数控车床上梯形螺纹的宏程序编程与加工

梯形螺纹的数控车削加工摘要：梯形螺纹的加工是数控车削的一个难点, 针对在数控车床加工梯形螺纹时容易出现扎刀等现象，本文介绍使用GSK980TDa系统的数控车床，运用调用子程序和编制宏程序两种编程方法，对梯形螺纹进行分层切削加工，较好的解决了加工过程中梯形螺纹车刀各切削刃的受力分配问题，有效避免了扎刀现象，为数控车削梯形螺纹提供一个实用的加工方法。

关键词：梯形螺纹；数控车削；宏程序；调用子程序；分层切削法一、前言梯形螺纹在传动中应用越来越广泛, 精度要求越来越高, 这就对梯形螺纹提出了高精度高效率的制造要求。

在车床上加工梯形螺纹是一项技术难度较高的工作, 梯形螺纹的车削在普通车床上应用比较广泛, 但要求工人要有比较熟练的操作技巧, 劳动强度大，螺纹加工的精度和效率受人为因素影响比较大，废品率较高。

数控车床稳定的高精度加工性能为梯形螺纹的车削提供了良好的加工基础, 但在数车上加工梯形螺纹编程与控制比较困难, 因此有人错误地认为数车不适合用来车削梯形螺纹, 实际上如果所编制的梯形螺纹加工程序工艺合理, 在数车上车削梯形螺纹也会取得很好的效果。

二、数控车加工梯形螺纹的难点1．数控车不能直接使用普通车床的梯形螺纹加工方法普通车床所使用的梯形螺纹加工方法如左右切削法、直槽法、阶梯槽法等都不能直接用于数控车。

因为数控车取消了普通车床上的机械传动链，通过装在主轴末端的同步传动带与主轴脉冲编码器连接，从而构成了主轴与大滑板传动丝杆之间的传动链。

主轴脉冲编码器在车螺纹时，同时输出两路信号：一路是按编程人员在加工程序中给定的主轴转速和螺距值，确定伺服电机的转速，保证主轴和伺服电机两种转速形成严格的传动比；另一路是控制彳轴的定位，保证螺纹车刀在多次循环切削过程中，车刀刀尖始终在螺旋槽内而不乱牙。

如果在加工过程中因出现扎刀或刀具损坏需要更换螺纹车刀而使数控车床停止旋转时，主轴脉冲编码器停止工作，上述两路信号停止输出，此时重新安装的螺纹车刀就很难准确地落在前一把螺纹车刀车出的螺旋槽内，从而加大对刀难度，甚至出现乱牙现象。

梯形螺纹加工常用的方法有直进法、斜进法、左右车削法和车阶梯槽法等,这些加工方法由于其自身存在缺陷,生产效率较低,精度稳定性差,很难实现产品批量生产或产品的改型,这也极大地影响了产品的加工效率和加工质量。

以FAN UC系统数控车床为例,能够用来加工螺纹的基本指令有G32、G92、G76等,它们各有自身的优缺点。

如果单独使用其中某一指令来加工梯形螺纹的话,只能加工小螺距或精度较低的螺纹,切削效率低,难以满足更高的要求。

1 梯形螺纹加工的相关知识(1)车刀的选择与安装。

梯形螺纹加工选择的是成型车刀,车刀在安装时,车刀主切削刃必须与工件轴线等高,同时应和工件轴线平行。

刀头的角度平分线要垂直于工件轴线。

可以使用样板找正装夹,以免产生螺纹半角加工误差。

(2)工件的装夹。

一般采用两顶尖或一夹一顶的方式装夹。

(3)数控车床的选择和调整。

梯形螺纹加工选择C K 6140数控车床,F A N U C -0i -mate TC数控系统。

要求数控车床加工精度高、磨损少、滚珠丝杠反向间隙小。

2 梯形螺纹的车削方法2.1直进法刀具沿直径方向进刀,如图1所示,常用于小螺距普通螺纹的加工。

使用G32\G92指令代码编程常采用此种进刀方式。

该加工方式采用的是三刃同时参与切削,刀头负荷较大,为了均衡刀具的受力,常采用递减规律分配吃刀量。

对于大螺距普通螺纹和梯形螺纹如采用该种方式加工,刀头很容易受力过大而折断或者产生扎刀现象。

2.2斜进法刀具进刀方向沿牙形角方向,如图2所示,由于采用单刃切削,切削力减少,排屑顺畅,F A N U C 系统中的G 76指令即为典型①作者简介:张长红(1978.3—)女,江苏泗洪人，本科，机械讲师，江苏省连云港工贸高等职业技术学校/江苏省经贸技师学院,研究方 向:数控专业理论及实践教学。

