关于在圆弧上加工螺纹的通用宏程序

西门子系统铣螺纹编程(宏程序、螺旋插补和shopmill人机对话编程)举例：如下图铣削5-M30*1.5-深15mm的细牙右旋螺纹。

刀具选择如下：（用废旧的钨钢刀柄磨的单刃螺纹铣刀，适合切削1.5螺距的螺纹）工艺分析：三轴联动铣削螺纹，实质是XY平面加工整圆同时，Z轴每加工一个整圆下降一个螺纹，加工时是以螺纹孔的中心轴线作为编程参考点，所以铣削单个螺纹孔时，通常将坐标系原点建立在孔中心，若要铣削多个螺孔，就要试着将坐标系偏移至孔的中心。

这题要铣削5个孔，中间的孔直接可以铣削，R50圆周上的4个等分螺孔，可以借助坐标偏移（西门子系统用TRANS）实现。

M30*1.5的螺纹，事先将螺纹底孔加工到28.5mm，螺纹齿高H=0.974刀具直径经检测，直径为8mm，有效加工孔深为22mm，程序如下：1、宏程序铣削螺纹单个螺纹孔铣削程序G54 G90 G17 G64 坐标系原点建立在孔的中心，底孔事先加工好M03 S3500 （单刃切削，高转速，小吃刀，快进给）G00 Z50.G00 X0 Y0G00 Z3. （安全高度，定位值是螺距的整倍数）R1=0.3 齿高切深赋值NN1: R2=10.25 + R1 （单边14.25，刀半径4，刀具往内偏移到10.25定位）G02 X=R2 Y0 I =R2/2 J0 F300. 以半圆形式切入R3=1.5 螺距PNN2: G02 X=R2 Y0 Z=R3 I= - R2 J0 F3000. 插补螺纹,到Z1.5的高度R3 = R3 - 1.5IF R3 >= - 15.1 GOTOB NN2 螺纹切削孔深15mmG02 X0 Y0 I = - R2/2 J0 F300. 半圆形式切出，刀具到中心G00 Z3. 抬刀到安全高度，前后一致R1 = R1 + 0.2 切削齿高，往X方向增大IF R1 <= 0.91 GOTOB NN1 加工到齿高G01 X0 Y0 F300. 退刀G00 Z100. 抬刀M30本题5-M30*1.5-15的程序主程序：G54 G90 G17 G64 坐标系原点建立在孔的中心，底孔事先加工好M03 S3500 （单刃切削，高转速，小吃刀，快进给）G00 Z50.G00 X0 Y0L1000 P1 调用铣床螺纹的子程序R4 = 0 角度初始赋值NN3: R5 = 50 * COS ( R4 ) X坐标R6 = 50 * SIN ( R4) Y坐标TRANS X=R5 Y=R6 坐标偏移G00 X0 Y0 到偏移之后的原点定位L1000 P1 调用铣螺纹的子程序R4 = R4 + 90 角度增加IF R4 <= 271 GOTOB NN3 加工剩余3孔，要是写360，第一个孔要再加工一次G00 Z100.TRANS 后面不跟任何数值，单独占一段，取消偏移G54 G00 X100. Y100.M30子程序:L1000;G00 X0 Y0G00 Z3. （安全高度，定位值是螺距的整倍数）R1=0.3 齿高切深赋值NN1: R2 =10.25 + R1 （单边14.25，刀半径4，刀具往内偏移到10.25定位）G02 X=R2 Y0 I =R2/2 J0 F300. 以半圆形式切入R3=1.5 螺距PNN2: G02 X=R2 Y0 Z=R3 I= - R2 J0 F3000. 