圆锥螺纹的编程与加工.docx
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圆锥螺纹的编程与加工
圆锥螺纹的编程与加工
数控车削编程与加工
圆锥螺纹的编程与加工
一、圆锥螺纹的特点及应用
圆锥螺纹的牙型为三角形,主要靠牙的变形来保证螺纹副的紧密性,主要用于管件,也称为管螺纹。
管螺纹的牙型角分为55°和60°两种。
55°牙型角的管螺纹主要用于输气和输水管线的接头、管件、阀门。
60°牙型角的圆锥螺纹主要用于机械、汽车和航空航天机械中。
图1管螺纹零件
二、圆锥螺纹编程实例
完成如图2所示的圆锥螺纹零件的编程与加工。
图2非标准管螺纹零件
(一)圆锥螺纹的加工工艺分析
1、装夹方式
采用三爪自定心卡盘夹紧工件。
2、加工方法
材料为45钢,毛坯为φ55圆棒料,零件轮廓由外圆柱面及锥螺纹组成,圆柱面已加工至尺寸,只需进行圆锥螺纹部分的加工。
3、选择刀具
外圆车刀,刀具号T0101;螺纹刀(60º),刀具号T0303。
圆锥螺纹零件数控加工刀具卡见表1。
表1圆锥螺纹零件数控加工刀具卡
序号
刀具号
刀具名称及规格
刀尖半径
数量
加工表面
备注
1
T0101
外圆车刀
0.4
1
外轮廓
2
T0303
外螺纹刀
1
外螺纹
4、加工路线
圆锥螺纹零件数控加工工序卡及操作清单见表2。
表2圆锥零件数控加工工序卡及操作清单
操作序号
工步内容(走刀路线)
G功能
T刀具
切削用量
主轴转速
进给量
背吃刀量
工件一侧用三爪卡盘装夹,外伸45mm左右,对刀
1
加工端面(手动完成)
T0101
800
2
粗车圆锥螺纹外径
G71
T0101
800
0.2
2
3
精车圆锥螺纹外径
G70
T0101
1000
0.1
0.5
4
车圆锥螺纹
G92
T0303
500
3
5
检测、校核
(二)编制程序
1、螺纹预制
考虑螺纹加工时存在挤压变形,所以应先进行预制。
圆锥螺纹大径、小径均做小0.4mm。
因为大径d=50mm、小径=20mm,故圆锥螺纹加工前大径、小径应预制成49.6mm和19.6mm。
2、螺纹加工行程的确定
考虑加减速对螺牙的影响,螺纹加工行程中应加入切入量和切出量。
切入量δ1=4mm,切出量δ2=2mm。
3、螺纹半径差的计算
因切入量和切出量,使螺纹加工行程延长,切削起点与切削终点发生变化,所以应重新计算切削切点半径与切削终点半径。
计算后切削起点半径为9mm,切削终点半径为25.5mm。
故,半径差R=切削起点半径-切削终点半径
R=-16.5
图3圆锥螺纹半径差的计算
4、背吃刀量的选择因螺距P=3mm,查表可选择每刀的背吃刀量分别为1.2mm、0.7mm、0.6mm、0.4mm、0.4mm、0.4mm、0.2mm,所以圆锥螺纹每次切削终点坐标为48.8mm、48.1mm、47.5mm、47.1mm、46.7mm、46.3mm、46.1mm。
5、数控加工程序编制
参考程序如下:
O1010;
T0101;