浅析用宏程序加工梯形螺纹的方法①张长红(江苏省连云港工贸高等职业技术学校/江苏省经贸技师学院 江苏连云港 100084)摘 要:螺纹传动在机械传动中应用广泛,在传递较大动力的大型设备中梯形螺纹应用较多。

梯形螺纹的宏程序加工摘要：梯形螺纹是数控车工加工的难点，宏程序是数控编程的难点，然而二者结合起来就会使数控机床加工梯形螺纹，操作者只要修改参数的数值就可以完成不同螺距与长度的梯形螺纹加工，十分的方便快捷。

关键词：数控车床FANUC系统梯形螺纹宏程序#1=A 梯形螺纹大径#2=B 梯形螺纹小径#3=B 梯形螺纹牙底槽宽#4=I 梯形螺纹车刀刀头宽度#5=J 梯形螺纹长度L#6=K 梯形螺纹螺距#7=D 升速段长#8=E 减速段长#9= 粗车转速#10= 精车转速#19=S 精加工余量（直径值）主程序：O0001；N10 G54 G40 G21；N20 T0404；调用梯形螺纹车刀N30 G65 P333；调用梯形螺纹宏程序N40 M05；主轴停止转动N50 M30；程序结束并返回程序开头宏程序；O333N10 M03 S#9；主轴正转，转速为#9N20 #30=FUP[[#1-#2-#19]/2/#18]；根据背吃刀量和精加工余量计算径向粗车循环次数（下取整）N30 #31=[#1-#2-#19]/#30；计算径向粗加工每次背吃刀量（直径值）N40 #40=FUP[#3-#4-#19/2]/2/#20；计算Z向粗车循环次数；N50 #41=[#3-#4-#19/2]/2/#40；计算Z向粗加工每次背吃刀量N60 #28=1；径向切削次数初始值赋值N70 WHILE[#28GT#30]DO1；N80 G00 X[#1+3]；车刀快速移动到X方向起刀位置N90 Z#7；车刀快速移动到Z方向起刀点N100 X[#1-#31]；车刀径向切入一个背吃刀量N120 G32 Z-[#5+#8]F#6；粗车梯形螺纹N110 #29=1；Z向切削次数初始值赋值N130 WHILE[#29GT#40]DO2；N140 G00 X[#1+3]；车刀快速返回到X方向起刀位置N150 Z#7；车刀快速移动到Z方向起刀点N160 W-#41；车刀Z向负向移动一个切削量N170 X[#1-#31]；车刀径向进刀#31N180 G32 Z-[#5+#8]F#6；粗车梯形螺纹N190 G00 X[#1+3]；车刀快速返回到X方向起刀位置N200 Z#7；车刀快速移动到Z方向起刀点N210W#41；车刀Z向正向移动一个切削量N220X[#1-#31]；车刀径向进刀#31N230G32Z-[#5+#8]F#6；粗车梯形螺纹N240G00X[#1+3]；车刀快速返回到X方向起刀位置N250Z#7；车刀快速移动到Z方向起刀点N260#29=#29+1；Z向移动次数增加1N270#41=#41*#29；Z向移动量递增N280END2；N290#28=#28+1；X向切削次数增加1N300#31=#31*#28；X向切削量递增N310END1；N320 #41=[#3-#4-#19/2]/2/#40；计算Z向粗加工每次背吃刀量N330#29=1；Z向切削次数初始值赋值N340S#10；选用精加工转速N350G00X[#1+3]；车刀快速返回到X方向起刀位置N360Z#7；车刀快速移动到Z方向起刀点N370X#2；车刀进给到X向精车位置N380G32Z-[#5+#8]F#6；精车螺纹牙底N390WHILE[#29GT#40]DO3；N400G00X[#1+3]；车刀快速返回到X方向起刀位置N410Z#7；车刀快速移动到Z方向起刀点N420X#2；车刀进给到X向精车位置N430W-#41；车刀Z向负向移动一个切削量N440G32Z-[#5+#8]F#6；精车螺纹牙底N450G00X[#1+3]；车刀快速返回到X方向起刀位置N460Z#7；车刀快速移动到Z方向起刀点N470X#2；车刀进给到X向精车位置N480W#41；车刀Z向正向移动一个切削量N490G32Z-[#5+#8]F#6；精车螺纹牙底N500#29=#29+1；Z向移动次数增加1N510#41=#41*#29；Z向移动量递增N520END3；N530G00X[#1+3]；车刀快速返回到X方向起刀位置N540Z#7；车刀快速移动到Z方向起刀点N550X#2；车刀进给到X向精车位置N560W-[#3-#4]/2；车刀移动到螺纹牙右侧面起点N570G32Z-[#5+#8]F#6；精车螺纹牙牙右侧面N580G00X[#1+3]；车刀快速返回到X方向起刀位置N590Z#7；车刀快速移动到Z方向起刀点N600X#2；车刀进给到X向精车位置N610W[#3-#4]/2；车刀移动到螺纹牙左侧面起点N620G32Z-[#5+#8]F#6；精车螺纹牙牙左侧面N630G0X100；N640Z100；N650M99。

