基于華中車削數(shù)控系統(tǒng)的螺紋加工技術(shù)研究
2023-9-21 來源：武漢交通職業(yè)學(xué)院 作者：宋艷麗
摘要：螺紋加工是車削加工的重要加工方式，也是產(chǎn)品加工過程中使用頻次最高和最容易出問題的環(huán)節(jié)。如果螺紋退尾參數(shù)設(shè)置不正確，可能會導(dǎo)致零件退尾痕跡不美觀，影響加工質(zhì)量。通過正確使用螺紋加工 G 代碼，運用退尾極限計算公式，分析X軸加速度與退刀角度的關(guān)系，能有效解決螺紋加工問題，保證產(chǎn)品穩(wěn)定加工，為螺紋加工提供借鑒。
關(guān)鍵詞：車削加工；螺紋加工；數(shù)控系統(tǒng)；退尾參數(shù)；G 代碼；退尾極限
華中數(shù)控系統(tǒng)具有開放的程序使用環(huán)境，為完成各種加工工藝的需求可進(jìn)行任意組合 [1]。螺紋加工指令延續(xù)了開放的使用環(huán)境，通過更改參數(shù)和 G 代碼格式，可以實現(xiàn)不同形狀、不同類型以及不同方式的螺紋類零件加工，從而滿足客戶的定制化需求，適配不同的使用環(huán)境，保證產(chǎn)品穩(wěn)定高效生產(chǎn)，以便解決企業(yè)存在的相關(guān)問題。
1、螺紋常見情況
常用的螺紋指令包括 G32（單段螺紋）、G82（螺紋固定循環(huán)）以及 G76（螺紋復(fù)合循環(huán)）。其中，G82和 G76 根據(jù)常用的加工及使用習(xí)慣，將 G00 定位和G32 螺紋指令進(jìn)行有序結(jié)合，實現(xiàn)了用簡單指令完成復(fù)雜加工軌跡控制的功能。
工件從毛坯到加工出合格的螺紋必須經(jīng)過多次切削 [2]，分別如圖 1 和圖 2 所示。繁復(fù)的進(jìn)退刀意味著操作工需要前期編寫大量的單一指令 G 代碼。根據(jù)螺紋指令的使用特點整合重復(fù)動作，提煉出具有固定軌跡的循環(huán)指令或更加復(fù)雜的復(fù)合循環(huán)指令，可以幫助編程者或操作者更加簡便地操作機(jī)床。
圖 1 G32 單段螺紋加工軌跡
圖 2 G32 多段螺紋加工軌跡
采用固定循環(huán)指令 G82 進(jìn)行螺紋加工。當(dāng)工件沒有螺紋退刀槽時，為使螺桿具有更高的剪切強(qiáng)度和更好的美觀效果，通常在螺紋加工結(jié)束段增加一段深度逐漸減小而螺距不變的退刀軌跡。為簡化編程，進(jìn)口系統(tǒng)設(shè)置一個螺紋退刀角度參數(shù)項 45°，即 X 平面和 Z 平面上退刀軌跡和長軸夾角為 45°。
2、解決方案
華中車削數(shù)控系統(tǒng)在使用 E、R 退尾時，由于操作者對機(jī)床特性理解不夠，導(dǎo)致退尾痕跡不美觀。下面將針對相關(guān)機(jī)械特性參數(shù)對螺紋收尾軌跡的影響進(jìn)
行說明 。
除了保證足夠的安全起刀距離，螺紋切削結(jié)束后，也要保證足夠的退刀距離。由于螺紋切削過程中需要保證螺紋導(dǎo)程的一致性，切削軸的進(jìn)給速度會被主軸實際轉(zhuǎn)速鉗制 [4]。而執(zhí)行退刀動作的進(jìn)給軸，速度將從“0”或一個較低的速度加速到一個非常高的速度，保證退刀過程中螺紋導(dǎo)程連續(xù)一致 [5]。若切削軸剩下的退刀距離非常短，將會導(dǎo)致退刀軸的速度非常大。
X 軸退刀角度與速度比例的計算公式為：
如圖 3 所示，退刀進(jìn)給軸除了需要更快的速度，還需要更高的加速性能，否則退尾軌跡會產(chǎn)生變形。下面給出加速度時間常數(shù)的計算公式，并將表 1 的參數(shù)代入公式進(jìn)行計算。
圖 3 螺紋大角度退刀產(chǎn)生的軌跡和截面
表 1 螺紋退尾參數(shù)
X 軸加速度與退刀角度的關(guān)系可表示為
機(jī)床調(diào)試過程需要考慮機(jī)床的實際慣量和負(fù)載大小，不能一味縮短螺紋退尾，因為過高的加速度會導(dǎo)致絲桿、電機(jī)以及智能功率模塊（Intelligent Power Module，IPM）的損壞。
3、結(jié)語
為分析螺紋加工缺陷產(chǎn)生的原因，運用華中車削數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行零件車削實驗探究，對螺紋退尾因素進(jìn)行動態(tài)對比，得出結(jié)論 ：如果要改善螺紋退尾效果，不僅需要提高退刀進(jìn)給軸的速度和加速度，而且在滿足螺紋加工質(zhì)量的前提下，需根據(jù)機(jī)床性能給出合理加工參數(shù)，從而解決生產(chǎn)中零件成品問題。此項技術(shù)的研究可為螺紋加工中出現(xiàn)的類似問題提供借鑒。
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