M03S800;
G00X57Z2;
G71U2R1;
G71P1Q2U1W0F0.2;
N1G00X19.6S1000;
G01Z0F0.1;
X49.6Z-30;
N2X57;
G70P1Q2;
G00X100Z100;
T0303;
M03S500;
G00X50Z4;
G92X48.8Z-32R-16.5F3;
X48.1;
X47.5;
X47.1;
X46.7;
X46.3;
X46.1;
G00X100Z100;
M30;
制造技术
大型内圆锥螺纹数控旋风铣削
第二重机集团公司 陈铁成 逄廷兰
摘要 、程序设计。
叙词 旋风铣削 内螺纹 数控
c4。
该
<103mm。
原工艺设计了专用丝锥,。
在现场执行中,无论是机攻还是用加长了的套管手攻,均无法加工出符合要求的内圆锥螺纹。
分析其原因:
一是现场没有按1∶16锥度将底孔加工成锥形,使攻丝总余量加大许多;二是由于锥管丝锥是全成形刀具。
在切入工件的全长上都要参加切削,且螺纹直径又很大,所需的切削力矩很大。
所以丝锥在切入工件的过程中,抗力越来越大,最终导至伤牙、乱扣、断丝锥。
为此,设想在数控铣镗床上用旋风铣削的方法加工此螺纹。
经试验和正式加工均获得成功。
这不仅解决了轴承箱加工的难题,而且为今后大型圆锥螺纹加工提供了一种简便、高效、可靠的新方法。
1 加工原理和工艺条件
111 螺纹旋风铣削
内螺纹通常都是采用挑扣或攻丝的方法进行加工的。
对于大型、特殊牙形的螺纹,由于参与切削的刃口过长、抗力过大,使切削处于极为不利的状态。
因此出现了间断铣削的成形
方法。
此方法采用高速旋转(自转的角度成形铣刀,沿着螺旋轨迹(公转及轴向螺距移动进行铣削,铣出螺旋槽来。
通常称此为“旋风铣削”。
国外常在数控镗铣床上装上成形角度铣刀进行螺纹的旋风铣削,无需专用装置。
尽管加工中有一定干涉,但对普通螺纹来说是可行的。
这种工艺方法甚为简便。
我们对大圆锥螺纹的加工也是采用的此方法。
对圆锥螺纹的旋风铣削,刀具是沿着圆锥螺旋轨迹进行的。
它除了应具有象圆柱螺旋轨迹的自转、公转和轴向螺距进给外,还要使铣刀中心与螺孔中心的距离(公转半径随着轴向移动而产生线性变化(收缩,从而形成锥度。
112 圆锥螺旋轨迹的拟合
我厂数控镗铣床采用的是西门子数控系统。
该数控系统只有圆柱螺旋插补功能,因此不能直接使用插补指令来编程。
根据数控编程中轨迹拟合原理。
可将一扣圆锥螺旋轨迹等分成若干小段,并按锥度计算出每小段上直径变化值。
分段越多,该值也越小。
当分割增加到使该值小到某一数值时,这一段圆锥螺旋与圆柱螺旋相差甚微。
因此这时可近似地用圆柱螺旋来替换圆锥螺旋。
同时再将相邻段的直径按锥度变化选取,这样一扣圆锥螺旋可由一组若干段衔接的按锥度变化的圆柱螺旋轨迹近似地
—
55— 重型机械 1997 No12
EditedbyFoxitReader
Copyright(CbyFoxitSoftwareCompany,2020-2020ForEvaluationOnly.