B类宏程序在数控车床加工梯形螺纹中的应用摘要：螺纹是车削加工中常见的加工内容。

数控车床的普及大大提高了螺纹的加工精度和生产效率，但对于大螺距的螺纹，由于螺旋槽比较深，车削螺纹时产生的切削力较大，易损坏刀具。

通过用b类宏程序控制单一固定循环指令，采用分层斜进的加工方法，精确控制刀具每次车削螺纹起刀点的位置和切削深度，减小了作用在刀具上的切削力，当切削深度到达终点后，可控制刀具只车削螺旋槽侧面，直至中径尺寸符合要求。

关键词：数控车床宏程序梯形螺纹程序参数化数控车床在制造业中的广泛应用，不仅减小了车工操作者的劳动强度，而且大大提高了零部件的加工精度和生产效率。

但是，对于大螺距或者大导程的螺纹，例如梯形螺纹的加工和蜗杆的加工，如果简单的使用螺纹加工指令，由于切削力大，容易损坏刀具和工件。

如果能精确控制刀具切深，可有效地解决这一难题。

一、工艺分析梯形螺纹由于螺旋槽较深，切削力较大，通常采用一夹一顶的装夹方式。

图1中梯形螺纹部分较短，刚性好，采用三爪卡盘夹持，伸出卡盘的长度应略大于50mm，以刀架或刀具与卡盘不发生干涉为宜，采用一把高速钢车刀分粗精车完成。

梯形螺纹的牙型高为3.5mm，螺旋槽较深，车削时刀具受力较大，易产生扎刀现象，如何降低刀具受力成为车削成功的关键。

采用g92指令直进法进刀，车刀的三个切削刃都参加切削，随着切削深度的加大，切削力也不断增大，易损坏刀具。

采用g76指令斜进法进刀，刀具每次切削时仅有二个切削刃参加切削，减小了作用在刀具上的切削力。

但对于大螺距的螺纹，由于螺旋槽深度大，刀具在到达一定深度时，切削力仍然很大，也易损坏刀具。

采用斜进法分层车削，如图2所示，刀具在同一切削深度上，切削完一层后，再切第二层，即便是螺旋槽很深，而每次作用在刀具上的切削力并不大，可有效解决车削大螺距螺纹时刀具受力过大的问题。

