异型牙螺旋线的编程和加工

2024.03.14

毛丹洪

摘要：本文就数控技能大赛数控车实操试题难点部分分析，主要针对零件的异型牙螺旋线的编程和加工方法作一叙述。

关键词：数控车；异型牙螺旋线；编程；加工

本届的数控车实操题目由两套难度相仿的试题组成，整套部件由4个零件装配而成，采用了闭卷考试。与以往相比其难点是异型牙螺旋线的编程和加工。现把两套题目异型牙部分作一分析。

1 椭圆牙型螺纹的编程与加工

（1）零件形状分析

零件形状如图1所示。在该零件外圆加工一条异形螺纹。该螺纹是由长轴为4.5mm，短轴为3.5mm的椭圆绕螺距为10mm的螺旋线而形成。

（2）椭圆牙型螺纹尺寸分析

螺纹加工时要在起始端和结束端留有给刀具升速和降速距离，所以，把刀具起刀点向工件编程零点偏移一定距离。如图2所示。将零件图牙型部分局部放大，根据椭圆方程，建立椭圆坐标系。由A到原心O点的X距离为-2，经过计算可以得到椭圆O在工件坐标系中的坐标值，起点为3.693 mm 终点为-3.693 mm，椭圆中心点坐标为（64，5）。

（3）编程思路

螺纹按其截面形状（牙型）分为三角形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹、矩形螺纹、等，其牙型为标准值。加工时常用常用成型刀。而异型螺纹，其牙型各异，加工时运用宏程序来完成，一般采用成型刀具进行加工。

数控车床提供ZX平面内直线和圆弧插补功能，根据异型螺纹截面参数方程，得出Z与X的函数方程。将平面轮廓分割成若干小段，编程时，通过建立加工轮廓的基点和节点的数学模型，即时计算出加工节点的坐标数据，进行控制加工。最后，以G32指令逐层切削。

其编程流程如图2所示。

（4）编程与加工（法拉克）

编程示意图如图3所示，阴影部分即使将平面轮廓分割成若干小段将要切除的部分。选择刀具时要注意刀具的角度，防止刀具加工时干涉可采用35°外圆车刀或刀尖角为55°外圆刀。切削时，由于螺距达到10 mm，刀具所受阻力较大，机床转速可采用300r/min左右。当一层车削完成后，可用X向修改磨耗的方法车削第二层，直到达到图纸尺寸。车螺纹时的主轴转速计算公式为：n螺≤n/L（r/min）。其中： n为编码器允许的最高工作转速（r/min）；L为工件螺纹的螺距（或导程，mm）。其参考程序如下：

参考程序：

N10 G40G97G99M03S300 加工初始化设置

N20 T0101 刀尖角为35°外圆刀

N30 G00X100.0Z100.0

N40 X62.0Z15.0 从1.5倍螺距处设起刀点

N50 #1=3.693 起点

N60 #2=-3.5/4.5*SQRT[4.5*4.5-#1*#1] 牙型角变化可加工不同形状的异型螺纹。

N70 Z[#1+5]Z 坐标起点

N80 X[2*#2+64.0] X坐标起点

N90 G32X[2*#2+64.0]Z-47.0F10 螺纹加工指令

N100 G00X62.0 退刀

N110 #1=#1-0.06 步距（切削用量的选择可根据机床功率与刀具的性能进行调整）

N120 IF[#1GE-3.693]GOTO60 确定循环终点

N130 G00X150.0 退刀

N140 Z100.0 退刀

N150 M30 程序结束

2 结束语

本文提供了一种异型牙螺旋线的编程和加工方法和思路，对在技能竞赛和加工中遇到相类似的结构，可用修改表达式来完成零件的编程和加工，使用起来方便、快捷。

参考文献：

[1]朱鹏超.数控加工技术[M].北京：高等教育出版社2005.