异形变距螺纹在数控车上加工的应用

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在教学工作中或实际生产中，螺纹是我们常见的零件，如三角形螺纹、梯形螺纹等。在数控车床上，有专门的螺纹车削指令，如G32、G92、G76等，可以顺利地加工出单头或多头的、公制（英制）三角形螺纹。但在某些特殊场合，需要加工一些异型螺纹(如图1)，应用传统的螺纹车削指令不能完成。对于手工编程者来说有一定困难，感觉无从下手，导致无法顺利完成异形螺纹加工。实际上只要我们合理运用宏程序并结合螺纹数控切削基本指令的组合编程的方式就能完成对该类零件的加工，难题便会迎刃而解。

1 图样分析

通过对(图1异形螺纹示意图)分析可得出，锥面上的圆弧形螺纹加工时，刀具的移动轨迹既要按圆弧曲线运动，又要按螺纹附着锥面斜线变化规律运动车削螺纹。

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图1

现以图1中为例分析异形螺纹的加工方法：锥面上的深3.1mm圆弧螺纹，刀具的运动既要按R18.667的圆弧运动，又要按二元二次方程锥度的变化规律车削变距螺纹。编程前首先要找出R18.667圆弧圆心与锥面曲线的关系。通过特殊点的分析得出逻辑关系式，然后借助宏程序和G32螺纹车削指令的结合编写加工程序。

(1)为防止产生非定值导程，车削螺纹之前首先要合理的确定螺纹加工起点。通过辅助画图计算，看出刀具轨迹的变化。

(2)异形牙形R18.667圆弧起始角和终止角的确定。将R18.667圆弧与锥面曲线的交点分别找出，通过CAD绘图得出牙形圆弧的起始角和终止角，得出牙形R18.667圆弧角度变化范围为57°—127°。

(3)求出锥面曲线的方程式和R18.667的圆弧方程式

R18.667的圆弧圆心坐标系与锥面曲线的关系，从图2中很容易得出小圆圆心的坐标随着随着z轴的变化而变化，

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图2

2 加工参考程序

T0101 （采用90度刀具）

S1500 M03 （主轴正转）

G0X20Z2 （快速定位）

G1Z0F0.3 （锥面的加工起点）

X29.117 Z-204.002 （加工锥面）

G0X100 Z100 （退刀）

T0202 （采用对称尖刀）

G0 X18.868 Z25.333 S300 （异性螺纹的加工起点 转速变化）

#1=57 （起始角度）

N1 #2=25.333 (第一个螺距）

#10=25.333 （再次设定初始的螺纹值）

#3=49.988-2*18.667*SIN[#1] （起始X直径）

#4=18.667*COS[#1]+15.021 （起始Z）

G0 X#3 Z#4 （定点）

N2#5=49.988+#10*TAN[1.28]*2-2*18.667*SIN[#1] （变化中的X）

G32 X#5 W-#2 F#2 （螺纹加工）

#2=#2+6.667 （螺距每次增大6.667）

#10=#10+#2 （每次变化后的螺距值）

IF[#2LE52.001]GOTO2 （最后一个螺距值）

G0X100 （X向退刀）

Z50 （Z向退刀）

#1=#1+1 （每次变化的角度）

IF[#1LE127]GOTO1 （给定条件语句跳转）

G0 X100

Z100

M30

3 总结

实践证明：该程序不仅适用于FANUC数控系统，该编程方法还能用于不同类型(普通螺纹、梯形螺纹、矩形螺纹或蜗杆等)、有效地缩短加工时间，提高加工效率，起到事半功倍的效果，由于采用宏程序编程，只需在主程序中，根据实际螺距螺纹情况或圆弧的大小，更改相关变量的初值即可，毋需修改子程序，具有很强的实用性，扩展了数控机床的应用范围，为今后在各种异形面上(圆弧面、椭圆面、抛物线面等)加工异形牙形(圆弧牙形、椭圆形牙形等)螺纹提供了参考。

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