張志航

（洛陽理工學院 機械工程學院，河南 洛陽471023）

數(shù)控車是我們常見的加工設備，對于各種零件的加工和各種生產任務的完成，數(shù)控車都做到了較高的水平。數(shù)控車加工圓弧螺紋是一種比較綜合的螺紋，具體的加工和生產，應按照實際的需求來決定。宏編程作為數(shù)控車加工圓弧螺紋的核心組成部分，其產生的影響是絕對性的，并且在很多方面都實現(xiàn)了編程的人性化和智能化，可根據(jù)不同要求和條件來進行編程，總體上也可以加入一些個人的習慣或者是企業(yè)的標準。在此，本文主要對數(shù)控車加工圓弧螺紋的宏編程展開討論。

1 問題的提出

在現(xiàn)實的工作當中，螺紋的分類方法是比較多的，不同的方法可將螺紋分成具體的類別，便于加工和生產。一般而言，按照牙型分類是比較常見的方法，牙型將螺紋劃分為三角螺紋、梯形螺紋、鋸齒形螺紋、圓弧螺紋等等。部分人對圓弧螺紋感覺會有一點點的陌生。從技術的角度來分析，圓弧螺紋，主要是牙型截面保持圓弧狀態(tài)的螺紋（結構圖如圖1）。同時，在球面上加工的三角螺紋，并不能將其稱之為圓弧螺紋，這是錯誤的。

圖1 圓弧螺紋結構圖

在日常的生產工作中，倘若是會遇到一些牙底或者是牙頂均圓弧界面的螺紋加工，則能夠將其判定為圓弧螺紋加工。數(shù)控車加工圓弧螺紋并不是一件容易的事情，以圖2 為例。

在加工的過程當中，遇到圓弧螺紋的時候，并不能單純的按照既有的思路或者是方法來進行加工，那樣很容易進入到一個比較復雜的局面。圖1 所表示的零件圖，是比較常見的圓弧螺紋加工。該零件是典型的圓弧螺紋。同時，在詳細的測量后，發(fā)現(xiàn)該零件的牙頂、牙底圓弧半徑相同，也就是說，表現(xiàn)出了突出的形態(tài)特點。該零件在深度方面，測定后發(fā)現(xiàn)深度為27mm，并不是特別的深入。材料為45 鋼，調質HRC25-28。在加工過程中，如果是利用比較普通的車窗進行成形刀加工，并不能得到理想的結果。

圖2 圓弧螺紋加工示意圖

經(jīng)過大量的測試和研究，發(fā)現(xiàn)用普通的加工方法，得到的圓弧螺紋零件，在勞動強度上，要高于一般的零件加工，有些時候甚至會達到2 倍以上的勞動強度；生產效率比較低，傳統(tǒng)的加工方法與圓弧螺紋并不相符，固有的編程方法也不能在短期內進行更改，一般情況下，每天的加工僅有5～6 只，成本過高；表面質量差，運用傳統(tǒng)的方法加工，得到的圓弧螺紋零件質量較低，尺寸的把控并不容易。同時，在詳細的檢驗后發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)方法所得到的圓弧螺紋零件，比較容易產生廢品。

2 編程思路

數(shù)控車加工圓弧螺紋的宏編程，必須從客觀條件出發(fā)，否則是無法得到理想結果的。目前，F(xiàn)ANUCOi 系統(tǒng)的數(shù)控車是比較常見的設備，以此為例討論宏編程的思路。數(shù)控車加工圓弧螺紋的宏編程，為了確保編程的正確性和可用性，提出了以下思路：首先，宏編程的目的，是利用數(shù)控系統(tǒng)的宏程序功能，計算出相應的數(shù)據(jù)或者是指標。例如，我們可以利用數(shù)控車加工圓弧螺紋的宏編程，有效的計算出牙頂和牙底的圓弧坐標（如圖3），以此來確定如何加工。另外，利用坐標可設定具體的加工制定，最后得到的圓弧螺紋產品，也是值得信賴的，可基本上告別傳統(tǒng)方法加工的不良后果。

在具體的車削中，需要展開的對程序結構中循環(huán)功能宏指令進行分析，具體內容如下：

（1）外循環(huán)。是將螺紋圓弧牙型的總切削深度在X 向展開分層，并在螺旋槽加工后，則可以對下一層的進刀，從而展開螺紋圓弧的加工。在具體的加工中，需要保障有效的加工軌跡。

（2）內循環(huán)。在沿X 向分層后，由Z 向展開對切削槽寬分層。內循環(huán)中，需要保障刀具在X 向和Z 向的有效運動，進而保障圓弧螺紋的加工的線型，確保工件加工完成后，可以滿足零件的基本需求。

圖3 圓弧螺紋牙頂和牙底

3 編程及優(yōu)勢

3.1 編程

為了確保數(shù)控車加工圓弧螺紋的宏編程是完全可行的，需要在實際的加工中，計算的更加精確一些。經(jīng)過大量的討論與研究，認為數(shù)控車加工圓弧螺紋，其在牙底圓弧的加工范圍，應設定在60°～120°之間，牙頂加工的范圍，則是控制在-60°～120°之間。在實際的加工過程中，牙頂和牙底圓弧螺紋旋線加工軸向位置，必須要錯開3mm，否則將會得到不合格的產品，屆時所造成的損失會更大。

