精選文檔圓錐內(nèi)螺紋的數(shù)控銑削修改稿

RC1/4圓錐內(nèi)螺紋的數(shù)控銑削張永樂(lè)（西安理工大學(xué)高等技術(shù)學(xué)院西安710082）摘要：本文介紹了一種汽車(chē)排氣管氣密性測(cè)試儀的壓力傳感器基座RC1/4圓錐內(nèi)螺紋的數(shù)控銑削工藝，及應(yīng)用宏程序?qū)C1/4圓錐內(nèi)螺紋的數(shù)控銑削過(guò)程。重點(diǎn)對(duì)螺紋底孔及內(nèi)螺紋的編程和加工作了較深入的分析、研究、總結(jié)。關(guān)鍵詞：RC1/4圓錐內(nèi)螺紋底孔宏程序編程N(yùn)umericalControlMillingofRC1/4TaperedInternalScrewZhangyongle（SchoolofHighTechnical，Xi'anUniversityofTechnology，Xi'an710082，China）Abstract：OnetechnicsofNumericalcontrolmillingofRC1/4taperedInternalscrewofpressuretransducerfoundationofairtightnesstestinstrumentofautomobiletracheaandprocessofNumericalcontrolmillingonRC1/4taperedInternalscrewbyapplyingmacrogramisintroduced.ProgrammingandprocessingonscrewunderportandInternalscrewarediscussedthoroughly.Keywords：RC1/4taperedInternalscrew；underport；macrogram；programme0引言傳統(tǒng)的螺紋加工方法主要為采用螺紋車(chē)刀車(chē)削螺紋或采用絲錐、板牙手工攻絲及套絲。隨著數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展，更先進(jìn)的螺紋加工方式——螺紋的數(shù)控銑削得以實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用。筆者針對(duì)我院科研課題---汽車(chē)排氣管氣密性測(cè)試儀的壓力傳感器基座為案例，來(lái)詳細(xì)介紹應(yīng)用宏程序?qū)C1/4圓錐內(nèi)螺紋數(shù)控銑削加工的過(guò)程。1RC1/4圓錐內(nèi)螺紋的數(shù)控銑削。（1）加工對(duì)象：欲加工右圖1所示工件，加工數(shù)量：2件，材料為：LY12。圖1壓力傳感器基座（2）工藝分析：經(jīng)分析，要保證4個(gè)在空間成90度分布的圓錐內(nèi)螺紋的位置度為φ0.05，如果工藝安排在車(chē)床上采用四爪，劃線找正加工，或?qū)ｉT(mén)制做車(chē)床夾具，均要多次裝夾或分度，工序多，且難以保證位置公差；同時(shí)加工周期很長(zhǎng)。而筆者經(jīng)常在數(shù)控銑床上，應(yīng)用宏程序加工內(nèi)、外直螺紋，故嘗試在數(shù)控銑床，用萬(wàn)能分度頭FW125水平裝夾工件完成四個(gè)RC1/4圓錐內(nèi)螺紋的加工。這樣，既裝夾方便，可靠又能保證位置度要求。如圖2所示。圖2裝夾方案（3）加工工藝路線略。（4）RC1/4圓錐內(nèi)螺紋底孔和內(nèi)螺紋的編程、加工：RC1/4圓錐內(nèi)螺紋有密封要求，根據(jù)測(cè)試儀工作狀況，設(shè)計(jì)要求承受0.5MPa的空氣壓力，圓錐外螺紋的管接頭與圓錐內(nèi)螺紋孔形成錐/錐配合，所以先要分析和加工圓錐內(nèi)螺紋底孔。RC1/4圓錐螺紋參數(shù)如下表1及圖3。表1RC1/4圓錐螺紋的基本尺寸尺寸每25.4㎜螺距牙高圓弧半基準(zhǔn)平面內(nèi)的基本直徑基準(zhǔn)外螺紋的代號(hào)內(nèi)的牙數(shù)Ph徑R≈大徑中徑小徑距離有效長(zhǎng)度1/4191.3370.8560.18413.15712.30111.44569.7H—原始三角形高度。h—螺紋牙高。圖3RC1/4圓錐螺紋牙型1）RC1/4圓錐內(nèi)螺紋底孔編程與加工eq\o\ac(○,1)數(shù)學(xué)模型的建立：錐管內(nèi)螺紋的基準(zhǔn)面的位置在孔口端面以下0.5*P處，因其半徑和孔口半徑的差值很小，所以可近似用參照平面的孔口半徑來(lái)表示及計(jì)算。由表1中基準(zhǔn)平面內(nèi)的小徑尺寸及配合間隙可計(jì)算出底孔端面直徑為5.842。由圖3知，圓錐管螺紋的錐度為1:16，故其底孔半錐角為1.79°。底孔截面如圖4所示。