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子程序在螺紋銑削中的應(yīng)用

2018-3-2 來源：總后勤部建筑工程研究所作者：張力張少飛

摘要：本文就數(shù)控加工中心的螺紋銑削進(jìn)行了系統(tǒng)地總結(jié)。程序簡單易懂、套用方便。

1. 單齒和多齒螺紋銑刀加工螺紋

銑削螺紋的刀具叫螺紋銑刀，根據(jù)刀具工作部分的形狀，它一般分單齒螺紋銑刀和多齒螺紋銑刀。只要直徑合適，多齒螺紋銑刀既可以銑削和它螺距相同的內(nèi)、外螺紋，也可以銑削左、右旋方向不同的螺紋；而單齒螺紋銑刀，則不受螺距和螺紋大小的局限，也就是說理論上它可以銑削比自身直徑大的任何內(nèi)、外和左、右旋向的螺紋。但實(shí)際上無論單齒螺紋銑刀還是多齒螺紋銑刀，都盡量要選擇比銑削的螺紋孔徑大些的，這樣的刀具有利于加工時的弧線進(jìn)刀和退刀，道理和孔的銑削一樣。

螺紋銑刀還分為整體合金磨成和裝刀片回轉(zhuǎn)式兩種，它們各有各的優(yōu)勢和特點(diǎn)。實(shí)際使用時，可以根據(jù)零件的批量大小、材質(zhì)、孔的形狀大小以及圖樣中對零件螺紋表面質(zhì)量的要求進(jìn)行選擇。一般來說多齒的螺絲銑刀效率高，加工的螺紋表面粗糙度稍微好些；而單齒的螺紋銑刀有通用性好、投入成本低等特點(diǎn)。

2. 螺紋銑削的原理

螺紋銑刀銑削螺紋是建立在螺旋式下刀方法基礎(chǔ)上的加工方式，設(shè)備必須是有三軸聯(lián)動功能的數(shù)控銑床。銑螺紋的原理為螺紋銑刀每繞孔或軸銑一周，刀具在Z軸方向上同時運(yùn)動一個導(dǎo)程（即一般所說的一個螺距P）。

3. 銑削螺紋前的注意事項(xiàng)

（1）批量大的零件，優(yōu)先考慮選多齒螺紋銑刀，最好是適合所加工零件材質(zhì)的、裝刀片的多齒螺紋銑刀，這樣效率高、互換性好。

（2）銑刀直徑最好選比被加工螺紋孔徑小5mm以上的，這樣加工時，有利于安全進(jìn)刀和退刀。

（3）盡量提前模擬空試調(diào)程序，由于螺紋刀具一般比較昂貴，所以一定要小心。

（4）螺紋銑刀的刀具長度和直徑一定要測量準(zhǔn)確，記入刀補(bǔ)里。這樣一旦螺紋加工一半刀具損壞時，只要重新?lián)Q成相同規(guī)格的刀具，再次測量準(zhǔn)確刀具長度和直徑，重新記入刀補(bǔ)里，就可以重新從頭銑削加工了一半的螺紋，一般不會亂牙。

（5）螺紋銑刀銑出來的螺紋，用螺紋規(guī)或者和它相配合的螺塞、螺栓來檢驗(yàn)是否合格。螺紋的松緊可以通過調(diào)整刀具表里的半徑補(bǔ)償很容易地實(shí)現(xiàn)。

（6）為了提高銑削螺紋的效率，多齒螺紋銑刀一般從孔上方Z向快進(jìn)到孔表面以下2個螺距以上，才開始側(cè)向螺旋進(jìn)刀，具體要看零件材質(zhì)和硬度以及刀具的剛性表現(xiàn)。

4. 用固定的子程序樣式，通過循環(huán)調(diào)用加工

利用OKUMA數(shù)控系統(tǒng)自己編了一個在該系統(tǒng)加工中心上通用的銑削螺紋的子程序，稱其為“螺紋傻瓜程序”，已經(jīng)使用了好幾年，經(jīng)過實(shí)際檢驗(yàn)和多次完善，在該系統(tǒng)的數(shù)控銑床和加工中心上可以放心使用。子程序格式和內(nèi)容如下：

以上為子程序（O15）。現(xiàn)在解釋一下程序中出現(xiàn)的幾個變量，為便于理解以銑削M65×2、深度11mm的螺紋孔為例，講解子程序調(diào)用。

圖 1 所示為 M 6 5 × 2 的螺紋孔，φ 6 5 m m 為螺紋大徑，φ 63mm為螺紋底孔，此螺紋孔螺距為P=2mm，零件材質(zhì)為鋁合金。選擇回轉(zhuǎn)直徑為21mm的10齒刀片式的矩形螺紋銑刀，螺距為2mm，可知刀片可同時參加工作的切削刃長為20mm。圖2所示為圖1的編程示意圖，用這個圖來分析子程序的語句。

現(xiàn)在就以上程序解釋幾點(diǎn)：

（1）在OKUMA系統(tǒng)中，變量符號為VC，VC1表示變量1，和FUNAC等數(shù)控系統(tǒng)稍微有點(diǎn)不同，但僅僅是表示方法不一樣，道理一樣。