组成。
每扣都照此处理,即可用圆柱螺旋轨迹拟合成圆锥螺旋。
分段越多,拟合精度也越高。
但分段太多和分段方法不妥将会使计算复杂,计算程序过长,并对加工不利。
113 轨迹的合理分段和数据计算
圆锥螺纹的锥度是指轴向两点之直径差与轴向长度之比。
标准锥管螺纹的锥度为1∶16,当用半径计算时,则为1∶32斜度。
每一扣长度上的半径差∃r和螺距P的关系为:
P=32
∃
Rc1~Rc6,其值为1309mm。
则每扣上的半径差为
∃r=32=
32
=01072mm
当将一扣轨迹划分为四等分时,每段轨迹首尾两点上的半径差∃r1应为:
∃r=4=
4
=01018mm
由此可见,此值对锥管螺纹来说可忽略不计。
而四分法又可使每小段轨迹的终点分别处在两个座标轴上。
所以这样的分法可给计算和为程序编制提供数据带来很大方便,因此四等分是最佳分法。
与此同时,螺距上也将被等分四份,其4扣螺旋上的导程∃P应为:
∃P=4=
4
=0157725mm
为控制螺旋轨迹的直径大小,使图1中刀具两刃延长后的交点A与工件基面上牙形延长后交点B相重合时为最佳益。
因此,在刀具上应测出其A点回转直径dk;工件上应计算出基面位置上最大理论直径d
0,由图1可得d0=d+6×2
h=6H
H=2h
d0=d+2
上式中的d与h在标准手册中可查得。
如Rc4即为
d=113103
h=11
图1 圆锥螺纹基面上理论直径d0
及控制点A、目标点B
上述数据计算可以事先标出后写入程序,也可将主要已知数据输入计算程序进行计算,并将计算结果存于数控参数上,然后再编制有关的加工语句。
114 刀具、加工材料与切削用量
加工中选用的是德国英格索尔公司ABS刀具系统中的锥柄、接杆和旋风铣刀盘(图2。
由于它可直接装入镗轴锥孔中拉紧。
省去了锥柄过渡件,所以刀具系统刚性、精度均较好。
图2 ABS螺纹旋风铣削刀具和刀杆
加工材料与刀具的参数如下:
—
6
5
—
重型机械 1997 No12
被加工材料 SC480(牌号铣刀盘直径dk=51mm
刀柄锥度ISO60(7∶24刀片刀尖角 55°刀 齿 数4个
刀片材料P25(可转位不重磨硬质合
金刀片刀具可根据各厂具体情况,亦可自行设计、制造专用角度成形铣刀,最好采用多刃结构。
刀片造硬质合金的为好。
可提高切速、减小磨损、提高螺纹精度。
切削用量:
机床转速800v=128mmin(m:
粗加工时选为0,0108mm;每分钟进给量:
粗加工为0115×4×800=480mmmin,精加工为0108×4×800=
256mmmin。
2 程序设计
加工程序采用主程序和子程序的方式编制。
执行时主程序调用子程序。
将两种形式的
算或给出中。
这,使子程序具有更广泛的通用性。
211 刀位轨迹图及参数设定
图3为刀位轨迹图。
从图中可知各座标轴、工件零点、起刀点的命名和设定。
各参数在图中的位置。
以及拟合轨迹的情况
。
图3 刀位轨迹图
轨迹和程序中参数的设定为:
R03为刀具理论直径dk;R04为相邻两齿的半径差(由子程序计算得:
R05为螺纹加工总长(含空切出长度;R09为螺纹螺距P;R24为锥管螺纹基面上最大理论外径(由主程序计算而得,亦可手算后直接赋值。
212 主程序及子程序
主程序是按最终精加工尺寸编制。
在粗加工时,可用放大R03刀具直径的赋值来加工。
放大量即为直径上的留量。
另外还将粗加工的切削参数替代精加工的。
精加工时再改回来。
主程序中的内容是主要参数赋值;计算基面上直径d0;机床初定位在起始点上;给出切削参数;调用子程序;复住和程序结束。
其主程序单如
—
75—
下:
%2(Rc4FINECUT-8MC
N5R022R0351R0538R0921309R24113103R2511479LFN10R25R02R000R24R25LFN15G00G40G54X0Y0LFN20Z0S800F256M03LFN25L620
N30M02 LF
M和880MC:
31211 按西门子8MC系统编写的参数子程序单
N5R02R084R070R1632LF常数设定