插补螺纹,到Z1.5的高度R3 = R3 - 1.5IF R3 >= - 15.1 GOTOB NN2 螺纹切削孔深15mmG02 X0 Y0 I = - R2/2 J0 F300. 半圆形式切出，刀具到中心G00 Z3. 抬刀到安全高度，前后一致R1 = R1 + 0.2 切削齿高，往X方向增大IF R1 <= 0.91 GOTOB NN1 加工到齿高G01 X0 Y0 F300. 退刀G00 Z10. 抬刀TRANS 后面不跟任何数值，单独占一段，取消偏移M17 返回主程序2、利用螺旋插补加工螺纹单个螺纹孔铣削程序G54 G90 G17 坐标系原点建立在孔的中心，底孔事先加工好M03 S3500 （单刃切削，高转速，小吃刀，快进给）G00 Z50.G00 X0 Y0G00 Z3. （安全高度，定位值是螺距的整倍数）R1=0.3 齿高切深赋值NN1: R2= 10.25 + R1 （单边14.25，刀半径4，刀具往内偏移到10.25定位）G02 X=R2 Y0 I = R2/2 J0 F300. 以半圆形式切入G02 X0 Y0 Z-15 I = - R2 J0 TRUN=11 F3000. 每次1.5，重复11次G02 X0 Y0 I = - R2/2 J0 F300. 半圆形式切出，刀具到中心G00 Z3. 抬刀到安全高度，前后一致R1 = R1 + 0.2 切削齿高，往X方向增大IF R1 <= 0.91 GOTOB NN1 加工到齿高G01 X0 Y0 F300. 退刀G00 Z100. 抬刀M30本题5-M30*1.5-15的程序主程序：G54 G90 G17 坐标系原点建立在孔的中心，底孔事先加工好M03 S3500 （单刃切削，高转速，小吃刀，快进给）G00 Z50.G00 X0 Y0L1000 P1 调用铣床螺纹的子程序R4 = 0 角度初始赋值NN3: R5 = 50 * COS ( R4 ) X坐标R6 = 50 * SIN ( R4 ) Y坐标TRANS X=R5 Y=R6 坐标偏移G00 X0 Y0 到偏移之后的原点定位L1000 P1 调用铣螺纹的子程序R4 = R4 + 90 角度增加IF R4 <= 271 GOTOB NN3加工剩余3个孔，要是写360，第一个孔要再加工一次G00 Z100.TRANS 后面不跟任何数值，单独占一段，取消偏移G54 G00 X100. Y100.M30子程序:L1000;G00 X0 Y0G00 Z3. （安全高度，定位值是螺距的整倍数）R1=0.3 齿高切深赋值NN1: R2 = 10.25 + R1 （单边14.25，刀半径4，刀具往内偏移到10.25定位）G02 X=R2 Y0 I = R2/2 J0 F300. 以半圆形式切入G02 X0 Y0 Z-15 I = - R2 J0 TRUN=11 F3000. 每次1.5，重复11次G90 G02 X0 Y0 I = - R2/2 J0 F300. 半圆形式切出，刀具到中心G00 Z3. 抬刀到安全高度，前后一致R1 = R1 + 0.2 切削齿高，往X方向增大IF R1 <= 0.91 GOTOB NN1 加工到齿高G01 X0 Y0 F300. 退刀G00 Z10. 抬刀TRANS 后面不跟任何数值，单独占一段，取消偏移M17 返回主程序3、利用shopmill人机对话编程ShopMill ——内螺纹铣削说明：abs—绝对值inc—相对值select—选择/切换按“help”（帮助）可以切换视图。

