上课数控车床螺纹切削循环指令编程

项目11数控车床螺纹切削循环指令编程一、螺纹基础知识1.常见螺纹类型（1）（1）按照用途分类螺纹按用途不同可分为联接螺纹和传动螺纹。2.普通螺纹尺寸计算（1）（1）螺纹的公称直径就是大径的基本尺寸(D或d)。（2）原始三角形高度H原始三角形高度H表达式为：PPH866.0232.普通螺纹尺寸计算（2）（3）中径（d2、D2）中径表达式为（4）削平高度外螺纹牙顶和内螺纹牙底均在H/8处削平；外螺纹牙底和内螺纹牙顶均在H/4处削平。PdDd6495.0222.普通螺纹尺寸计算（3）（5）牙型高度h1牙型高度表达式为:（6）外螺纹小径d1外螺纹小径表达式为:（7）内螺纹小径D1内螺纹小径的基本尺寸与外螺纹小径相同（D1=d1）。PHh5143.0851Pdd0825.11二、螺纹加工工艺设计1.螺纹加工走刀路线设计（1）（1）直进法螺纹加工车削过程是在每次往复行程后车刀沿横向进刀，通过多次行程把螺纹车削好。这种加工方法由于刀具两侧刃同时工作，切削力较大，但排屑困难，容易产生扎刀现象，但牙型正确，一般用于车削螺距小于3㎜的螺纹。2.螺纹加工切削用量的选用（7）背吃刀量如果螺纹牙型较深、螺距较大，则可采用分次进给方式进行加工。每次进给的背吃刀量用螺纹深度减去精加工背吃刀量所得的差按递减规律分配。常用螺纹加工切削次数与背吃刀量数值如表所示。2.螺纹加工切削用量的选用（8）公制螺纹螺距1.01.52.02.53.03.54.0牙深0.6490.9741.2991.6241.9492.2732.598切削次数及对应背吃刀量（㎜）1次0.70.80.91.01.21.51.52次0.40.60.60.70.70.70.83次0.20.40.60.60.60.60.64次0.160.40.40.40.60.65次0.10.40.40.40.46次0.150.40.40.47次0.20.20.48次0.150.39次0.23.车削螺纹前圆柱体（孔）预加工尺寸控制（1）（1）外螺纹加工前圆柱体直径尺寸控制车削螺纹时因工件材料受车刀挤压影响使螺纹大径变大，因此车削螺纹前大径尺寸应控制在比基本尺寸小0.2～0.4㎜；如果是用板牙套不大于M16的螺纹，同样是考虑加工变形的原因，螺纹大径应车到螺纹大径下偏差。4．螺纹车刀的安装与找正（1）车螺纹时，为了保证牙型正确，对装刀提出了较严格的要求。装刀时刀尖高低应对准工件轴线，并且车刀刀尖角的中心线必须与工件轴线严格保持垂直，这样车出的螺纹，其两牙型半角才会相等；如果把车刀装歪，就会产生牙型歪斜，如图所示。4．螺纹车刀的安装与找正（2）4．螺纹车刀的安装与找正（3）为了保证装刀要求，在装夹外螺纹车刀时常采用角度样板找正螺纹刀尖角度，如图所示，将样板靠在工件直径最大的素线上，以此为基准调整刀具角度。4．螺纹车刀的安装与找正（4）5．螺纹车削刀具切入与切出行程的确定（1）在数控车床上加工螺纹时,会在螺纹起始段和停止段发生螺距不规则现象，所以实际加工螺纹的长度W应包括切入和切出的空行程量，如图所示。L1为切入空刀行程量，一般取2～5mm；L2为切出空刀行程量，一般取2～3mm。5．螺纹车削刀具切入与切出行程的确定（2）三、单行程螺纹切削指令编程（G32）1．指令格式（2）G32X（U）Z（W）F；X（U）、Z（W）—为螺纹终点坐标，切削圆柱螺纹时，X（U）可省略；F—为螺纹导程，单位㎜。对于锥螺纹，角α在45°以下时，螺纹导程以Z轴方向指定；角α在45°～90°时螺纹导程以X轴方向指定。2．刀具走刀路线分析刀具从A点出发以每转一个螺纹导程的速度切削至B点，其切削前的进刀和切削后的退刀都要通过其它的程序段来实现。3．指令应用说明（1）1）在车螺纹期间进给速度倍率、主轴速度倍率均无效，始终固定在100％。2）车螺纹期间不要使用恒表面切削速度控制，而要使用G97指令指定主轴转速。