2022年螺纹车削加工工艺及编程.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 89 螺纹车削加工工艺及编程891 螺纹加工概念及加工工艺1螺纹加工简述螺纹加工是在圆柱上加工出特别形状螺旋槽的过程,螺纹的常见的用途是连接紧固、传递运动等；螺纹常见的加工方法有： 滚丝或螺纹成型、 攻丝、 铣削螺纹、车削螺纹等； CNC车床可加工出高质量的螺纹,本节主要学习用CNC车床车削螺纹图 8-9-1 车削螺纹加工的工艺编程方法；车削螺纹加工是在车床上,掌握进给运动与主轴旋转同步,加工特别外形螺旋槽的过程；螺纹外形主要由切削刀具的外形和安装位置打算；螺纹导程由刀具进给量打算；如图 8-9-1所示的螺纹车削加工；CNC编程加工最多的是一般

2、螺纹,螺纹牙形为三角形,牙型角为 60 , 一般螺纹分粗牙一般螺纹和细牙一般螺纹；粗牙一般螺纹的螺距是标准螺距,其代号用字母“M” 及公称直径表示,如 M16、M12等；细牙一般螺纹代号用字母“M” 及公称直径 螺距表示,如 M241.5 、M27 2 等；图 8-9-2 车削螺纹加工2螺纹加工刀具一般螺纹加工刀具刀尖角通常为 削不仅用于切削,而且使螺纹成型；60 ,螺纹车刀片的外形跟螺纹牙型一样,螺纹刀切机夹式螺纹车刀如图8-9-2 所示, 分为外螺纹车刀和内螺纹车刀两种；可转位螺纹车刀是弱支撑,刚度与强度均较差；名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 10 页精选学习资料

3、- - - - - - - - - 装夹外螺纹车刀时, 刀尖应与主轴线等高 可依据尾座顶尖高度检查 ；车刀刀尖角的对称中心线必需与工件轴线垂直, 装刀时可用样板来对刀；3螺纹加工过程图 8-9-3螺纹加工路线一个螺纹的车削需要多次切削加工而成,每次切削逐步增加螺纹深度,否就,刀具寿命也比预期的短得多；为实现多次切削的目的, 机床主轴必需恒定转速旋转,且必需与进给运动保持同步,保证每次刀具切削开头位置相同, 保证每次切削深度都在螺纹圆柱的同一位置上,螺纹尺寸、外形、表面质量和公差,并得到合格的螺纹；最终一次走刀加工出适当的如图 8-9-3 ,编程中,每次螺纹加工走刀至少有 4 次基本运动 直螺纹

4、 ；运动：将刀具从起始位置X 向快速（ G00方式）移动至螺纹方案切削深度处；运动：加工螺纹轴向螺纹加工 进给率等于螺距 ；运动：刀具 X向快速（ G00方式）退刀至螺纹加工区域外的 X向位置；运动：快速（G00方式）返回至起始位置；4螺纹加工工艺事项 螺纹切削起始位置螺纹切削起始位置,既是螺纹加工的起点,又是最终返回点,必需定义在工件外,但又必需靠近它； X 轴方向每侧比较合适的最小间隙大约为2.5mm,粗牙螺纹的间隙更大一些；Z 轴方向的间隙需要一些特别考虑；在螺纹刀接触材料之前,其速度必需达到 100编程进给率； 由于螺纹加工的进给量等于螺纹导程,所以需要肯定的时间达到编程进给率；如同汽

5、车在达到正常行驶速度以前需要时间来加速一样,螺纹刀在接触材料前也必需达到指定的进给率, 确定前端安全间隙量时必需考虑加速的影响,故必需设置合理的导入距离；导入距离一般为螺纹导程长度的 设置的导出距离；34 倍；同理,螺纹切削终止前,存在减速问题,故必需合理在某些情形下,由于没有足够空间而必需减小 Z 轴间隙,惟一的补救方法就是降低主轴转速 r min 不要降低进给率； 从螺纹退刀为了防止损坏螺纹,刀具沿 Z 轴运动到螺纹末端时,必需立刻离开工件,退刀运动有两种形式沿一根轴方向直线离开 通常沿 X 轴,或沿两根轴方向斜线离开 沿 XZ轴同时运动 ,如图 8-9-4 所示；名师归纳总结 - - -

