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椭圆形螺纹的数控编程与加工

来源:用户上传      作者: 施建刚

  【摘 要】本文主要围绕椭圆形螺纹在数控车床上的加工,从图形分析、编程思路、刀具选择、程序编制、精度控制等方面进行论述。采用宏程序编程能较好地解决椭圆形螺纹在数控大赛的加工难题。
  【关键词】椭圆 异形螺纹 宏程序 编程
  【中图分类号】G712 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810(2013)25-0168-01
  随着数控技能大赛的推广与发展,比赛工件的难度逐渐提高,而螺纹的变化是其中之一。由原来的车削三角形螺纹,转变为车削梯形螺纹、车削圆弧形螺纹、车削椭圆形螺纹等各类异形螺纹。而椭圆形螺纹的编程较为复杂,本人结合多年带学生参加数控比赛的经验,总结出椭圆形螺纹的编程与加工方法,又快又好地解决了椭圆形螺纹的加工问题。
  一 零件图形分析
  图1所示,椭圆形螺纹椭圆长半轴为4.5mm,短半轴为3.5mm,方程式为z2/4.52+x2/3.52=1。椭圆圆心位于φ64mm的外圆上,螺距为10mm,螺纹切削深度1.5mm。
  二 加工刀具选择
  由图1可知,可以选择椭圆弧形成形刀具加工,但圆弧必须与椭圆相吻合,制造较为困难,不建议使用。经多次试验一般选择主偏角为72.5°,刀尖角为35°,主后角为6°~8°,刀尖圆弧半径0.2mm的尖刀进行加工(见图2)。
  三 编程思路
  椭圆形螺纹就是螺纹形状是椭圆形的,采用刀尖角35°的尖刀加工时,尖刀既要按照椭圆形状运动,又要按照螺纹的规律车螺纹。编程时主要解决椭圆形状的变化关系,列出逻辑关系式,最后采用宏程序编程。此题的变量应以椭圆长轴为变量#3,然后根据椭圆方程式求出X坐标值。单个椭圆形螺纹形状从1点变化至2点(见图3)。1点至椭圆中心的长度要根据图中给定的数值代入椭圆方程式求出,为3.69。即#3的变化从3.69变至-3.69。
  四 椭圆形螺纹参考程序(以FANUC系统为例)
  O0001;(椭圆形螺纹加工)
  T0101;(刀尖角35°刀)
  M3 S300;
  G0 X62 Z10;
  #1=4.5;( 椭圆长半轴)s
  #2=3.5;( 椭圆短半轴)
  #3=3.69;( 椭圆形螺纹起点长度)
  N10 #4=SQRT[#2*#2-#3*#3];
  #5=#2/#1*#4;
  #6=2*[32-#5];(编程坐标系中椭圆中心X值)
  G0 Z[#3+10];(螺纹Z轴起刀点)
  X[#6];(螺纹X轴起刀点)
  G33 Z-45 F10;(车螺纹)
  G0 X62;(X向退刀)
  Z10;(Z向退刀)
  #3=#3-0.2;(Z向逐渐变化0.2)
  IF[#3GE-3.69] GOTO10;(判断是否结束)
  G0 X62;
  Z10;
  G0 X100Z100;
  M30;
  五 精度控制
  为了保证零件加工精度,对刀时X向留0.3mm左右的余量,螺纹车完后测量。通过修改磨耗来修调尺寸,最终达到精度要求。
  六 结束语
  以上详细分析了椭圆形螺纹的编程、加工及精度控制。这种编程思路可以延伸出其他类型异形螺纹的编程,如正弦线螺纹等三角函数异形螺纹,圆弧螺纹、抛物线螺纹等二次函数曲线螺纹。编程时,将上述椭圆函数表达式变换为图纸相应的函数表达式,给出变量的起点终点坐标值,就可以完成相应程序的编制。同样为防止加工过程中刀具与工件产生干涉,要利用尖形车刀完成加工。此类异形螺纹编程主要采用宏程序思路通过变量设置,大大简化了复杂形状零件的数控编程计算,减少刀具投入且通用性强。在实际加工中具有实用意义。
  参考文献
  [1]顾雪艳.数控加工编程操作技巧与禁忌[M].北京:机械工业出版社,2007
  [2]张丽华、马立克.数控编程与加工技术 [M].大连:大连理工大学出版社,2006
  〔责任编辑:肖薇〕
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