3）车螺纹时，必须设置螺纹加工升速段Ll和降速段L2，这样可避免因车刀升、降速而影响螺距的稳定。3．指令应用说明（2）4）螺纹加工时如果牙型深度较深、螺距较大，应该分次进给，每次进给的背吃刀量用螺纹深度减去精加工背吃刀量所得的差按递减规律分配。5）受机床结构及数控系统的影响，车螺纹时主轴的转速有一定的限制。4．编程举例（1）【示例2-29】编写如图所示工件加工程序，工件毛坯尺寸为φ32㎜。4．编程举例（2）零件加工有外圆柱面的粗、精加工，径向槽的切削加工和螺纹加工。加工时采用外圆端面车刀（T0101）、切槽刀（T0202，刀具宽度3㎜）和普通螺纹切削刀具（T0303）三种刀具。加工前应该计算螺纹的大径和小径尺寸，以控制粗加工的加工次数和每次背吃刀量。4．编程举例（3）1）考虑螺纹加工时的挤压变形，螺纹加工前外圆直径应为：d=30-0.2=29.8㎜。2）螺纹底径尺寸计算：3）根据着两个尺寸进行走刀次数和背吃刀量分布：共进行五次螺纹切削，每次切削深度分别为0.9、0.6、0.6、0.065。835.2720825.1300825.11Pdd4．编程举例（4）O2028T0101;（外圆表面加工）G98M03S400;G00X35.0Z2.0;G71U1.0R0.5;G71P10Q20U0.5W0.1F80.0;N10G00X21.8;G01G42X29.8Z-2.0F40.0;Z-30.0;N20X35.0;S800;G70P10Q20;G00G40X100.0Z50.0;T0202;（退刀槽加工）G00X33.0Z-28.0;G75R0.5;G75X26.0Z-30.0P1000Q2000F20.0;4．编程举例（5）G00X100.0Z50.0;M05;T0303;（螺纹加工）M03S600;G00X29.1Z5.0;G32Z-28.0F2.0;G00X31.0;Z5.0;X28.5;G32Z-28.0F2.0;G00X31.0;Z5.0;X27.9;G32Z-28.0F2.0;G00X31.0;Z5.0;X27.835;G32Z-28.0F2.0;G00X100.0;Z50.0;M05;M30;四、螺纹切削单一固定循环指令编程（G92）1．指令格式（1）1．指令格式（2）车削加工圆柱螺纹时，指令格式为：G82X（U）Z（W）F；X（U）、Z（W）—为螺纹终点坐标；F—为螺纹导程，单位㎜。1．指令格式（3）1．指令格式（4）车削加工圆锥螺纹时，指令格式为：G82X（U）Z（W）RF；X（U）、Z（W）—为螺纹终点坐标；R—为圆锥螺纹起点、终点的半径差值，当起点尺寸小于终点尺寸时，R为负值；F—为螺纹导程，单位㎜。2．刀具走刀路线分析G92指令的走刀路线与G90指令相似，运动轨迹也是一个矩形。刀具从循环起点A沿X方向快速移动至B点，然后以“导程/转”的进给速度沿Z向切削进给至C点，再从X向快速退刀至D点，最后返回到循环起点A，完成一个螺纹加工循环动作。为了完成整个螺纹加工，需要经过粗加工、精加工多次循环。3．指令应用说明（1）1）在螺纹切削过程中，按下循环暂停键时，刀具立即按斜线回退，先回到X轴起点，再回到Z轴起点。在回退过程中，不能进行另外的暂停。2）如果在单段方式下执行G82循环，则每执行一次循环必须按4次循环启动按钮。3）G82指令是模态指令，当Z轴移动量没有变化时，只需对X轴指定其移动指令即可重复执行固定循环动作。3．指令应用说明（2）4）在G82指令执行过程中，进给速度倍率和主轴速度倍率均无效。5）执行G82循环指令时，在螺纹切削的收尾处，刀具沿接近45°的方向斜向退刀，Z向退刀距离由系统参数设定。4．编程举例（1）【示例2-30】编写如图所示工件加工程序，工件毛坯尺寸为φ32㎜。4．编程举例（2）●零件形状比较简单，工件毛坯尺寸为φ32㎜。●零件加工工艺路线设计为：工件外圆表面的粗加工与精加工并倒角；螺纹退刀槽加工；螺纹的粗加工与精加工。●所采用的刀具有外圆端面车刀（T0101）、切槽刀（T0202，刀宽3㎜）以及60°螺纹车刀（T0303）。