6、 - - - -第 2 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 通常假如刀具在比较开阔的地方终止加工,例如退刀槽或凹槽, 那么可以使用直线退出,车螺纹 Z 向终点位置一般选在退刀槽的中点,使用快速运动G00指令编写直线退出动作,如：N63 G32 Z-20 F2 （螺纹加工程序）N64 G00 X50 a 直线退出 b 斜线退出图 8-9-4 螺纹退刀假如刀具终止加工的地方并不开阔,那么最好挑选斜线退出,斜线退出运动可以加工出更高质量的螺纹, 也能延长螺纹刀片的使用寿命；须有效；退出的长度通常为导程,举荐使用的角度为 N63 G32 Z-20 F2 ；（螺纹加工程序）

7、斜线退出时, 螺纹加工 G代码和进给率必 45 ,退出程序如下：N64 U4 W2； 斜线退出,螺纹加工状态 N65 G00 X50； 快速退出 螺纹加工直径和深度由于螺纹不能一次切削加工出所需深度,所以总深度必需分成一系列可操控的深度,每次的深度取值, 不仅要考虑螺纹直径,仍要考虑加工条件：刀具类型、材料以及安装的总体刚度；螺纹加工中随着切削深度的增加,刀片上的切削载荷越来越大；对螺纹、 刀具或两者的损坏可以通过保持刀片上的恒定切削载荷来防止；要保持恒定切削载荷,一种方法是逐步减少螺纹加工深度；每次切削深度的运算并不需要复杂的公式, 但需要一些常识和体会；螺纹加工循环在控制系统中建立了自动运

8、算切削深度的算法,手动运算的规律是一样的；有关螺纹加工的一些数值可由下面列出体会运算方法得到：外螺纹小径 =外圆直径 2 牙高；螺纹牙高 =0.61343P 0.6P 走刀次数 =2.8P+4；名师归纳总结 最大切深牙高第 3 页,共 10 页走刀次数- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 最小切深最大切深 走刀次数式中： P 为螺纹导程,单线螺纹导程与螺距相同车三角形外螺纹时,由于受车刀挤压会使螺纹大径尺寸胀大,所以车螺纹前大径一般应车得比基本尺寸小约 0.1P ；车削三角形内螺纹时,内孔直径会缩小,所以车削内螺纹前的孔径要比内螺纹小径略大些,可采纳以下近

9、似公式运算：车外螺纹前外圆直径 =公称直径 D0.1P ；车削塑性金属的内螺纹底孔直径公称直径 dP 车削脆性金属的内螺纹底孔直径公称直径 d 一 1.05P 主轴转速以及进给率螺纹加工时将以特定的进给量切削,进给量与螺纹导程相同,CNC在螺纹加工模式下控制主轴转速与螺纹加工进给同步运行；螺纹加工是典型高进给率加工,比如加工导程为 3 mm的螺纹,进给量就是 3mmr ；螺纹加工的主轴转速直接使用恒定转速（r/min ）编程,而绝不是恒线速度 CSS,这就意味着预备功能 G97必需与地址字 S 一起使用来指定每分钟旋转次数,例如“ G97 S500 M03” ,表示主轴转速为 500r min

10、；那么假如加工导程为 3mm的螺纹,其进给速度运算如下：F700r min 3mmr 2100mmmin 为保证正确加工螺纹, 在螺纹切削过程中,主轴速度倍率功能失效, 进给速度倍率无效；892 G32 螺纹切削指令应用G32是 Fanuc 掌握系统中最简洁的螺纹加工代码,该螺纹加工运动期间,掌握系统自动使进给率倍率无效；1G32螺纹切削指令指令格式：G32 XU ZW F Q； 等螺距螺纹切削指令 XU ZW 为直线螺纹的终点坐标；F为直线螺纹的导程,假如是单线螺纹,就为直线螺纹的螺距；Q为螺纹起始角,该值为不带小数点的非模态值,其单位为 螺纹,就该值不用指定,这时该值为 0；2G32螺纹切

11、削编程实例试用 G32指令 , 编写图 8-9-5 所示工件的螺纹加工程序； 相关工艺0.001 ,假如是单线名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 设计螺纹切削导入距离6mm；刀具退出的方式为45 斜线,长度为导程1.5mm；如图 8-9-6（a）所示；车外螺纹前外圆直径公称直径D0.1P 240.1 1.5 23.85 ；螺纹牙高 =0.61343P 0.61343 1.5 0.92 ；外螺纹小径 =外圆直径 2 牙高 23.85 2 0.9222.01；设计螺纹分五次切削加工出所需深度,第一刀切深0.32mm,然后

