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1、数控车削编程与加工,项目五 螺纹的加工,项目任务,粗精加工如图5.1所示螺纹套零件，零件材料为45钢。,图5.1螺纹套,相关知识,一、螺纹的基本要素和加工工艺,1.普通螺纹的基本要素（1）牙型 沿螺纹轴线剖切时，螺纹牙齿轮廓的剖面形状称为牙型。螺纹的牙型有三角形、梯型、锯齿形等。不同的螺纹牙型，有不同的用途。（2）螺纹的直径（大径、小径、中径）与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相重合的假想圆柱面的直径称为大径（内、外螺纹分别用D、d表示），也称为螺纹的公称直径。与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相重合的假想圆柱面的直径为小径（内、外螺纹分别用D1、d1表示）。其表达式为D1（d1）=D（d）-1.3P。在大径与小
2、径之间，其母线通过牙形构槽宽度和凸起宽度相等的假想圆柱面的直径称为中径，（内、外螺纹分别用D2、d2表示）。其表达式为D2（d2）=D（d）-0.6495P。（3）线数（n）螺纹有单线和多线之分，沿一条螺旋线形成的螺纹为单线螺纹；沿轴向等距分布的两条或两条以上的螺旋线所形成的螺纹为多线螺纹。,（4）螺距（P）和导程（L）相邻两牙在中径线上对应两点之间的轴向距离称为螺距。同一螺旋线上相邻两牙在中径线上对应两点之间的轴向距离称为导程。导程与螺距的关系为L=nP（5）旋向 螺纹有右旋和左旋之分。按顺时针方向旋转时旋进的螺纹称为右旋螺纹，按逆时针方向旋转时旋进的螺纹称为左旋螺纹。2.螺纹切削加工的走刀
3、次数和背吃刀量 螺纹加工处于多刃切削，切削力大，需进行多次切削。常用螺纹加工走刀次数与分层切削用量参考表5.2所示，加工时为防止切削力过大，可适当增加切削加工次数。,相关知识,3.主轴转速和进给速度 数控车床进行螺纹切削时是根据主轴上的位置编码器发出的脉冲信号，控制刀具进给运动形成螺旋线，主轴每转一转，刀具进给一个螺距，例如，切削螺距为2mm的螺纹，即主轴每转的刀具进给量为2mm，则刀具的进给速度f就是2mm/r，而车削工件时，我们常选择的刀具进给速度为0.2mm/r左右。由此可以看出，螺纹切削时的刀具进给速度非常快，因此，螺纹切削时要选择较低的主轴转速，来降低刀具的进给速度。另外，螺纹切削速
4、度很快，加工前一定要确认加工程序和加工过程正确后，方可加工，防止出现意外事故。,4.螺纹切入切出量的确定 为保证螺纹加工质量，螺纹切削时在两端设置足够的切入切出量。因此，实际螺纹的加工长度为：W=L(螺纹理论长度)+1+2,相关知识,式中：1切入量，一般取2-5；2切出量，一般取0.51左右；,图5.2螺纹的切入切出量,相关知识,5.螺纹的预制（1）车削三角形外螺纹时，受车刀挤压使螺纹大经尺寸胀大，因此车螺纹前的外圆直径应预制成比螺纹大经小。一般螺距为时，可以小0.2-0.4mm.。（2）车削三角形内螺纹时，受车刀挤压使螺纹内孔尺寸缩小，因此车螺纹前的内孔直径应预制成稍大些，可以按下列公式：车
5、削塑性金属的内螺纹时：D孔d-P 车削脆性金属的内螺纹时：D孔d-1.05P,6螺纹的加工方法（1）直进法车削时，车刀沿横向间歇进给至牙深处（图5.3(a)），这种方法加工螺纹时车刀三面切削，切削余量大，刀尖磨损严重，排屑困难，容易产生扎刀现象。直进法适合于小导程的三角形螺纹的加工，一般采用G32或G92编程。,相关知识,（2）斜进法 车削时，车刀沿牙型角方向斜向间歇进给至牙深处（图5.3(b)），每个行程中车刀除横向进给外，纵向也要作少量进给，这种方法加工螺纹时可避免车刀三面切削，切削力减少，不容易产生扎刀现象，一采用G76编程。（3）左右分层切削法 车削时，车刀沿牙型角方向交错间歇进给至牙
6、深处（图5.3(c)），左右分层切削法实际上是直进法和左右切削法的综合应用。在车削较大螺距的螺纹时，左右分层切削法通常不是一次性就把牙槽切削出来，而是把牙槽分成若干层，转化成若干个较浅的牙槽来进行切削，从而降低了车削难度。每一层的切削都采用先直进后左右的车削方法，由于左右切削时槽深不变，刀具只须向左或向右的纵向进给即可。,相关知识,图5.3螺纹的几种切削方法,7.车削螺纹时常见的问题（1）车刀安装得过高或过低。车刀安装过高时，则吃刀到一定深度时，车刀的后刀面顶住工件，增大摩擦力，甚至把工件顶弯；车刀安装过低，则切屑不易排出，车刀径向力的方向是工件中心，致使吃刀深度不断自动趋向加深，从而把工件抬