4．编程举例（3）螺纹加工前，外圆柱表面应加工至尺寸φ19.8，螺纹底径应为：据此确定螺纹精加工所达到尺寸及螺纹切削走刀次数。螺纹每次走刀背吃刀量及对应工件直径如表所示：376.185.10825.1200825.11Pdd4．编程举例（4）走刀次数背吃刀量（㎜）对应工件直径（㎜）10.819.220.618.630.22418.3764．编程举例（5）O2029T0101;（圆柱外表面加工）G98M03S400;G00X32.0Z2.0;G71U1.0R0.5;G71P10Q20U0.5W0.1F80.0;N10G00G42X11.8;G01X19.8Z-2.0F40.0;Z-25.0;N20X32.0;S800;G70P10Q20;G00G40X100.0Z50.0;T0202S400;（退刀槽加工）G00X31.0Z-23.0;G75R0.5;G75X16.0Z-25.0P1000Q2000F20.0;M05;G00X100.0Z50.0;4．编程举例（6）T0303;（螺纹加工）M03S600;G00X22.0Z2.0;G82X19.2Z-24.0F1.5;X18.6;X18.376;G00X100.0Z50.0;M05;M30;五、螺纹切削复合循环指令编程（G76）1．指令格式（1）1．指令格式（2）G76P（m）（r）（a）Q（Δdmin）R（d）；G76X（u）Z（w）R（i）P（k）Q（Δd）F；m—精加工重复次数（取值范围：01～99）；r—倒角量，即螺纹切削退尾处(45°方向退刀)的Z向退刀距离。当螺距由P表示时，可以从0.1P到9.9P设定，单位为0.1P（表达时用两位数表达：00到99）；a—刀尖角度，可以选择的刀尖角度有：80°、60°、55°、30°、29°和0°，由两位数规定。如当m=2，r=1.2P，a=60°时，则表达为P021260；Δdmin—最小切深（该值用不带小数点的半径值表示），当一次循环运行的切深小于此值时，切深箝在此值处；1．指令格式（3）G76P（m）（r）（a）Q（Δdmin）R（d）；G76X（u）Z（w）R（i）P（k）Q（Δd）F；d—精加工余量（该值用不带小数点的半径值表示）；X（u）、Z（w）—螺纹终点坐标值；i—锥螺纹起点与终点的半径差，i为零时表示加工圆柱螺纹；k—螺纹牙型高度（该值用不带小数点的半径值表示），始终为正值；Δd—第一刀切削深度（该值用不带小数点的半径值表示），始终为正值；F—进给速度。2．刀具走刀路线分析（1）加工圆柱外螺纹时，刀具从循环起点A出发，以G00方式沿X向进给至螺纹牙顶X坐标处（即B点，该点的X坐标值＝小径+2k），然后沿基本牙型一侧平行的方向进给，X向切深为Δd；再以螺纹切削方式切削至离Z向终点距离为r处，倒角退刀至D点，再沿X向退刀至E点，最后返回A点，准备第二刀切削循环。如此分多刀切削循环，直至循环结束。2．刀具走刀路线分析（2）2．刀具走刀路线分析（3）执行螺纹切削复合循环指令加工时，采用斜进式进刀。●第一刀切削循环时，背吃刀量为Δd；●第二刀的背吃刀量为：●第n刀的背吃刀量为：执行G76循环的背吃刀量是逐步递减的。d12dnn13．指令应用说明1）G76可以在MDI方式下使用。2）在执行G76循环时，如按下循环暂停键，则刀具在螺纹切削后的程序段暂停。3）G76指令为非模态指令，所以必须每次指定。4）在执行G76时，如要进行手动操作，刀具应返回到循环操作停止的位置。如果没有返回到循环停止位置就重新启动循环操作，手动操作的位移将叠加在该条程序段停止时的位置上，刀具轨迹就多移动了一个手动操作的位移量。4．编程举例（1）【示例2-32】加工如图所示工件。对于螺纹部分，取精加工次数为3次，由于有退刀槽，螺纹收尾长度为0㎜，螺纹车刀刀尖角度为60°，最小背吃刀量取0.1㎜，精加工余量取0.3㎜，螺纹牙型高度为1.624㎜，