12、,每刀逐步削减螺纹加工深度,最终精加工切深 0.045mm.；分层切削染余量安排如图 8-9-6 （b）所示；拟定主轴转速使用恒定转速 500r/min, 进给量就是导程 1.5mmr ； 螺纹加工程序编写螺纹加工程序 O8901如下：O8901 G21 G99 T0404 调用第 4 号外螺纹刀具 G97S500 M03 N20 G00 X30 Z6 M08 ； 起始点 , 导人距离 5 mm N21 G00 X23.21 ；（刀具从起始位置X 向快速移动至螺图 8-9-5 螺纹加工工件纹方案切削深度处）N22 G32 Z-21 F1.5 ； （轴向螺纹加工,进给率等于螺距 ；N23 U4

13、W-2 ；（刀具退出的方式为 45 斜线,保持螺纹切削状态）N24 G00 X30 ； （刀具 X 向快速退刀至螺纹加工区域外的 X30位置）N25 Z6 ； 快速 G00方式返回至起始位置 ； N21 N25完成螺纹的第一刀切削 图 8-9-6 示例工件螺纹加工相关设计N26 G00 X22.76 ；N27 G32 Z-21 F1.5 ；N28 U4 W-2 ；N29 G00 X30 ；N30 Z6 名师归纳总结 N26N30 完成螺纹的其次刀切削 第 5 页,共 10 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - N40 G00 X22.01 N41 G32

14、 Z-21 F1.5；N42 U4 W-2；N43 G00 X30；N44 Z6 N40N44 完成螺纹的最终切削 G00 X100 Z100 M09 M05 图 8-9-7 G92 螺纹切削路线N41 M30 程序终止 893 螺纹切削单一固定循环 G92 单一循环螺纹加工指令 G92简介由程序 O8901 可见,用 G32 编写螺纹多次分层切削程序是比较繁琐,每一层切削要五个程序段,多次分层切削程序中包含大量重复的信息；FANUC 系统可用 G92 指令的一个程序段代替每一层螺纹切削的五个程序段,可防止重复信息的书写,便利编程；G92 指令称单一循环加工螺纹指令,如图 刀具运动轨迹为：8-

15、9-7,G92 螺纹加工程序段在加工过程中,第一：刀具沿 X 轴进刀至螺纹方案切削深度 X 坐标；其次步：沿 Z 轴切削螺纹；第三步：启动 45 倒角螺纹（斜线切出） ；第四步：刀具沿 X 轴退刀至 X 初始坐标；第四步沿 Z轴退刀至 Z 初始坐标；在 G92程序段里,须给出每一层切削动作相关参数,必需确定螺纹刀的循环起点位置,螺纹切削的终止点位置； 单一循环螺纹加工指令 G92格式指令格式： G92 XU ZW FR；格式说明：XU、Zw 为螺纹切削终点处的坐标；F 为螺纹导程的大小,假如是单线螺纹,就为螺距的大小；45 斜线螺纹切出距离在0.1 L 至 12.7 L 之间指定,指定单位为0

16、.1 L,可通过系统参数进行修改； （L 为导程）R 为圆锥螺纹切削参数； G92 编程示例R 值为零时,可省略不写,螺纹为圆柱螺纹；名师归纳总结 螺纹加工程序O8901用 G92编程可改写成程序O8902 第 6 页,共 10 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - O8902 G21 G99 T0404 调用第 4 号外螺纹刀具 G97 S500 M03 N20 G00 X30 Z6 M08 ； 外螺纹刀具到达切削起始点 , 导入距离 6 mm G92 X23.21 Z-23 F1.5 完成第一层螺纹切削 X22.76； 完成其次层螺纹切削 X22.4

17、0； 完成第三层螺纹切削 X22.10； 完成第四层螺纹切削 X22.01; 完成螺纹的最终切削 G00 X100 Z100 M09 M05 N41 M30 程序终止 明显用 G92编程的程序 O8902比 O8901简洁多了；894 螺纹切削复合循环 G76 图 8-9-8 G76 螺纹切削路线及有关参数复合循环螺纹加工指令 G76简介 CNC进展的早期, G92单一螺纹加工循环便利了螺纹编程；随着运算机技术的快速进展,CNC系统供应了更多重要的新功能,这些新功能进一步简化了程序编写；螺纹复合加工循环G76是螺纹车削循环的新功能,它具有许多功能强大的内部特点；使用 G32方法的程序中, 每刀