削指令 Ｇ ０ ３ 与 Ｇ９ ９ 指令配合使用来完成圆弧 螺纹的切削加工，在编制圆弧螺纹切削指令 Ｇ０ ３ 前段， 使用 螺纹切削指令 Ｇ ３ ２ 进行定位 ， 提前启动编码器功能 ，确定刀具与零件之间 严格的位置关系，保证螺纹加工时螺距的精 度 ，有效 防止 了螺 纹切削过程 中的乱牙现 象 。Ｇ ３ ２ Ｘ［ ＿ １ ９ ＋ ２ ＂ ＃ ２ 】 ｚ ［ ＃ ３ － ４ ２ ． ５ 】 Ｆ ２ ：／
１ ０ １ ，螺距 为 ７ ． ５ ｍｍ，圆弧牙点位置应
ｚ １ ０ ； ／ Ｚ方向退刀到 ｚ ｌ ０
麓
，
撑 １ １ ． ０ ． １ ；， 圆弧每次的变量为 ０ ． １
Ｅ Ｎ Ｄ Ｗ． ／ 宏程序结束
Ｇ０ ０ Ｘ ２ ０ ０ Ｚ１ ０ ： 腿 刀至换刀点 Ｍ０ ５ ＭＯ Ｏ ： ／ 主轴停止，程序暂停
较好、 刃 口较锋利的高速钢 （ Ｗ６ Ｍｏ Ｃ ｒ ４ Ｖ ２ ） ，
而精加工刀具我采用了 Ｒ ３的硬质合金涂层
成型刀。
（ ２）刀具角度及刃磨的分析 圆弧螺纹刀应该刃磨成刀头为半圆的
成形刀。粗车刀需刃磨成圆弧半径为 Ｒ ２ ． ７ ５
的刀具。刃磨时 ，要先在砂轮上进行粗磨， 然后用油石对刀具进行精修切削刃；其次是 保证每个角与面都刃磨到位，在刃磨的过程
加工螺纹原理，螺纹加工时刀具每 刀起始点
１ ４ ０
ＷＨ Ｉ Ｌ Ｅ＃ １ １ Ｇ Ｅ［ ５ ７ 】 ： ／ 当 ｌ ｌ 大于等于 ５ ７
鞠 箍 档
：
３ ． 加工工艺分析
＃ １ １ ＝ ６ ０ ； ／ 设圆弧半径为变量
考虑 到零件的结构特 点及加工精度 ，在
／ ｊ ｎ － ｒ 时应先加工左端０３ ６ 及０ ２ ０ 两外圆柱， 并车削零件两端面，保证零件总长 ９ ０ ｍ ｍ， 然后调头 ，采用一夹一顶的装夹方法 ，车削 右端 ０３ ６ 外圆柱及圆弧螺纹。 在车削圆弧螺 纹时， 必须使用 Ｇ ９ ９ 每转进给速度功能 ， 而 进 给速 度 则 指 定 为 圆弧 螺 纹 的导 程 ， 即 ７ ． ５ ｍ ｍ ／ ｒ ； 也可 以使用 Ｇ ９ ８ 每分钟进给速度， 但程序中的 Ｆ ＝ 螺距 ｘ转速 ，否则车出来的 不是螺纹，而是一个圆弧面。根据数控车床 图 （ ２ ） 圆弧螺纹加工起点与终点坐标

【作者简介】　宾立（1989—），男，本科，研究方向：数控技术。

基于宏指令进行圆弧螺纹的数控车削加工宾　立　罗　洲（湖南三一工业职业技术学院，湖南　长沙　410129）摘　要：圆弧螺纹在普通车床上加工劳动强度大，加工效率低且不易控制尺寸精度，且经常出现废品。