二、加工准备1.参数计算2.刃磨刀具刃磨螺纹刀具符合参数要求，如图3所示，刀头宽度小于牙槽底宽，一般为牙槽底宽的2/3，这里取1.5mm。

分层切削法的概念所谓分层切削法，就是将梯形（或蜗杆）的螺纹牙槽按一定的深度分成若干层。

一层层的往里加工。

使得每层的每一刀的吃刀深度都是一样切削力也基本一样。

降低了切削难度。

能快速、准确、顺利将螺纹槽余量粗车完成。

如图所示：从上图B中可以看出，第一刀到第三刀中与第A、B刀的切削深度是一样的。

车刀与工件的接触面积几乎相等。

所受的切削力几乎相同。

他们的切削难度也几乎一样的。

下面以TR40X10为例讲述分层切削法的过程。

（如图3所示）2、大螺距的分层原理对于大螺距的外梯形螺纹、内梯形螺纹、大模数的蜗杆他们的加工方法基本上相似。

根据他们不同的加工情况。

分别介绍其分层过程。

2．1外梯形螺纹的分层过程1、参数的计算3-1牙顶槽宽=P-0366X10=10-0.366X10=6.34 (mm)3-2牙型高度=0.5XP+0.5=0.5X10+0.5=5.5（如图4所示）设刀宽为2mm,留0.2mm的精车余量,每1mm深分一层.则各层粗车时应车的宽度为:(图6用于宏程序)X=1Xtan15=0.268≈0.273-3第一层粗车时应车的槽宽为:AB =6.34(顶宽)-0.2(精车余量)-0.27(左边减小量)-0.27(右边减小量)=5.6mm3-4第二层粗车时的槽宽:C、D两端分别比A、B两端缩小0.27,所以CD长为(以下第层都缩小0.27)CD=5.6-0.54=5.063-5第三层粗车时的槽宽:EF=5.06-0.54=4.52mm3-6第四层粗车时的槽宽:GH=4.52-0.54=3.983-7第五层粗车时的槽宽:IJ=3.98-0.54=3.443-8第六层(0.5mm深)粗车时的槽宽:KL=3.44-0.28=3.16设车螺纹时车刀的起刀点为(X42,Z5),各项参数如下图所示:备注栏为采用子程序时，在原来每刀基础上再分出3刀后的每层总刀数。

2．2 加工程序粗车完后再进行精加工，上述螺纹部分的加工程序为:O0001……T0303(梯形螺纹刀,刀宽为1.2)G00 X42 Z5G92 X38 Z-95 F10G00 Z7G92 X38 Z-95 F10G00 Z8.6G92 X38 Z-95 F10G00 Z5.27G92 X36 Z-95 F10G00 Z7.27G92 X36 Z-95 F10G00 Z8.33G92 X36 Z-95 F10G00 Z5.54G92 X34 Z-95 F10G00 Z7.54G92 X34 Z-95 F10G00 Z8.06G92 X34 Z-95 F10G00 Z5.81G92 X32 Z-95 F10G00 Z7.79 G92 X32 Z-95 F10G00 Z6.08G92 X30 Z-95 F10G00 Z7.52G92 X30 Z-95 F10G00 Z6.22G92 X29 Z-95 F10G00 Z7.38G92 X29 Z-95 F10。

数控车床梯形螺纹切削及编程方法应用[摘要] 从梯形螺纹在数控车床中的各种加工方法进行比较，从而找到既能达到加工精度，又便于在数控车床中编程，还能提高加工效率的加工方法。

[关键词] 数控车床梯形螺纹切削编程前言梯形螺纹加工是车削加工中一项基本技术，但由于数控车床的加工方式，特别是经济型数控车床在加工梯形螺纹中的局限较多，因此，梯形螺纹的编程及加工都成为了难加工技术。