N10R060R09R000R06R08LF计算14扣上的导程
N15R040R09R000R04R16R000R04R08LF计算14扣上螺旋的半径差值
N20R24-R03R000R24R02R000R24R04
LF
计算基面位置切牙时刀具中心轨迹的半径N25G64G01XR24ZR04LF是切主螺旋轨迹的起始点(设有4扣空切N30R24-R04R000R07R06LF计算下一程序既轨迹的半径和导程坐标点N35G02X0Y-R24PR24Z-R07LF走切第一个14扣螺纹轨迹
N40R24-R04R000R07R06LF
N45G02X-R24Y0PR24Z-R07LF
14扣螺纹轨迹N50R24-R04R000R07R06LF
N55G02X0YR24PR24Z-R07LF
14扣螺纹轨迹N60R24-R04R000R07R06LF
N65G02XR24Y0PR24Z-R07LF
14扣螺纹轨迹
N70@02-30R05R07LF当螺纹累计深度R07小于要求深度R05时转N30
N75G90G01X0Y0LF功能复位、刀具退回至螺孔中心位置N80G60Z0M05刀轴退出加工区、停转
N85M17LF子程序结束、返回主程序
—
8
5
—
31212 按西门子880MC系统编写的参数子程序单
N5R6=R94R4=R932R4=R44LFN10R24=R24-R3R24=R24+R4LFN15G64G1X=R24Z=R4LFN20R24=R24-R4R7=R7+R6LFN25G2X=0Y=-R24P=R24Z=-R7
N30R24=R24-R4R7=R7+R6
N35G02X=-R24Y=0P=LFN40R24=R24-7=RRLFN0PR24Z=-R7LFR24-R4R7=R7+R6LFN55G02X=R24Y=0P=R24Z=-R7LFN60@124R7R5K-20LFN65G1X=0Y=0LFN70G60Z=0M05LFN75M17LF
3 结束语
本文采用的是西门子8MC、880MC两个系统指令编制的程序举例。
若机床采用的是别的数控系统时,程序应另行编制,但原理是相同的。
当有的数控系统本身就具备圆锥螺旋插补功能和指令时,那么无需再设置轨迹拟合的程序段。
其加工程序会简单很多。
假如需要将插补拟合的精度提高,还可将每扣分为六段或八段来拟合。
只是计算程序增多,并使程序冗长而复杂。
(收稿日期:
19961912
我国新一代高速线材精轧机研制成功
由北京钢铁设计研究总院和西安航空发动机公司联合研制的新一代高速线材精轧机,日前顺利通过试车。
该轧机由六架精轧机组成,主要用于<8~12mm碳钢和低合金钢线材的轧制,轧制速度为65ms;若配置十架精轧机,其轧制速度可达125ms。
这台高速线材精轧机是我国自行设计制造的技术水平较高的精轧机,其性能达到了国际先进水平。
—95
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普通外三角形螺纹的车削与测量
西安航天工业学校
机械实训中心闫闽生
2020年12月
西安航天工业学校1
✓知识目标:
✓技能目标:
1.了解螺纹的加工方法。
2.掌握普通三角螺纹的尺寸计算与查表。
3.掌握外三角螺纹车刀的选择。
1.掌握外三角螺纹车刀的刃磨方法。
2.掌握车削螺纹时机床的调整。
3.掌握普通三角螺纹的加工方法。
4.掌握三角螺纹的测量方法。
西安航天工业学校2
三角形螺纹的种类三角螺纹的尺寸计算外三角螺纹车刀的选择外三角螺纹的车削
普通三角螺纹的测量与检验车削外三角螺纹练习
西安航天工业学校3
一、三角形螺纹的种类
分类方法
按用途分
螺纹类型
连接螺纹传动螺纹三角形螺纹矩形螺纹锯齿形螺纹梯形螺纹滚珠形螺纹
右旋螺纹,简称右螺纹或正牙螺纹左旋螺纹,左螺纹或反牙螺纹单线螺纹
说
起连接、固定作用传递运动和动力
明
55°、60°牙型,常用于连接矩形牙型,常用于传动33°牙型,常用于单向传动30°牙型,常用于传动常用于数控机床中的传动沿向右上升的螺纹(顺时针旋入的螺纹)沿向左上升的螺纹(逆时针旋入的螺纹)常用于连接或传动