如何高效的用手工编程加工出精密的圆弧螺杆，该问题一直没有完美地解决。

用数车的方法加工圆弧螺杆，提高了效率和加工质量，自然也增加效益，本文着重介绍圆弧螺杆的数控车削方法。

关键词：圆弧螺杆；数控车削；加工效益随着机械行业的发展，对产品功能要求的不断提高，对一些零件的机械结构也提出了更高的要求，其中具有代表性的就是圆弧螺纹。

圆弧螺杆主要应用于航空传输机械、塑料挤压机械、罐装饮料和工程机械等方面都有体现。

本文以下图（图1）为例，对该螺纹的数控车削工艺、参数及编程进行分析。

图1　圆弧螺杆一、螺杆结构数控车床主要加工轴类零件，主要涉及内/外圆表面、圆弧、锥度、螺纹、断面槽等。

圆弧螺杆对编程的要求高，需要批量加工时必须要用参数化编程才能保证效率和质量。

（一）结构特点（如图2所示）由图可知该零件上的圆弧螺纹螺距为6，圆弧半径为R1.5，牙高为1.5，通过分析需要用强力切槽刀进行车削加工。

图2　圆弧螺纹结构（二）螺杆的成型加工圆弧螺杆，需要计算主轴每分钟转速，刀具的Z向定位点一致，利用机夹式数控切刀对螺旋线进行开粗，然后根据图纸精度要求选择合适的精车刀具。

加工圆弧螺杆前，要做好充分准备，包括程序校验、机床仿真、刀具装夹等，做到方方面面考虑周全，才能加工出漂亮的圆弧螺杆。

二、工艺分析在此，仅分析零件中圆弧螺纹部分的车削工艺、装夹与编制程序。

（一）零件的装夹为了达到加工要求，防止工件振动影响加工质量，所以事先准备一根螺纹心轴，与图纸中M27X1.5的内螺纹配合，注意螺纹一定要旋合到位。

三爪自定心卡盘夹装定位，具体装夹如图3所示。

图3　零件的装夹（二）加工方法在车削的实际过程中，由于加工深度不断变化，切刀的两个刃与圆弧螺纹两侧的接触面会逐渐增大，加工越困难，轻则会产生振刀，增加切刀的磨损，重则出现崩刃、扎刀、断刀的危险，导致零件报废。

在数控车床上加工圆弧表面或非圆曲线表面的异形螺纹作者：沈建峰来源：《职业·下旬》2011年第11期在全国及省市级数控技能大赛的数控车比赛中，经常会出现在圆弧表面或非圆曲线表面加工异形螺纹的考点。

如下实例所示，其编程与加工难点有两处，其一为拟合圆弧表面的螺旋槽，其二为该螺旋槽的分层切削。

例：加工如图1所示，圆弧表面螺旋槽，其螺旋槽的牙型为标准的三角形牙型，螺距为2mm，槽深为1.3mm（直径量为2.6mm），试编写其SIEMENS系统数控车加工程序。

一、拟合圆弧表面的螺旋槽拟合圆弧表面的螺旋槽时，首先确定圆弧线的方程式，其方程式为“X2+Z2=302”。

其次将圆弧线进行分段，其分段数量根据加工的精度要求确定，本例中根据螺旋线的螺距值进行分段。

最后，对于每个分段内的圆弧线，采用G33指令来进行拟合。

在拟合圆弧表面的过程中采用以下参数进行计算，其加工程序见子程序。

R1 方程中的Z坐标，起点Z=16；R2 方程中的X坐标R2=SQRT（900－R1＊R1）－10，起点值为15.377；R3 工件坐标系中的Z坐标，R3=R1－15；R4 工件坐标系中的X坐标，R4=R2＊2；L439；（拟合螺旋线子程序）G01 X30.75 Z1；R1=14.0；MA2：R2=SQRT（900－R1＊R1）－10；（跳转目标位）R3=R1－15；R4=R2＊2；G33 X=R4 Z=R3 K2；R1=R1－2；(条件运算及坐标计算)IF R1>=－16 GOTOB MA2；（有条件跳转）G00 X44；Z2RET；二、螺旋槽的分层切削螺旋槽的分层切削时，每次X向切深为0.2mm，总切深为2.6mm。

采用坐标平移指令进行编程，编程时以R5作为坐标平移参数，其加工程序见主程序。

1.坐标平移指令TRANS X Z ；（802D中的平移指令格式）ATRANS X Z ；（802D中的附加平移指令格式）TRANS；（取消坐标平移）X Z为X、Z坐标轴的偏置（平移）量，其中X为直径量；TRANS指令后如果没有轴移动参数，该指令表示取消该坐标平移功能，保留原工件坐标系。