7、起，出现啃刀。此时，应及时调整车刀高度，使其刀尖与工件的轴线等高。在粗车和半精车时，刀尖位置比工件的中心高出1%D左右（D表示被加工工件直径）。,相关知识,（2）工件装夹不牢。工件装夹时伸出过长或本身的刚性不能承受车削时的切削力，因而产生过大的挠度，改变了车刀与工件的中心高度（工件被抬高了），形成切削深度增加，出现啃刀。此时应把工件装夹牢固，可使用尾座顶尖等，以增加工件刚性。（3）牙形不正确，车刀安装不正确，没有采用螺纹样板对刀，刀尖产生倾斜，造成螺纹的半角误差；车刀刃磨时刀尖测量有误差，产生不正确牙形；车刀磨损，引起切削力增大，顶弯工件，出现啃刀。（4）刀片与螺距不符。当采用定螺距刀片加工螺
8、纹时，刀片加工范围与工件实际螺距不符，会造成牙型不正确甚至发生撞刀事故。（5）切削速度过高。进给伺服系统无法快速地响应，造成乱牙现象发生。因此，一定要了解机床的加工性能，而不能盲目地追求高速、高效加工。（6）螺纹表面粗糙。主要原因是车刀刃磨得不光滑，切削液使用不适当，切削参数和工作材料不匹配，以及系统刚性不足切削过程产生振动等。,相关知识,二、单行程螺纹切削指令,指令格式：G32 X(U)-Z(W)-F-说明：（1）X(U)、Z(W)螺纹切削的终点坐标值。X省略时为圆柱螺纹切削，Z省略时为端面螺纹切削；X、Z均不省略时为锥螺纹切削。（2）F 螺纹导程（单位：mm）。,图5.4直螺纹、锥形螺纹和
9、涡形螺纹,相关知识,例：用单行程螺纹切削指令G32编程指令编制图5.5所示的普通三角形圆柱螺纹的加工程序。,取1=2、2=1.5，螺纹导程为1.0mm，螺纹切深查表5.2可得：0.7mm、0.4mm、0.2mm，即每次螺纹切削尺寸为：29.3 mm、28.9 mm、28.7 mm。程序如表5.3所示。,图5.5圆柱螺纹切削编程,相关知识,表5.2螺纹切削编程,相关知识,例：用单行程螺纹切削指令G32编程指令编制图5.6所示的普通三角形圆锥螺纹的加工程序。,图5.6 圆锥螺纹切削编程,取1=2、2=1，螺纹导程为1.5mm，螺纹吃刀量查表5.1可得：0.8mm、0.6mm、0.4mm、0.15m
10、m。则右端每次螺纹切削尺寸为：13.2 mm、12.6 mm、12.2 mm、12.05 mm，则左端每次螺纹切削尺寸为：42.2 mm、41.6 mm、41.2 mm、41.05 mm程序如表5.3所示。,相关知识,表5.3 螺纹切削编程,相关知识,相关知识,三、单一螺纹切削循环指令,单行程螺纹切削指令G32指令可以执行单行程螺纹切削，螺纹车刀进给运动严格根据输入的螺纹导程进行。但是，螺纹车刀的切入、切出、返回等均需另外编入程序，编写的程序段较多，在实际编程中一般使用单一螺纹切削循环G92（如图5.7所示），它可切削圆柱螺纹和圆锥螺纹。,相关知识,图5.7 单一螺纹切削循环,相关知识,指令格
11、式：G92 X(U)-Z(W)-R-F-说明：（1）X(U)、Z(W)螺纹切削的终点坐标值。（2）R-螺纹部分半径之差，即螺纹切削起始点与切削终点的半径差。加工圆柱螺纹时，R=0。加工圆锥螺纹时，当X向切削起始点坐标小于切削终点坐标时，R为负，反之为正。（3）切削循环中R在一些FANUC车床上，有时也用“I”来执行。(4)F 螺纹导程（单位：mm）。,相关知识,例：用单一螺纹切削循环指令G92编程指令编制图5.5所示的普通三角形圆柱螺纹的加工程序。程序如表5.2所示。,例：用单一螺纹切削循环指令G92编程指令编制图5.6所示的普通三角形圆锥螺纹的加工程序。程序如表5.3所示。,四、复合螺纹切削