18、螺纹加工需要4 个甚至 5 个程序段； 使用 G92循环每刀螺纹加工需要一个程序段,但是 G76循环能在一个程序段或两个程序段中加工任何单头螺纹；在机床上修改程序也会更快更简洁；名师归纳总结 如图 8-9-8 所示,说明G76指令的加工动作；G76螺纹加工循环需要输入初始数据；第 7 页,共 10 页 复合螺纹加工循环指令G76格式- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - G76指令格式：G76 P（ m r ） Q（最小切深） R精加工余量 ；G76 XU Z （ W）P（牙高） Q（最大切深） R（锥螺纹参数）F（导程）；FANUC 0i 复合螺纹加工循环

19、指令G76格式分两个程序段,格式中各参数含义如下表：表 8-9-1 G76 格式说明P（ m）第一程序段：G76 P（ m r ） QR精加工重复次数,为199 的两位数（ r）倒角量,当螺距为L,从 0.0L 到 99L 设定,单位为0.1L,为 199 的两位数（）刀尖角度,挑选80 、 60 、 55 、 30 、 29 、 0 六种中的一种,由两位数规定；Q为最小切深 用半径值指定 切深小于此值时,切深钳在此值XU R精加工余量（微米）其次程序段：G76 XU Z （W）R PQFZ （W）螺纹最终切削的终端位置的X 、Z 坐标, XU 表示牙底深度位置Q第一刀切削深度,半径值,正值,

20、（微米）P牙高,半径值,正值（微米）R锥螺纹半径差；圆柱直螺纹切削省略；F螺距正值 G76 外螺纹切削编程示例螺纹加工程序O8901 用 G76编程可改写成程序O8903 O8903 G21 G99 T0404 调用第 4 号外螺纹刀具 G97S500 M03 N20 G00 X30 Z6 M08 ； 外螺纹刀具到达切削起始点 , 导入距离 6 mm N30 G76 P011060 Q100 R0.1 ；（螺纹参数设定）N40 G76 X22.01 Z-23. P920 Q320 F1.5；G00 X100 Z100 M09 M05 M30 程序终止 明显用 G76 编程的程序O8903 比

21、O8901 和 O8902 又简洁多了；G76程序段 N30,N40 说明：名师归纳总结 程序段“N30 G76 P011060 Q100 R0.1 ；” 中：60 ；第 8 页,共 10 页P011060 表示：精加工次数是一次；倒角量为一个导程；刀尖角度- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - Q100表示：最小切深钳制在半径值 100 微米R0.1 ：表示精加工余量 0.1mm 程序段“N40 G76 X22.01 Z-21. P920 Q320 F1.5；” 中X22.01 Z-23. 表示：牙底深度 X 值为 X22.01 ；螺纹切削 Z 终点 Z-

22、23. P920表示：牙高为半径值 920 微米Q320表示：第一刀切深为半径值 320 微米F1.5 表示：螺距 1.5mm 895 内螺纹切削编程示例试编写图 8-9-9 所示工件的内螺纹加工程序；1工艺设计螺纹加工前的底孔直径公称直径 dP 302 28；图 8-9-9 内螺纹示例工件及加工相关设计确定工件坐标系如图 8-9-9 ；设计螺纹切削循环 G76起点在 （X24,Z6）,挑选 X24 不仅保证刀具 X 向与实体的安全间隙,又防止螺纹刀退出时碰撞工件；Z6 是螺纹切削导入距离 6mm；如图 8-9-9 ；设计螺纹最终一刀切削的终点（与起点相对形成矩形切削区域）坐标是（X30,Z3

23、5）；X30 为内螺纹的牙底直径；图 8-9-9 ；Z 35 保证刀具足够切出距离,又不至于让刀具碰撞到夹具；如内螺纹的其它切削参数运算如下：名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 螺纹牙高 =0.61343P 0.61343 21.22mm 走刀次数 =2.8P+49；最大切深牙高 走刀次数1. 22.0 4mm2mmr ；9最小切深最大切深 走刀次数0 . 40 . 13mm 9拟定主轴转速使用恒定转速400r/min, 进给量就是导程2内螺纹加工程序设螺纹底孔已经加工完毕,内螺纹加工程序 O8904 如下：O8904；G21 G99；T0404 调用第 4 号外螺纹刀具 G97 S400 M03；N20 G00 X24 Z6 M08 ； 外螺纹刀具到达切削起始点 , 导入距离 6 mm N30 G76 P011060 Q130 R 0.1 ；（留意：内螺纹精加工余量取负值）N40 G76 X30 Z-35. P1220 Q400 F2；G00 X100 Z100 M09 ；M05；M30； 程序终止终止 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 10 页