（2）N600 VC1=－8 表示刀尖不是從外部開始螺旋下刀的，考慮到零件材質(zhì)為鋁合金，刀片有效尺寸為20mm，長切削刃，所以從孔內(nèi)8m m深開始螺旋下刀，等于螺紋銑刀初次是4個刃開始同時切削工作，如果刀具選擇合適，甚至可以考慮下刀再深些，刀具螺旋進(jìn)給旋轉(zhuǎn)一圈就可以完成螺紋的加工。

（ 3 ） N 6 0 0 V C 3 = V C 1 －0.468，表示圖2中刀具從A1點(diǎn)弧線切入到水平B點(diǎn)時Z坐標(biāo)的值。切記，此處一般很容易理解成V C1－0.5，實(shí)際上是小于2/4=0.5（其中 2 實(shí) 際表示螺距）。只要求出或作圖得出 O A 1 與 Y 軸夾角，這里夾角是θ =5.81°，0.5×5.81/90=0.468。所以當(dāng)孔大小不同或者A1點(diǎn)坐標(biāo)位置不同時，主程序和子程序中表示此值的部分都要重新計算，然后重新輸入。

（4）N800 VC4=23，把螺紋銑刀的半徑輸入到偏置參數(shù)H23中，實(shí)際使用時自己可以根據(jù)情況更改此值，只要和刀補(bǔ)號碼一致就可以了。

（5）N900 VC10=240，這個也可以根據(jù)螺栓的表面粗糙度和刀具的剛性來適當(dāng)?shù)卦鰷p，當(dāng)然它和主軸轉(zhuǎn)速也有正比關(guān)系。

（6）VC11和VC12分別應(yīng)該賦予要加工螺紋孔的X、Y坐標(biāo)值，有正負(fù)之分。

（7）N1200 VC13=65/2，這里一定要輸入螺紋大徑的一半。

（8）子程序中N1段，表示刀具從孔中心點(diǎn)工進(jìn)移動到A1點(diǎn)，同時帶上刀具偏置，此處數(shù)值為3，可以通過觀察圖2理解，它等于螺距加1，當(dāng)螺距不同時，這個值可不同（這個點(diǎn)設(shè)

在螺紋孔內(nèi)部即可）A1點(diǎn)的X和Y的坐標(biāo)值就是X=V C11+3、Y=VC12+VC13－3。

（9）子程序中N2段，表示刀具從A1點(diǎn)順時針以弧線切入到螺紋水平點(diǎn)B。

（10）子程序中N3段，表示刀具從B點(diǎn)順時針銑一圈同時坐標(biāo)下降1個螺距值，此處為2，用增量G91編程。

（11）子程序中N4段，表示刀具此時的Z坐標(biāo)值。

（12）子程序中N5段，表示邏輯判斷，當(dāng)Z坐標(biāo)值未到最終下刀位置時繼續(xù)循環(huán)加工螺紋，直到刀尖到達(dá)的位置不低于主程序設(shè)定的VC2=－11.5值。

（13）子程序中N6段，表示刀尖Z坐標(biāo)達(dá)到設(shè)定值后刀具以弧線退出螺紋表面，即從B點(diǎn)移動到A2點(diǎn)同時Z坐標(biāo)再次切入0.468mm。

（14）子程序中N7段，表示去掉刀偏刀具移動到螺紋孔中心。

（15）子程序中N8段，表示刀具快速移出孔，抬到安全位置準(zhǔn)備下個孔的加工。

通過以上較為詳細(xì)的例子，不難理解螺紋銑削的整個過程。那么下面再舉個相對比較復(fù)雜和實(shí)用的加工案例。有了子程序后，編起來就簡單多了。零件名稱為閥體，零件材質(zhì)為鑄鋼，螺紋銑刀為多齒刀片式，螺紋銑刀直徑為φ15mm，螺距P=1.5mm。

機(jī)床工作臺上擺放了6個零件，6個位置是這個零件不同的6 個面。前面鉆孔鏜孔和倒角的程序省略掉，僅摘出螺紋加工的部分，全盤考慮各方因素，在6個零件的每個位置建立了一個獨(dú)立的坐標(biāo)系，如圖4中H1 H6所示，圖中要銑削螺紋的是M22和M27，螺距均為P=1.5mm。

以上鉆鏜孔程序略，銑螺紋孔程序掃描如圖5所示的二維碼可查看。

所有子程序和主程序至此結(jié)束。可以看出，程序中銑削了M22×1.5和M27×1.5兩種不同的螺紋尺寸，它們分布在不同的坐標(biāo)系中，在零件不同位置上，螺紋深度也不相同，但是有了專門銑削螺紋的兩個子程序后，主程序則變得簡單明了，極易發(fā)現(xiàn)問題和更改參數(shù)值，雖然是一把螺紋銑刀通過一個刀具半徑補(bǔ)償來銑削很多螺紋孔，但對個別孔

松、緊的特殊要求也能通過參數(shù)“VC13”單獨(dú)實(shí)現(xiàn)。

5. 結(jié)語

數(shù)控系統(tǒng)眾多，但其實(shí)都可以參照圖2的切削路線，通過不同的系統(tǒng)變量的表達(dá)方式和應(yīng)用計算，可得到需要的銑削螺紋程序。

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