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数控铣床加工端面螺纹的方法

http://www.b2b.hc360.com 中国金属加工网 信息来源:互联网发布时间:2017年12月13日浏览:14

  1 前言

  端面螺纹又称平面螺纹或涡形螺纹,是在圆柱或圆盘端面上加工的螺纹? 。端面螺纹的加工是在一个平面上进行螺纹的切削,刀具的运动轨迹是一条阿基米德螺线;在普通车床上车削端面螺纹,一般采用光杠传动,使中拖板丝杠转动,驱动车床中拖板横向移动走刀来车削。这就要求工件每转一转,中拖板横向移动工件上一个螺距。在工件螺距要求不严格时,可用工件平面螺纹的螺距,除以车床增大螺距的倍数(如C620-1车床可增大2、8、32倍),用所得的商,选择车床铭牌相近似的横向进给量,并按要求扳好进刀箱手柄,再把主轴箱上增大螺距手柄扳到增大螺距位置上,并把主轴箱上变速手柄扳到要求的位置上,安装好刀具,就可进行平面螺纹的车削,此方法加工工艺复杂,难度大。而采用数控车床加工端面螺纹编程简单,操作容易,但刀具成本高,磨损严重,加工经济性不好,为了解决以上问题,根据数控铣床所提供的用户宏程序功能,采用数控立铣刀来加工具有工艺简单,经济性好的特点。


  2 数控铣床加工端面螺纹的工艺分析

  在铣床上加工如图1所示的端面矩形螺纹,零件毛坯内圆直径6120mm,外圆直径6200mm,端面均已在车床加工完成,现只需在端面根据零件尺寸铣一螺旋槽即可。铣削螺旋槽时实际的刀具中心轨迹是一条阿基米德螺旋线,阿基米德螺旋线的螺距为lOmm,螺旋槽宽5mm,螺旋槽宽的深度为6mm,选用+Smm的立铣刀即可完成加工。


  2.1 工艺设计

  建立工件坐标系,确定毛坯零件的中心为工件坐标系 ,y轴的零点,工件表面为工件坐标系z轴的零点,机床坐标系偏置值设置在G54寄存器中 J。立铣刀直接沿着螺旋槽的中心线走刀即可,编程时刀具中心轨迹如图2实线所示,实际的阿基米德螺线起点A,终点B,但为了使铣刀的切人切出符合工艺要求,所以要把螺旋线的起点和终点都延长,考虑坐标点计算简便的问题,起点延长180。到达C点,终点延长180。到达D点,如图2虚线所示,实际的编程轨迹是从C点到D点,根据阿基米德螺线方程用宏程序圆弧逼近的方法进行编程即可。

  2.2 数值计算

  式中:αi为螺旋线从起始点半径至i点转过的角度;

  Ri为螺旋线在i点的半径。

  C点坐标为:

  D点坐标为:

  2.3 加工顺序

  对于精度不高的螺纹用φ5mm的立铣刀直接加工即可,对于精度要求较高的螺纹可以采用φ4mm的立铣刀粗加工后再用φ5mm的高精度立铣刀进行精加工。


  3 零件的加工程序

  零件的加工程序采用圆弧逼近法进行编制,圆弧逼近法是先将刀具运动轨迹分段,每小段用圆弧插补指令进行走刀,整个螺旋线分段越多,每段圆弧与螺旋线越逼近,加工精度越高。根据实际加工需要,用螺旋角作为自变量,以2°作为一个角步距进行分段,根据图2所示刀具轨迹尺寸和C,D两点计算值,阿基米德螺旋线的起始点坐标C(一57.5,0),终点坐标D(一107.5,0),起点半径57.5,起始角为180。(起始点与工件坐标原点的连线与 轴的角度),终止角为1980°。

  利用华中HNC一21M数控系统进行宏程序的编制,宏程序的局部变量含义如下:

  #23=Xc;xc一起始点C的横坐标值

  #24=Yc;Yc一起始点C的纵坐标值

  #19=T;T-螺距

  #17=Rc;Rc一螺旋线在起始点的半径

  #7=H;H一最终加工深度

  #0=α;α一螺旋线起点角度

  #1=β;β一螺旋线终点角度

  #2=γ;γ一角步距

  #5=F;F一进给速度

  螺旋槽加工宏程序:

  %2234;宏程序号

  N10 COO X#23 Y#24;刀具移动到螺旋线起始点上方

  N15 CO1 Z#7 F#5;刀具下降到加工深度

  N20#100= ;角步距赋给中间变量

  #101=#l一加;螺旋线转过角度

  N20 WHILE#100LT#101;如果#100大于或等于

  #101,则程序跳转到N50

  #102=#100}PI/180;螺旋线转动角度化为弧度

  #103=#102 }#19:仅T

  #104=#103/[2}PI]; T/360

  #105 =#104+#17;Ri+QT/360

  #106=#105:lc COS[#100$PI/180];Xi=RiCOS( i)

  #107=#105:l=SIN[#100$PI/180];Yi=RiSIN( i)

  N30 G03 X[#106]Y[#107]R[#105]F[2 #5];圆弧插补法逼近螺旋线

  N40#100=#100+ ;角步距叠加

  N50 ENDW;返回循环

  N60 COO Z100;刀具快速抬起离开工件

  N70 M99;宏程序结束返回子程序

  零件的加工程序

  Ol123

  Nl0 G17 G90G2l G94G54C,40G49G80

  N2O M03S600

  N3O C43G0OZ5HOl

  N40 x0Y01M07

  N50 M98 P2234 X 一57.5 Y0 H 一6 T10 1t57.5

  Al80 B1980 C2 F4O

  N60 G49Oo0Z1oo

  N70 M09

  N8O XOY0MO5

  N90 M30


  4 结语

  利用数控铣床提供的宏程序功能加工端面螺纹具有工件装夹方便、加工效率高,经济性好的特点,本文程序已在华中HNC一21M数控系统应用,如有类似端面螺旋槽的加工,只需修改主程序中M98指令后的变量赋值即可,在实际生产中应用非常方便陕捷。


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