剖析数控车异形螺纹的加工

① G32加工端面螺纹介绍:

概述：端面螺纹大多以矩形螺纹为主，车床的自定心卡盘（盘丝）使用的就是这种结构。这类螺纹没有具体的代号标注，一般是文字注释。

如图2-8是端面螺纹的简图

图（a）是端面螺纹整体结构简图，图（b）是端面螺纹的局部放大图，规定当螺纹深度小于5mm时，需加0.1mm。

端面螺纹旋向的判断：

在主轴正转情况下，从外往里车，属于右旋（顺时针），反之是左旋螺纹（逆时针）。

指令格式：G32 X＿ F＿（X为切削的终点坐标，F为螺纹的导程）

程序语句（仅车端面螺纹段）

G99 M3 S500 T0202;(切槽刀 B=3mm)

G0 X100. M8;

Z-0.5;

G32 X40. F3.0;

G0 Z3.;

X100.;

Z-0.7;

G32 X40.（考虑刀刃宽 图2-9） F3.0;

G0 Z3.;

X100.;

Z-1.0;

G32 X40. F3.0;

G0 Z3.;

X100.;

Z-1.5;

G32 X40. F3.0;

G0 Z3.;

X100.;

Z-2.0;

G32 X40. F3.0;

G0 Z3.;

X100.;

Z-2.5;

G32 X40. F3.0;

G0 Z3.;

X100.;

Z-3.1;

G32 X40. F3.0;

G0 Z90.;

M5;

M30;

注：这几次定位要一致。

② 变距螺纹加工介绍

广州数控（GSK）等一些国内数控系统在加工变距螺纹时使用G32指令。

如图2-10所示：

数值计算：

M27×4的牙高（直径值）=1.3×4=5.2mm；

M27×12的牙高（直径值）=1.3×12=15.6mm；

牙高以最小牙高为依据：

所以小径=27-5.2=21.8mm。

车变距螺纹时，主轴转速由最大螺纹的螺距（P=12）确定。

程序语句（仅车螺纹段）

G99 M3 S200 T0202;

G0 X30.;

Z3.;

X26.;

G32 Z-20 F4.0;

G32 Z-56 F12.;

G0 X30.;

Z3.;

X25.6;

G32 Z-20. F4.0;

G32 Z-56. F12.;

…;

G32 X30.;

Z3.;

X21.8;

G32 Z-20. F4.;

G32 Z-56. F12.;

G0 X30.;

Z90.;

M5;

M30;

所谓变距螺纹指的是以螺纹切入开始指定基准螺距值F，然后每隔一个螺距产生一个螺距差值K（增值或减值）

在FANUC（发那科）等一些进口的数控系统中，有加工变距螺纹的特定指令G34。

指令格式：G34 X＿Z＿F＿K＿;

其中 X、Z为螺纹的终点位置，F为长轴方向在起点处的导程，K为主轴每转导程的增加量和减少量，K值的指令范围：

0.0001-500.0000mm，如下图所示。

例如：起点导程5mm，导程增量为1mm，螺纹长度为50mm，程序为：G34 Z-50. F5. K1。

③ 多线螺纹的加工

多线螺纹一般用于传动，都是直螺纹，数控加工多线螺纹，可以使用G92通过调用子程序的方法，进口机床还支持G32指令加工多线螺纹，G76指令也可以加工多线螺纹（后面讲到）。

G92调用子程序加工多线螺纹

加工如图2-11多线螺纹

图中标注的含义：M27×9/3

其中M27是公称直径，9是螺纹导程，3是螺距。

因为：导程=螺距×线数 所以：这是一个三线螺纹。

数值计算：

大径=27-0.13×3=26.61mm；

小径=27-1.3×3=23.1mm；

程序语句（仅车螺纹段）

子程序（O0046）

G92 X26. Z-40. F9.;

X25.7;

X25.4;

X25.2;

X25.0;

…;

X23.1;

M99;

主程序

G99 M3 S700 T0202;

G0 X30. M8;

Z3.;

M98 P0046;

G0 X30.;

Z6.;

M98 P0046;

G0 X30.;

Z9.;

M98 P0046;

G0 Z90.;

M5;

M30;

Z3.→Z6.→Z9.每次定位增加一个螺距（P=3）

有一些系统也支持G32加工变距螺纹

指令格式： G32 X＿Z＿F＿Q＿;

其中 X、Z为螺纹的终点位置，F为螺纹导程，Q为螺纹的起始角。增量为0.001°，不能指定小数点；如果加工双线螺纹，相应位移为180°，则指定Q180000.

起始角Q不是模态值，每次必须指定，否则系统认为是0.

多线螺纹加工对G32，G34，G92，G76指令均有效。

④ 梯形螺纹的加工

在数控车床上，可用G76螺纹切削循环指令，采用斜进法、交错切削等方法加工梯形螺纹，但有一定的技术难度。所以根据长期的实践经验，摸索出一套在一系列经验公式对编程数据精细计算的基础上，使用螺纹切削指令G32和调用子程序，并在子程序中巧妙设置加工方法来加工梯形螺纹，能够安全、可靠地加工出合格的梯形螺纹。

编程与加工技巧分析

（1）刃磨刀时注意保证车刀的刀尖角与牙型角一致，而且刀尖宽度必须小于槽底宽。

（2）尽量使车削过程牙槽间隙足够大，保证车刀单刃切削，排屑顺利。如螺距为5mm的梯形螺纹槽底宽为1.7mm，刃磨刀尖为1.2-1.4mm为宜。刀尖过大会使刀尖与牙侧的间隙过小，不易排屑，容易扎刀；刀尖过小会使刀尖刚性变差，容易引起震动造成加工表面粗糙度较差，精度难以控制。