另外，在編程時需要合理展開的變量的控制，其中主要變量由圓弧螺紋的一側槽寬和另一側槽寬。再對Z 向進刀后，X 向的坐標、圓弧車刀圓心運動軌跡的半徑和螺紋槽的深度等變量進行綜合控制，進而完成對數(shù)控車加工圓弧螺紋的宏編程。

3.2 宏程序編程優(yōu)勢

在宏程序編程技術使用中，其技術優(yōu)勢如下：第一，通過與普通程序相比，在宏程序編程的過程中，可以提高常量運算的效果。宏程序編程技術中，可以跳轉運算，具有較為明顯的操作靈活性；第二，在宏程序編程中，可以按照變量的狀況，對變量之間的運算、程序等進行系統(tǒng)性的分析，保證各項跳轉工序按照規(guī)范性的動作進行，以提高編程數(shù)據(jù)處理的效果；第三，結合宏程序編程的技術特點，會針對不同零件、不同分具的零件特點，確定變量編程執(zhí)行方案，以增強程序誰定的規(guī)范性、靈活性。

3.3 程序原理

結合螺紋的截面形狀特點，其主要由直線、斜線共同組合而成，這些工藝結構的界面參數(shù)相同，為了提高各項數(shù)據(jù)分析及管理的效果，應該結合給定速度以及給定輪廓線等，確定輪廓的已知點，增強中間數(shù)據(jù)的處理效果，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)分析以及密化處理的目的。而且，在粗加工的工藝分析中，為了保證各項參數(shù)分析的精確性，需要擴大步距，有效節(jié)約工程操作時間。在加大螺距螺紋的情況下，設備操作人員要仔細分析設備協(xié)調狀況，通過切刀刀頭的寬度大小或是螺紋牙底寬度等，科學整改設備參數(shù)。

4 加工工藝

4.1 刀具選擇

數(shù)控車加工圓弧螺紋的宏編程在完成后，還要在刀具的選擇上注意，并不是所有的刀具都能夠應用的。根據(jù)實際的標準和要求，應選擇自制刀桿來完成加工工作。注意，刀磨刀頭的時候，必須充分注意刀尖角的大小。倘若是角度太大，則會造成過切的現(xiàn)象，得到的產品體積會比較?。惶热艚嵌忍?，則容易出現(xiàn)崩刀的問題，會對操作人員造成威脅。為此，刀磨后的角度，應控制在8°～-10°之間。另外，在生產、加工以前，還要對數(shù)控車加工圓弧螺紋的宏編程進行反復的核實與檢驗，減少不必要的問題發(fā)生。

4.2 裝夾方式的選擇

在展開零件的加工時，需要合理的展開裝夾方式的選擇，確保數(shù)控車加工過程中，不會出現(xiàn)的脫離的情況，進而有效保障加工的質量。該零件在具體的加工中，具有較大的切削力，且兩端的外圓尺寸不是十分大。針對這類情況，單穿的三爪卡盤夾的效果不夠理想，可能會導致脫夾的情況。故此，可以選擇三爪卡盤聯(lián)合活動頂尖的方式，完成對工件的裝夾，進而避免工件出現(xiàn)位移造成加工尺寸不理想的情況。

4.3 具體加工方式

數(shù)控車加工圓弧螺紋的牙型較深、寬度較大和切削量大等特點，為了保障切削質量，規(guī)避車削熱和車削阻力的情況，選擇低速車削的方式。如果工件的基本情況，且容易出現(xiàn)位移。根據(jù)上述選擇的裝夾方式，有效完成對工件的裝夾。車削螺紋過程中，螺紋螺距、驅動電機升降頻特性、螺紋插補運算速度是車床主軸轉速的直接影響因素，按照主軸轉速公式N=1200/P-K 可以計算。公式中的p 代表螺紋螺距，mm，k 為保險系數(shù)，通常取值為80。具體的車削中，為了避免車削對刀具的損傷，需要在運用切削指令的G92 的基礎上，還需要合理的循環(huán)指令G76。具體的走刀過程中，先按照X 向展開分層，再在分好的層層次中，按照Z 向展開進刀。從而有效保障車削質量，避免車削出現(xiàn)質量問題和安全問題。

5 結論

本文對數(shù)控車加工圓弧螺紋的宏編程展開討論，在現(xiàn)階段的工作中，宏編程已經(jīng)成為了數(shù)控車加工零件的主要部分，其決定性較為突出。圓弧螺紋是一種比較特殊的零件加工，通過宏編程滿足了加工的要求，說明在日后的加工和生產中，需對宏編程開展深入的研究，要在更多方面滿足零件的加工要求。同時，宏編程應設定更多的方法，與一些特殊的零件類型相配套。