本文中主要研究了在GSK980T数控系统中如何进行梯形螺纹编程、加工及精度控制。

一、梯形螺纹的切削方法车削加工梯形螺纹的切削方法有很多，一般有单刀完成和多刀完成两种。

图一1、单刀完成：这种方法对于螺距小于4mm的梯形螺纹可行，当螺距大于4mm后由于切削力和刀具磨损的影响，单刀完成则效果不好。

具体方法有以下几种：直进法：如图一a所示，刀具采用与牙型槽等宽的尺寸，加工时只做横向进刀。

这种方法在加工加工梯形螺纹时，螺纹的牙型精度较高，但由于三刀刃均参与切削，切削力过大容易导致加工变形，只在小螺距螺纹加工时采用。

斜进法：如图一b所示，刀具采用与牙型槽等宽的尺寸，加工中刀具纵向和横向做复合进刀。

这种方法在加工中刀具只有两面刀刃受力，可适当减小切削力，但由于两刃切削，刀具的磨损程度不同，加工中易出现刀尖角发生变化，而造成牙型精度较差。

这种方式只在梯形螺纹粗加工或螺纹精度不高时采用。

左右切削法：如图一c所示，刀具采用与牙型槽等宽的尺寸，加工中刀具纵向双向及横向做复合进刀。

这种方式加工刀具受力情况与斜进法相似，较易加工出梯形螺纹。

但该方式要求刀具纵向左右两侧移动结合横向进刀，对操作者技术要求较高，需多次操作后才能熟练掌握。

2、多刀组合法：一般梯形螺纹加工均采用这种方式。

组合方式很多，如单刀加工中的三种只做为粗加工，留一定余量后再采用精加工刀具完成加工。

再如图一d所示，这也是多刀组合中的一种，先用小切刀切直槽再用与牙型等宽的螺纹刀具加工。

二、螺纹编程指令在GSK980T数控系统中，提供了三个加工螺纹的编程指令，分别是逐段加工螺纹指令G32、螺纹加工循环指令G92、复合循环指令G76。

简述运用宏程序高速加工大螺距梯形螺纹的应用作者：黄广和来源：《学校教育研究》2019年第15期一、引言"梯形螺纹"是螺纹的一种，它的特点是牙型为等腰梯形，牙型角为30°，工艺性好，牙根强度高，对中性好，它比其他的螺纹更耐磨，被广泛应用于各种传动和大尺寸机件的紧固，如飞机螺旋桨、液压机立柱等。

如何在数控车床上高效、高质量地加工出合格梯形螺纹成为急待解决的难题。

其实，只要工艺分析合理，使用的加工指令得当，完全可以在数控车床上加工出合格的梯形螺纹。

二、梯形螺纹加工与编程1.工艺分析梯形螺纹加工不同与常见的60°三角螺纹加工，常见的三角螺纹加工常采用直进法，利用螺纹加工G指令就能加工合格螺纹，而大螺距梯形螺纹的特点是螺距导程大，螺纹深度深，如果采用直进法加工梯形螺纹，那么刀具在三面同时受力的情况下就会容易产生“扎刀”等现象，因此，我们的加工方案是在X轴深度方向采用分层，在Z轴同层方向采用错位的加工方法加工。

在车削大螺距的梯形螺纹时，“深度分层、同层错位法”不是一次性就把梯形螺纹槽切削出来，而是把牙槽分成若干层，每层又分为若干刀次。

这样就把大螺距梯形螺纹转化成若干个较浅的梯形螺纹来进行切削，背吃刀量很小，较大地降低车削难度（如图2）。

从而使排屑比较顺利，刀尖的受力和受热情况有所改善，因此能加工出较高质量的梯形螺纹。

2.数学处理根据图4所示，根据制图有关规定查知右旋梯形螺纹，计算各部尺寸为：大经D（#1）=80mm，螺距P（#2）=10mm，牙顶间隙系数a=0.5mm，牙高h（#10）=0.5P+a=5.5mm，小经d=D-2h=79mm，中经最大值d1=75mm，中经最小值d1=73.91mm，牙槽底最小宽度#21=0.366P-0.536a=2.392，牙槽顶最大宽度#6=P-0.366P=6.34。

3.宏程序编程宏程序编程也叫尺寸参数化驱动编制，它通过对零件中的尺寸赋予一个变量，则数控系统将对其余参数进行计算，并对下一次走刀定位与方向进行判断，从而完成大螺距的螺纹加工。

数猪乡凉仑应用宏繹瘁加3榛糅衫緩总逼常比三色綏总緩更如劳型尢，致俊梯够緩金孑 杳)时，叱刀探、走刀僅、切削会逻尢、切杳)犹力尢，迫就导致 了糅衫谡盘的■的加3姙虐筱尢。

由孑尢乡数0;埼型敌施乡傾 約速傾也艇应®,糅衫緩幺炭总乡凉£不務刁:采用J 叱刀蚤僅 逬诒方式加工，加3中的刀路夏多，采用基本北今数挖编終鑿 瘙，而采用宏程存备程可以俚阿斜块迪一向腿。

