）量的范圍[1]。

4 宏程序特點(diǎn)

隨著數(shù)控系統(tǒng)的不斷更新，宏指令應(yīng)用越來越廣泛。以FANUC-Oi系統(tǒng)為例，系統(tǒng)使用B 類宏指令，包括宏變量的賦值、運(yùn)算、條件調(diào)用等，其編程直觀、功能強(qiáng)大，編程者可以自己擴(kuò)展數(shù)控系統(tǒng)的功能。宏功能是數(shù)控系統(tǒng)所具備的特殊輔助功能，合理地使用好該功能可以大大簡化加工程序。

5 宏程序的控制指令

5.1 算術(shù)和邏輯運(yùn)算

下面運(yùn)算可在變量中執(zhí)行運(yùn)算表達(dá)式可包含常量和由函數(shù)或運(yùn)算符組成的變量。表達(dá)式中的變量(#j、 #k )可以用常數(shù)賦值。

(l)常用變量：

［加］#i = #j+# k 、［減］#i=#j-#k ；

(2)角度單位為度：

［正弦］ #i=sin[#j] 、［余弦］ #i=cos[#j]；

(3)函數(shù)：

［平方銀］#i=sqrt[#j]、 ［指數(shù)函數(shù)］#i=exp[#j]

(4)運(yùn)算符：

EQ等于、NE不等于、GT大于、GE大于或等于、LT小于、LE小于或等于。

5.2 條件轉(zhuǎn)移(IF語句)

語句格式為IF[條件式] GOTO n，如圖3所示。

條件式成立時(shí)，從順序號為n的程序段開始執(zhí)行；條件式不成立時(shí)，執(zhí)行下一個(gè)程序段。

圖3 IF語句圖

5.3 循環(huán)語句（WHILE 語句）

語句格式為：WHILE[條件式]DO m… END m(m =l,2 ,3） ，如圖4所示。

圖4 WHILE語句圖

當(dāng)條件語句成立時(shí)，程序執(zhí)行從DO m至END m之間的程序段；如果條件不成立，則執(zhí)行END m之后的程序段。DO和END后的數(shù)字是用于表明循環(huán)執(zhí)行范圍的識別號，可以使用數(shù)字1，2和3，如果是其他數(shù)字，系統(tǒng)會產(chǎn)生報(bào)警。DO～END循環(huán)能夠按需執(zhí)行多次。

6 加工實(shí)例

6.1 圖形說明

這里僅介紹等牙變槽寬導(dǎo)程螺紋的加工，如圖5所示。這種情況要比加工等槽寬變牙復(fù)雜一些，要車變槽寬的螺紋，只有在螺距車削的過程中使刀具寬度逐漸地均勻變大才能實(shí)現(xiàn)，不過這是不能實(shí)現(xiàn)的。在實(shí)踐中可通過改變螺距和相應(yīng)的起刀點(diǎn)來趕刀，逐漸完成車削這樣的特殊螺紋（變螺距螺紋）。

圖5 加工實(shí)例圖

在數(shù)控車床上用循環(huán)語句（WHILE 語句）編制成程序。起刀點(diǎn)：已知基本導(dǎo)程是6 mm，變距是3 mm，第一個(gè)螺距實(shí)際=6+3=9mm ,首先選擇刀寬為3mm螺紋車刀,刀具寬度是根據(jù)變距值而定，所以選擇編程的切削起點(diǎn)距離端面為9 mm 的位置。第一刀與等槽、等寬牙變距情況一樣，先車出一個(gè)槽等寬牙變螺距的螺紋，第二刀切削時(shí)的定位點(diǎn)向端面靠近0.5mm（具體數(shù)值可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)而定），同時(shí)基本導(dǎo)程變?yōu)?.5mm[4，5]。

依次類推，第三刀再靠近0.5mm，基本導(dǎo)程變?yōu)?mm，直至車到尺寸要求（長度66）為止。

6.2 利用宏程序編寫如下(毛坯已經(jīng)加工為合適尺寸)：

O8888

T0202 S100 刀具轉(zhuǎn)速

G00 X 60 Z 9 定刀點(diǎn)

#1= 50 螺紋大徑值

#2= 44 螺紋小徑值

WHILE [#1GE#2] DO3 循環(huán)語句

G00 X [#1] Z 定刀點(diǎn)

G34 Z-66 F6 K3 變距螺紋的指令

G00 X 60 退刀

Z 9 定點(diǎn)

#1= #1-0.3 變量

#3= 6 定起始螺距值

#4= 3.5 定最終螺距值

#5= 0.5 每次進(jìn)給減值

#6= 9 定刀點(diǎn)

#7= 6.5 定刀點(diǎn)

WHILE [#3GE#4] DO2 循環(huán)螺距語句

WHILE [#6GE#7] DO1 循環(huán)定刀點(diǎn)語句

G00 X [#1] Z [#6-#5] 定刀點(diǎn)

G00 X 60 退刀

Z9 定刀

#6= #6-#5 遞減值

#3= #3-#5 遞減值

END1 循環(huán)1結(jié)束

END2 循環(huán)2結(jié)束

END3 循環(huán)3結(jié)束

G00 X 100 Z 100 退刀

6.牛流行熱。急性死亡多因窒息所致。剖檢可見氣管和支氣管黏膜充血和點(diǎn)狀出血，黏膜腫脹，氣管內(nèi)充滿大量泡沫粘液。

M30 程序結(jié)束

加工結(jié)果，如圖6所示。

圖6 加工后成品

7 加工時(shí)要注意：

（1）根據(jù)不同的要求合理選擇刀具寬度。

（2）正確選擇起始值和起刀點(diǎn)的位置。

以上措施有效地解決了加工特殊螺紋（變螺距螺紋）等問題，提高了加工零件的質(zhì)量。

[1] 濟(jì)南機(jī)床廠．FUNAC- 0i MA系統(tǒng)編程說明書．

[2] 陳海舟.數(shù)控加工宏程序[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2006．

[3] 李建躍等．宏程序在數(shù)控加工的應(yīng)用叨[J]．機(jī)械工程師2004,(4).

[4] 張永權(quán)．一個(gè)宏程序在FANUC系統(tǒng)上的妙用[J]．機(jī)械工人,2005(2):24.

[5] 徐衛(wèi)東.螺紋切削循環(huán)指令分析及應(yīng)用[J].中國科學(xué)教育,2004(11).

*江蘇省高等職業(yè)院校高級訪問工程師計(jì)劃資助項(xiàng)目編號:FG125