宏程序在螺紋銑削快速編程中的應(yīng)用

■ 沈陽黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司 （遼寧 110043）

陳國文 馬芳薇 周 瑜

1. 加工難題

圖1所示某零件在加工過程中，其螺紋（見圖2）右旋螺距4mm、長度為45mm，但現(xiàn)有刀具（見圖3）的有效銑削長度只有28mm，小于零件螺紋長度，采用傳統(tǒng)螺紋銑削無法一次加工完成，數(shù)控編程和計(jì)算比較復(fù)雜。

圖1 零件圖

圖2 螺紋放大圖

圖3 刀具圖

2. 解決方案

螺紋銑削是當(dāng)今制造業(yè)中比較流行的一種螺紋加工方法，它是利用數(shù)控機(jī)床的螺旋插補(bǔ)功能（G02/G03）進(jìn)行螺紋加工的一種新方法（見圖4），加工中螺紋銑刀依靠機(jī)床運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)螺旋升程的加工，該方法首先流行于歐美，隨著數(shù)控機(jī)床在國內(nèi)的廣泛普及和數(shù)控編程技術(shù)的提高，螺紋數(shù)控銑削方法得到了廣泛的應(yīng)用。

圖4 外螺紋數(shù)控銑削加工示意圖

傳統(tǒng)單齒刀具加工螺紋過程中，采用單個(gè)螺距的方式進(jìn)行循環(huán)切削（見圖5a），而新結(jié)構(gòu)梳式螺紋銑刀由于多個(gè)齒同時(shí)參與切削，軸向移動(dòng)一個(gè)螺距，即可完成與銑刀長度相等的螺紋（見圖5b），加工效率較高。

圖5 螺紋接刀示意圖

圖3 所示螺紋刀具有效長度7（齒數(shù)）×4 m m（螺距）=28mm，因螺紋刀具長度小于螺紋長度，無法一次加工完成，銑削加工過程中存在接刀問題。

根據(jù)螺紋銑刀的這個(gè)特點(diǎn)，接刀方案確定為：軸向刀具每次移動(dòng)距離為6個(gè)齒，剩余1個(gè)齒作為重疊加工接刀用，螺紋銑刀每次加工有效長度為6（齒數(shù)）×4mm（螺距）=24mm，整個(gè)螺紋加工次數(shù)為2刀即可。

3. 數(shù)控程序編制

程序的編制以及給定的數(shù)值直接決定了所加工螺紋的位置、旋向、公稱直徑及螺距?？紤]到螺紋銑刀可以加工相同螺距、不同旋向、不同直徑的內(nèi)外螺紋，具有一定的通用性，所以采取參數(shù)化編程，即可通過不同的賦值加工出不同的螺紋。

在螺紋梳刀銑削加工中，螺紋銑削運(yùn)動(dòng)軌跡為一螺旋線。在螺紋銑削的切入方法中，推薦采用1/8圓弧切入法，圓弧切線切進(jìn)工件后，再走360°整圓切削。數(shù)控程序如下：

R1=31 ;（刀具直徑）

R14=7 ;（刀具軸向齒數(shù)）

R2=36 ;（螺紋公稱直徑）

R3=45 ;（螺紋長度）

R4=4 ;（螺距）

R5=5 ;（安全平面高度）

R13=(R2-R1)/4 ;（刀具運(yùn)動(dòng)軌跡的一半）

R15=1; （切削計(jì)數(shù)變量）

G54 G90 S200 M03 ；（主軸起動(dòng)）

G00 Z200

X0 Y0

Z=R5 ;（至安全平面）

G01 Z=-R3 F=300 ;（螺紋孔深）

G91 X=R13 Y=-R13 F=15

G03 X=R13 Y=R13 C R=R13 Z=R4/8 ；（圓弧切入）

G03 X0 Y0 I=-R13*2 J0 Z=R4 ;（Z

向移動(dòng)1個(gè)螺距）

R16=R3-(R14-1)*R4 - R4/8 ; （剩余螺紋長度計(jì)算）

WHILE R16>0 ;（判斷螺紋是否加工完）

G01 X=-R13*2 F300 ;（刀具遠(yuǎn)離）

Z=(R14-1)*R4 ;（Z向移動(dòng)）

X=R13*2 F=R12 ;（刀具接近）

G03 X0 Y0 I=-R13*2 J0 Z=R4 ;（接刀繼續(xù)加工剩余螺紋）

R15=R15+1 ；（加工次數(shù)計(jì)數(shù)器）

R16=R3-(R14-1)*R4*R15- R4/8 ; （剩余螺紋孔長度）

ENDWHILE ；（循環(huán)結(jié)束）

G03 X=(-R13) Y=R13 CR=R13 Z=R4/8 ；（圓弧切出）

G01 X=-R13 Y=-R13 Z=R5

G90 Z200 ；（退刀）

M05 M30 ；（程序結(jié)束）

4. 試驗(yàn)件加工驗(yàn)證

為了確保方案安全可靠，先選用一塊試件進(jìn)行了螺紋分段銑削加工試驗(yàn)，經(jīng)過螺紋塞規(guī)通端、止端分別檢測(cè)后，檢驗(yàn)結(jié)果全部合格（見圖6），驗(yàn)證了宏程序智能接刀方案的可靠性和數(shù)控程序的正確性，保證了正式件的盲孔長螺紋的數(shù)控銑削，解決了長螺紋接刀復(fù)雜計(jì)算的問題。

圖6 螺紋加工試驗(yàn)件

5. 結(jié)語

銑削不同直徑、螺距螺紋的零件，需要編制不同的程序，從而程序編制工作量大且較為繁瑣。宏程序由于允許使用變量算術(shù)和邏輯運(yùn)算及條件轉(zhuǎn)移，使得編制相同操作的程序更方便、更容易，在很大程度上降低了對(duì)加工各類不同螺距、直徑、長度的螺紋的程序編制工作量，也提高了螺紋加工效率和加工穩(wěn)定性。