按牙型分
按螺旋线方向分按螺旋线根数分按形成基体分
多线螺纹圆柱螺纹为圆锥螺纹
常用于快速连接或传动在圆柱表面上形成的螺纹在圆锥表面上形成的螺纹
西安航天工业学校
名称代
d
D
d1D1号备注螺纹大径外螺纹大径(公称直内螺纹大径径)外螺纹小径螺纹小径内螺纹小径
螺纹中径外螺纹的顶径内螺纹的底径外螺纹的底径内螺纹的孔径假想圆柱的直径,牙型上的沟槽和凸
起正好宽度相等的地方d2、D2
西安航天工业学校5
二、三角螺纹的尺寸计算
名称及代号
牙型角α
原始三角形高度H
牙型高度h计算公式60°H=0.866Ph=0.5413P大径d、D
中径d2、D2
小径d1、D1
牙顶宽度f、W
牙底宽度w、FD=D=公称直径d2=D2=d-0.6495Pd1=D1=d-1.0825Pf=W=0.125Pw=F=0.25P
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常用普通螺纹基本尺寸及螺距表
公称直径D、d
34568
螺距P
中径D2或d2
小径D1或d1
101216
20243036
西安航天工业学校
三、外三角螺纹车刀的选择
车削螺纹时,合理的选择刀具材料、正确刃磨与安装车刀,对螺纹质量和生产效率有着重要的影响。
常用的螺纹车刀材料有高速钢和硬质合金两类。
⑴高速钢螺纹车刀
高速钢螺纹车刀易刃磨,刃口锋利,而且韧性较好,刀尖不易崩裂,能承受较大的切削冲击力,车削出的螺纹表面粗糙度较小,但高速钢的耐热性较差,不宜高速车削,常用于低速车削螺纹或作为螺纹精车刀。
⑵硬质合金螺纹车刀
硬质合金螺纹车刀的硬度高,有较好的红硬性,但韧性较差,常用于高速车削螺纹。
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1、三角螺纹车刀的刃磨
⑴、三角形螺纹车刀的几何角度
⑵、三角形螺纹车刀的刃磨要求
(1)
(2)(3)⑶、三角形螺纹车刀的刃磨和检查
四、普通外三角螺纹的车削
1.螺纹车刀的安装
(1)
(2)(3)
2、车削螺纹时的车床调整:
(1)变换手柄位置根据工件螺距在进给箱铭牌上找到手柄位置,并把手柄拨到所需的位置上。
(2)调整交换齿轮某些车床需要调整交换齿轮,根据要求进行调整,保证各齿轮的啮合间隙保持在0.1~0.15左右。
(3)调整机床间隙间隙大,车削螺纹时容易产生“扎刀”现象。
(4)如果车削的是左旋螺纹,则变换三星轮的位置。
3、车削螺纹时的动作练习:
(1)选择主轴转速为200r/min左右,启动车床,检查丝杠与开合螺母的工作情况。
(2)空刀练习车削螺纹的动作,先退刀后提开合螺母,或是先退刀后倒车,动作要协调,做到准确无误。
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4、车削螺纹时的进刀方法
5、防止乱扣和中途对刀
车削螺纹时当工件螺距不能被丝杠螺距整除时,会发生第一次进刀完毕后,第二刀按下开合螺母时,车刀刀尖已不在第一刀的螺旋槽里,而是偏左或偏右,把螺纹车乱,这就是乱扣。
车削螺纹前应首先确定被加工螺纹的螺距是否会乱扣,如果乱扣,则采用倒顺车法。
倒顺车法就是每车一刀后,立即将车刀径向退出,不提开合螺母,而是开倒车使车刀退回到开始位置,然后再进刀车削,反复多次,直到将螺纹车好为止。
在车削螺纹时如果发生车刀损坏,重新换刀时就必须重新对刀,否则会将螺纹车乱。
具体方法是:
选择较低的主轴转速,合上开合螺母,启动车床,利用小拖板将车刀对到螺旋槽里,记下刻度后退刀,然后在进行正常车削。
西安航天工业学校14
五、普通三角螺纹的测量与检验
1、大径的测量:
2、螺距的测量:
(1)
(2)3、中径的测量:
4、综合测量
六、车削外三角螺纹练习
1、零件图2、操作步骤
①②3、操作意注事项:
①
②
③
④③
谢谢,再见!
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