巧用宏程序加工等牙寬變距螺紋

摘要：隨著當(dāng)今制造業(yè)的飛速發(fā)展，現(xiàn)代機械加工制造在制造業(yè)領(lǐng)域有著重要的地位，同時也承擔(dān)著越來越重的任務(wù)，在中華人民共和國第一屆職業(yè)技能大賽數(shù)控車工（國賽）中再次出現(xiàn)變距螺紋的加工，一個國家的機械加工制造水平也體現(xiàn)一個國家的工業(yè)發(fā)展程度?，F(xiàn)在制造業(yè)對產(chǎn)品的要求越來越高也越來越嚴(yán)格，尤其是在一些異形復(fù)雜零件的螺紋加工方面特別凸顯其重要性。本文主要探討在法那科系統(tǒng)數(shù)控車床中利用宏程序加工變距螺紋，希望能為企業(yè)和教學(xué)解決在實際生產(chǎn)加工中的一些技術(shù)難題，同時也能提供一些技術(shù)參考依據(jù)和經(jīng)驗借鑒。

關(guān)鍵詞：數(shù)控車床加工;變距螺紋;宏程序指令

中圖分類號：TG62 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-957X（2021）09-0113-02

0 ?引言

變距螺紋在一些特定的行業(yè)里的使用比較廣泛，例如塑料加工機械、飼料加工機械、物料傳送機械等。由于加工精度和使用要求越來越高，現(xiàn)在普遍的使用數(shù)控車床宏程序指令加工，而傳統(tǒng)的普通車床加工變距螺紋加工的方法逐漸被淘汰。數(shù)控車床宏程序指令加工變距螺紋能保證加工精密度的同時，也提高了實際的生產(chǎn)效率，為企業(yè)節(jié)約了成本，增加了經(jīng)濟效益。

1 ?變距螺紋的概述

變距螺紋指的是螺距值不固定，沿著軸線方向逐漸變化，有等槽寬變距螺紋（如圖1）和等牙寬變距螺紋（如圖2）兩種形式。

就普通車床加工變距方法而言，主要有兩種：其一是利用凸輪變速機構(gòu)進行變速，使得普通車床加工能達到變距效果，其二則是采用手工擬合方式進行加工，但是對操作的熟練程度及技術(shù)要求非常高，這種方法難以保證加工精度和變距效果。這兩種方式是在特定的歷史條件產(chǎn)生，從而被推廣使用，目前這兩種方法已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代加工任務(wù)了。筆者以法那科系統(tǒng)的數(shù)控車床為例，技術(shù)操作人員可利用系統(tǒng)變距螺紋加工指令、宏程序變量指令來編寫加工程序，可以有效提升數(shù)控車床的變距螺紋加工能力。由于變距螺紋是指螺距發(fā)生變化，即螺紋導(dǎo)程值是可遞增或遞減，是沿著螺旋線的方向逐漸增大或者逐漸減小。不同的系統(tǒng)有不同指令，以及對應(yīng)不同加工編程方法，本文中所例的系統(tǒng)中，重點闡述在數(shù)控車床上用G34指令和宏程序編程加工出變距螺紋。

2 ?變距螺紋的用途

變距螺紋的用途非常廣泛，在物料送料方面變距螺桿應(yīng)用不僅可以使得壓縮均勻、還可以得到比較大的壓縮，而且機械基礎(chǔ)性能良好，進料、出料情況都不錯，并且出料口物料連續(xù)性保持優(yōu)良。尤其是在橡膠、塑料、輕紡工業(yè)上應(yīng)用特別明顯，變距螺桿作為重要的機械部件，其特點在擠出機應(yīng)用時送料的空間較大，擠出口內(nèi)部空間較小，所以所擠材料質(zhì)量優(yōu)良、氣泡少。如在食品行業(yè)中絞肉機，船舶上的變導(dǎo)程螺旋槳動力裝置、航空傳輸機械、高速離心泵上的變距誘導(dǎo)輪、汽車前向懸掛的變距彈簧減震器等都得到了很好應(yīng)用。

3 ?巧用宏程序加工等牙寬變距螺紋的程序編寫

3.1 G34指令格式及含義

在FANUC Mate系統(tǒng)中，G34指令為變距螺紋的單步加工指令，即變距螺紋的切削指令，指令格式：G34X（U）__Z（W）__F__K__。指令參數(shù)中的U、W是分別指切削終點相對起點的增量坐標(biāo)（U對應(yīng)的是X軸方向，W對應(yīng)的是Z軸方向），X、Z則是指車削的終點坐標(biāo)值（絕對坐標(biāo)），F(xiàn)在單線螺紋的時表示螺距，在多線螺紋時表示導(dǎo)程，K是指螺紋每個螺距或者導(dǎo)程的變化量（遞增加或遞減）。