12、循环指令,复合螺纹切削循环指令G76较G92指令更为简捷，只需指定一次有关参数，螺纹加工即可自动进行。G76切削循环轨迹如图5.8所示.。,图5.8复合螺纹切削循环的切削循环轨迹,相关知识,指令格式：G76 P(m)（r）（）-Q（dmin）-R(d)-G76 X(U)-Z(W)-R(i)-P(k)-Q(d)-F(f)-,例:试用复合螺纹切削循环指令G76编写图5.9所示的普通三角形螺纹加工程序。,图5.9复合螺纹切削循环编程,相关知识,因螺纹为单线螺纹，螺距为2mm，故螺纹牙深H=0.65P=0.65*2=1.3mm。,程序如表5.5所示。,表5.5复合螺纹切削循环指令编程,相关知识,例：试
13、用复合螺纹切削循环指令G76编写图5.9所示的梯形螺纹加工程序。,图5.10 梯形螺纹编程,相关知识,1.零件结构分析零件有左右端面、内外圆柱面、圆锥面、倒角、内螺纹及双头螺纹等。2.数控车削加工工艺分析（1）装夹方式的选择：采用三爪自定心夹盘夹紧。（2）刀具及加工方法的选择：先用T0101、T0202、T0303刀具车削左 端面、外圆、内孔及内螺纹；再调头装夹找正，用T0101刀具车削右端面、T0404切槽、T0505刀具加工双头螺纹。,项目实施,一、制定零件加工工艺,表5.6数控加工工序卡,项目实施,3.数控加工工序卡,二、编制数控加工程序,加工图5.1所示的零件时需进行编程的相关计算。1
14、.螺纹预制：考虑螺纹在加工时存在挤压变形，应进行预制（1）M24外螺纹大径做小0.2mm。因大径d=24mm，应预制成23.8mm。（2）M27内螺纹的小径做大些。D孔D-P27-1.525.5 mm，应预制成25.5mm。2.因螺距P=1.5 mm 查表5.1可选择每刀的吃刀量分别为0.8 mm、0.6 mm、0.4 mm、0.15mm，也可根据经验选取。FANNUC 0i系统数控车削加工程序如表所示。,项目实施,表5.7粗、精车削左端面、左侧外圆面加工程序,项目实施,表5.8粗、精车左侧内孔加工程序（仅镗削加工）,项目实施,表5.9车左侧内螺纹加工程序,项目实施,表5.10粗、精车右端面、
15、右侧外圆加工程序,项目实施,项目实施,表5.11右侧切槽加工程序,项目实施,表5.12车右侧双头螺纹加工程序,项目实施,项目实施,三、FANUC 0i T系统数控车床的加工,1选择机床、数控系统并开机。2机床各轴回参考点。3安装工件。4安装刀具并对刀。5输入加工程序，并检查调试。6手动移动刀具退至距离工件较远处。7自动加工。8测量工件，优化程序，对工件进行误差与质量分析。,项目实施,拓展知识,SIEMENS 802S T系统的基本编程,1.功能 用螺纹切削循环可以加工圆柱螺纹或圆锥螺纹、外螺纹或内螺纹、单头螺纹或多头螺纹。左旋螺纹/右旋螺纹由主轴的旋转方向确定，它必须在调用循环之前的程序中编入
16、。在螺纹加工期间，进给调整和主轴调整开关均无效。,2.指令格式：R100=R101=R102=R103=R104=R105=R106=R109=R110=R111=R112=R113=R114=LCYC97,拓展知识,3.参数说明,例：用SIEMENS 802S系统编制如图5.11所示的T型螺钉零件程序。,图5.11 T型螺钉,拓展知识,表5.13 SIEMENS 802ST系统数控车削加工程序,拓展知识,拓展知识,拓展知识,项目实践,螺纹加工及精度检测,一、螺纹的测量,1单项测量法2综合测量法,二、实践内容,图5.15螺纹配套件,三、实践步骤,1.零件图工艺分析（1）技术要求分析：零件为螺纹
17、配套件，包括外圆柱面、倒角，内外螺纹等加工面，零件材料为45钢。螺纹属普通细牙螺纹，6g精度、尺寸精度和粗糙度要求较高，加工时应选择合理的切削用量。（2）确定装夹方案：用三爪自定义卡盘夹紧定位，加工原点设在右端面。（3）确定加工工艺路线，确定刀具及切削用量，填写工序卡。2.编写零件程序3.加工操作4.零件精度检测5.对工件进行误差与质量分析并优化程序。6.安全操作和注意事项（1）螺纹切削时进给率大，切削力大，故工件和刀具装夹应牢固。（2）螺纹刀安装时，刀尖必须对准工件中心，必要时用样板对刀，以保证刀尖角平分线与工件的轴线垂直，螺纹牙型角不偏斜。,项目实践,（3）螺纹加工时需多刀加工，为防止切削力大损坏刀具，或者在切削过程中引起震颤，在螺距小于3mm时采用“直进法”加工，尽可能避免“斜进法”加工。（4）为保证螺纹加工精度，应考虑螺纹加工的切入量和切出量。（5）螺纹加工时需加冷却液进行冷却润滑。（6）螺纹加工完毕，需用螺纹环规检测工件。,项目实践,