样够鯉仗加工方法分朽善乡上釦的糅衫緩盘，常采用篇速絢刀翼傾速夕树，侖国 种逍刀方:主：盍逬法、左右切树:主、孑&槽:主和乡陷榛槽:主。

盍逬注□适用孑孑削緩更殓J(Pv4mm)的糅衫緩&,而粗 孑綏鉅验尢(P>4mm)的糅衫緩&常采用左右切•的:•去、孑盍橹注 餉孑隋糅橹:主。

下而分朽迫几神孑树方:主丝点：以E 北工方:主險盍逬:主夕卜，典他三种乡剖方注都急刁:同往 虐他滅包或遊免三刀同时切杳)，俊站用筱顺场，刀支登力、< 必懾况侖函改善，从而彳昌出呢链动如九刀珈兔，込可握爲切 树闱蚤，改善緩俊恚而爲煽。

X,敌滋夕树梯够経仗走刀方裔倨合数怎乡凉游点，稔合盍逬怙敘率如左右切树注敘果， 孑树糅衫谡金采创作：欧阳体用“老切:主”殓合俺。

把牙橹分戌若孑卮，fi 亿戌若彳个验濱的糅衫槽来逬矽切树。

备卮的切削都采用先益逬后左右的乡树方:主，由孑左右切削吋槽除不卷，刀翼口须筱角左或角右的以初“左刀"逬诒即可。

三，宠住厚偽終夕剖修彩縫盘本幺以力© 3 —个Tr36x6的糅衫緩幺力。

1筠例介区用宏終唐移存备富方:主：修够厶下：1,糅衫磯&加工尺寸皆愆糅的緩&的皆篇式乞豐痞数侥:左（右）紹刀蚤的讨算&上谢可以爲出尼切时左（右）左刀蚤皆篇式巧①、比刀块寃虐等孑劳橹凉寃时，左（右）為刀f =tanl5^x（劳除一老渤老背叱刀蚤）;②、省刀块寃廈J孑孑牙橹凉妄时，左（右）卷刀蚤=tanl5°x （劳探一省前老背吃刀逻）+ （另橹凉寃一刀块寃虐）/22,“老切:主'’■的糅衫谡总的刀典逸择“卮切:•主"孑削梯衫緩&所用的粗孑刀如耦乡刀与善孑用刀—样。

数控车床上梯形螺纹的加工摘要梯形螺纹作为现实中应用广泛的传动螺纹，在普通机床加工中是一个常见的课题。

随着数控技术的发展，越来越多普通车床被数控车床所代替，数控车床加工零件的优势也越来越被体现。

本文将如何在数控车床上加工梯形螺纹和程序编制，进行说明并提出加工编程办法，为车削梯形螺纹提供参考。

关键词梯形螺纹；加工方法；程序编制0引言数控车床上加工梯形螺纹较三角螺纹加工难度大，因为螺纹螺距大、牙型大、切削余量大、切削抗力大，在加工过程中容易出现“轨刀”现象。

同时梯形螺纹作为传动螺纹，精度要求较高，故在加工过程中要充分考虑加工方法，选择合理的加工指令以及加工程序的编制。

1 梯形螺纹的加工方法根据梯形螺纹的特点，其车削方法通常有直进切削法、左右切削法、斜进切削法以及切槽刀粗切槽法。

1.1 直进切削法车削过程中，进刀采用横向，螺纹在车刀的往返运动中车好。

此类方法，因车刀三刃同时参加切削，产生切削力大，容易产生“轨刀”现象，故用于螺距小于4mm或精度要求不高的加工场合。

1.2左右切削法进行车削时，车刀也往往会采用横向进到的同时往往也会采用左右进刀，螺纹通过车刀的往返运动被车好。

这类方法避免了车刀三面同时切削，切削抗力减小，常用于车削大螺距螺纹。

1.3斜进切削法在车削过程中，每次往复几次行程后除横向进给外，向一个方向作少量纵向进给，这样重复数次行程，直至将螺纹车好。

这类方法避免了三面同时切削，但较左右分层切削法受力稍大，一般用在中等螺距的螺纹的切削加工上。

1.4切槽刀粗切槽法当加工大螺距或精度要求较高时，我们还可以选用刀宽小于槽宽的切槽刀，先采用直进法粗车，然后采用斜进切削法或左右切削法半精车、精车。

2 数控车床上梯形螺纹实例以下图为例，在数控车床上加工梯形螺纹。

2.1 的编程指令3 结论在进行提醒螺纹车削时，需要考虑螺距大小、车刀以及机床情况的同时也应该考虑到应采用何种加工方法才最为合适，以便于编程的合理性。