3.2 編程思路

等牙寬變距螺紋的編程，可通過變距螺紋指令G34和改變螺距和相應(yīng)的起刀點來完成趕刀。具體方法是：第一刀先車出一個槽等寬牙變距的螺紋，第二刀切削時的起刀點向端面靠近（或遠(yuǎn)離）一定距離0.5mm，同時基本螺距變小一個靠近的距離（或變大一個遠(yuǎn)離的距離），第三刀同理再移動0.5mm，這是一個加工循環(huán)。依此類推，多次循環(huán)直加工到螺紋小徑合格為止。

3.2.1 等牙寬變距螺紋的數(shù)值分析

如圖3所示，等牙槽變距螺紋，導(dǎo)入初始螺距7mm，牙型寬度3mm，最小螺距為8mm，最大螺距為11mm，每轉(zhuǎn)螺距增量1mm，3mm切槽刀具一把。

槽寬余量值計算：導(dǎo)入螺距7-刀頭寬3-牙寬3=1 mm，1mm分兩次加工，所以每次就是0.5mm（#3=#3+0.5）。

該螺紋是通過改變距和相應(yīng)的起刀點來進行趕刀，以加工多個槽等寬牙變距螺紋疊加完成加工的。如圖4表示選用刀具寬度為3mm，以7為基本螺距加工出第一刀等槽寬變距螺紋，如圖5表示第二刀移動Z向定位點0.5mm后的切削部分，如圖6表示再次Z向定位點0.5mm后的切削部分。

3.2.2 明確編程中采用兩個循環(huán)語句和兩個變量計算

第一個循環(huán)語句：[WHILE[#1LE#2]DO1]是直徑變化量的判斷，變量計算1（#1=#1-0.2）是直徑的變量計算。

第二個循環(huán)語句：[WHILE[#3LE#4]DO2]是螺距變化量的判斷，變量計算2（#3=#3+0.5）是螺距變量計算。

因為有兩個循環(huán)語句，所以該編程是典型2重相嵌套方式，在編寫程序時一定要注意邏輯關(guān)系。

3.2.3 編程

依據(jù)圖3零件圖所表示的內(nèi)容，用G34指令和宏程序編寫變距螺紋加工程序，具體如表1。

4 ?編程序注意事項

①根據(jù)不同的加工要求，合理選用刀關(guān)寬度。

②定刀點設(shè)置，在變距螺紋加工過程中不能隨意修改刀具的定刀點，尤其是Z軸方向的定刀點不能修改，修改Z軸方向的定刀點會導(dǎo)致變距螺紋出現(xiàn)亂牙現(xiàn)象。

③主軸轉(zhuǎn)速，在加工過程中不能隨意修改主軸轉(zhuǎn)速進給倍率，隨意修改主軸轉(zhuǎn)速和進給步履可能也會引起變距螺紋出現(xiàn)亂牙現(xiàn)象。

5 ?結(jié)語

我國當(dāng)前主要普及比較多的是經(jīng)濟型數(shù)控車床，很多企業(yè)的數(shù)控車床的系統(tǒng)版本比較低，而且不同的系統(tǒng)功能也不同，但宏程序在變距螺紋加工過程中發(fā)揮著十分重要的作用，特別是一些版本比較低的系統(tǒng)，宏程序可以彌補在加工過程出現(xiàn)局限性的難題，特別適合在單件小批量考試制。除了宏程序以外，現(xiàn)代計算機輔助編程也可實現(xiàn)變距螺紋的加工，目前逐漸在企業(yè)生產(chǎn)推廣使用，同時也需要企業(yè)需要配置并適時優(yōu)化相應(yīng)的計算機系統(tǒng)和計算機軟件。多數(shù)常規(guī)數(shù)控編程的固定循環(huán)功能都是基于宏指令開發(fā)而來，所以技術(shù)操作人員也需要加強專業(yè)知識上的學(xué)習(xí)，熟悉并掌握宏指令的編程技巧，以便于對數(shù)控系統(tǒng)的二次開發(fā)，從而有效解決企業(yè)加工中的技術(shù)問題，提高生產(chǎn)效率。

參考文獻：

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

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

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

[4]成立.橢圓宏程序在數(shù)控車削中的應(yīng)用與研究[J].裝備制造技術(shù)，2008，4.

[5]郭建平.數(shù)控車床編程與技能訓(xùn)練[M].北京：北京郵電大學(xué)出版社，2012：125-126.

作者簡介：張民（1981-），男，廣西上林人，瑤族，一級實習(xí)指導(dǎo)教師，研究方向為數(shù)控技術(shù)應(yīng)用。