（3）注意车刀在车螺纹前的定位，刀尖到牙顶的距离要大于牙高h，小于牙高h会造成刀尖在螺纹加工后阶段与螺纹牙顶之间摩擦，产生废品。

（4）编制和调用子程序，可采用一重子程序，也可以调用多重子程序。

1.编程数据的计算

（1）毛坯的定位点X值=公称直径＋（0.5P+ac）×2＋1

式中P为螺距，ac为牙顶间隙，0.5P+ac为牙形高。根据螺距的大小来选择牙顶间隙的值参见下表。

 

P	1.5-5	6-12	13-44
ac	0.25	0.5	1

(2)第一刀下刀点X值

X=公称直径-上下偏差平均值-0.2

（3）小径=公称直径-（0.5P＋ac）×2

（4）加工加数=（第一刀下刀点X值-小径）/X方向进刀量（直径值）＋1

（5）U=毛坯定位点X值-第一刀下刀点X值。

2.走刀路线：加工梯形螺纹一般采用左右切削法，螺距小的可分为粗车、半精车、精车；螺距大的可分为粗车、半粗车、半精车、精车。采用左右切削法，调用一次子程序时，车刀进一个切削深度在左侧车一刀后向右移动一个间隙再车一刀，再调用一次子程序时，车刀又进一个切削深度在左侧车一刀后向右移动一个间隙再车一刀，这样直到完成。

[梯形螺纹加工范例]如下图所示是梯形螺纹加工件

3.加工梯形螺纹数据计算

（1）毛坯定位点X值

X=公称直径＋（0.5P+ac）×2＋1=36＋(0.5×6＋0.5)×2＋1=44

（2）查表确定公称直径上下偏差值：上偏差为0，下偏差为-0.375，其平均值为-0.2，第一刀下刀点X值=36-0.2-0.2=35.6.

（3）小径=公称直径-（0.5P＋ac）×2=36-（0.5×6＋0.5）×2=29。

(4)加工加数=(第一刀下刀点X值-小径）/X方向进刀量（直径值）＋1=(35.9-29)/0.1＋1=67.

(5)U=毛坯定位点X值-第一刀下刀点X值=44-35.6=8.4.

4.计算梯形螺纹尺寸并查表确定其公差

大径D=36

中经d中=d-0.5p=36-3=33查表确定其公差，故d=33

牙高h=0.5p＋ac=3.5

小径d=d中-2h=29

牙顶宽f=0.336p=2.196

牙底宽w=0.366p0.536a=2.196-0.268=1.928

根据经验，使用梯形螺纹刀尖宽f=1.5mm比较合理。

用3.1mm的测量棒测量中经，则其测量尺寸M=d中＋4.864d-1.866p=36.88，根据中经公差带确定其公差（0--0.355）则M=36.525-36.88.

5.编写数控程序

G99 M3 S300 T0101;

G0 X44. Z8.;（44为毛坯定位点X值）

M8;

M98 P470002;(47为粗加工刀数)

M98 P200003;（20为精加工刀数）

M9;

G0 X100. Z100.;

M30.

编写粗加工子程序         

O0002

G0 U-8.4;（8.4为U值）

G32 Z-37. F6.;

G0 U8.4;

Z7.7;

U-8.4;

G32 Z-37. F6.;

G0 U8.4;

Z8.3;

U-8.4;

G32 U0. Z-37. F6.;

G0 U8.3;

Z8.;

M99;

编写精加工程序          

O0003;

G0 U-8.4;

G32 Z-37. F6.;

G0 U8.4;

Z7.9;

U-8.4;

G32 U0. Z-37. F6.;

G0 U8.4;

Z8.1;

U-8.4;

G32 U0. Z-37. F6.;

G0 U8.3;

Z8.;

M99;

上述工件也可以用G92编制子程序。

主程序

…

G00 X44. Z6.;(螺纹刀快速到达直径Φ44mm端面外3mm)

M98 P60002;（粗车调用O0002子程序6次）

M98 P80003;（半粗车调用 O0003子程序8次）

M98 P80004;（半精车调用主程序O0004子程序8次）

M98 P80005;（精车调用O0005子程序8次）

G0 X100. Z100.;（螺纹刀快速退回到程序起点）

…

O0002（粗车子程序）

G00 U-0.5;（粗车每次进给深度）

M98 P0006;（调用基本子程序O0006）

M99;（子程序结束返回主程序）

O0003;（半粗车子程序）

G00 U-0.3;（半粗车每次进给深度）

M98 P0006;（调用基本子程序O0006）

M99;（子程序结束返回主程序）

O0004;（半精车子程序）

G0 U-0.15;（半精车每次进给深度）

M98 P0006;（调用基本子程序O0006）

M99;（子程序结束返回主程序）

O0005（精车子程序）

G0 U-0.05;（精车每次进给深度）

M98 P0006;（调用基本子程序O0006）

M99;（子程序结束返回主程序）

O0006（基本子程序）

G92 U-8. Z-37. F6.;（车削螺纹左牙侧面）

G00 W0.43;（螺纹刀快速移动0.43mm到达右牙侧面）

G92 U-8. Z-37. F6.;（车削螺纹右牙侧面）

G0 W-0.43;（移动-0.43mm返回螺纹左牙侧面轴向位置）

M99;（子程序结束返回主程序）

编辑：jq