圖4RC1/4圓錐內(nèi)螺紋底孔截面圖宏程序簡(jiǎn)而言之，就是用變量來(lái)控制刀具的位置及進(jìn)給路線的編程方法。對(duì)本例以圓錐母線上任意一點(diǎn)A為研究對(duì)象，來(lái)建立一個(gè)數(shù)學(xué)模型，首先需確定一個(gè)合理、方便的變量，控制A點(diǎn)在AB直線上的位置，即確定A點(diǎn)的X，Y，Z工件坐標(biāo)值，如圖3所示，可過(guò)A點(diǎn)作OB的垂線AC，則A，B，C三點(diǎn)構(gòu)成了一個(gè)直角三角形。由幾何關(guān)系可表示出A點(diǎn)的工件坐標(biāo)為：X=OB-BC=5.842-AC*TAN[1.79]Y=0（象限點(diǎn)）Z=AC顯然以Z向工件坐標(biāo)值為變量#1計(jì)算簡(jiǎn)單、編程簡(jiǎn)便：X=5.842-#1*TAN[1.79]Z=#1然后，確定刀具的進(jìn)給路線。經(jīng)分析有兩種進(jìn)給路線可供選擇：路線一：Z向分層，兩軸半加工。如圖4所示底孔簡(jiǎn)圖。刀具Z向每下降一層，進(jìn)給一個(gè)整圓。如Z向進(jìn)給層距太大，會(huì)留下臺(tái)階，影響后面螺紋加工質(zhì)量；進(jìn)給太小，切削時(shí)間很長(zhǎng)。如圖5所示。圖5路線一示意圖路線二：螺旋進(jìn)給，三軸聯(lián)動(dòng)加工。如圖6所示RC1/4圓錐內(nèi)螺紋的螺紋結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，每一個(gè)360O錐面螺旋線進(jìn)給過(guò)程中Z向下降一個(gè)螺距1.337毫米，由此分析Z向刀具可進(jìn)給較大尺寸，如每旋轉(zhuǎn)一圈下降0.5毫米，且銑刀側(cè)刃接觸較多，錐孔表面質(zhì)量較好。另外很重要的是，按此方法銑底孔和銑螺紋的編程思路一致，內(nèi)容相近，大大減輕編程工作量，提高編程效率和質(zhì)量。本例按此編程方法作以介紹。圖6路線二示意圖eq\o\ac(○,2)刀具選擇：φ8高速鋼立銑刀.eq\o\ac(○,3)編制宏程序：首先，設(shè)定如下幾個(gè)變量：#1——Z向下刀深度。#2——圓錐螺紋底孔端面半徑，是一常量。#3——RC1/4圓錐管螺紋的1/2錐角，也是一常量。#4——圓錐螺紋底孔深度。按數(shù)控系統(tǒng)FANUC0i編程如下：O0001（φ8立銑刀）N10G54G90G00Z80G40M03S2000N20M08N30X0Y0N40Z10N50#1=0N60#2=5.842N70#3=1.79N80#4=10N90G42X#2Y0D1N100G01Z#1F300N110#5=#2-#1*TAN[#3](因?yàn)镕ANUC0i數(shù)控系統(tǒng)對(duì)每段程序長(zhǎng)度有一定限制，故在N120之前設(shè)置一個(gè)變量#5)N120G02X#5Z-[#1]I-[#5]（螺旋線進(jìn)給，銑削錐面）N130#1=#1+0.5（每旋轉(zhuǎn)一圈刀具下降0.5毫米）N140IF[#1LE#4]GOTO110N150G02I-[#5]（去除立銑刀螺旋進(jìn)給時(shí)所留的螺旋面）N160G01G40X0Y0N170G00Z80M09N180M05N190M02eq\o\ac(○,4)加工小結(jié)：1）如考慮到孔底表面質(zhì)量，則精銑時(shí)應(yīng)選用順銑G41，但此孔為螺紋底孔，且此程序稍加改動(dòng)即可作為銑螺紋程序，故選用G42。2）孔口端面與底孔最好用一把刀具加工，否則可能會(huì)因Z向?qū)Φ恫粶?zhǔn)而影響底孔在Z向的位置。3）分粗、精銑兩個(gè)階段。（如粗銑半徑補(bǔ)償值為4.98，精銑為4.2。）4）經(jīng)實(shí)際加工驗(yàn)證一個(gè)底孔僅需6～7分鐘，且孔表面粗糙可達(dá)Ra1.6。2）RC1/4圓錐內(nèi)螺紋編程與加工。eq\o\ac(○,1)數(shù)學(xué)模型的建立：由表1知螺紋牙型高度為0.856毫米，如圖7所示。經(jīng)分析，可繼續(xù)使用底孔的數(shù)學(xué)模型——直角三角形△ACB。牙型角的角平分線垂直于螺紋軸線，螺紋牙型高0.856毫米可以通過(guò)刀具半徑補(bǔ)償值的修正來(lái)達(dá)到。這樣大大的減小了銑螺紋的編程工作量、方便了實(shí)際操作。圖7RC1/4圓錐內(nèi)螺紋示意圖eq\o\ac(○,2)刀具選擇：55o單刃螺紋銑刀定購(gòu)困難、周期長(zhǎng)、費(fèi)用高，而55o圓錐外螺紋和圓錐內(nèi)螺紋配合用于密封時(shí)，錐/錐配合是在內(nèi)、外螺紋相互旋緊的整個(gè)錐面上進(jìn)行密封，因?yàn)槭艿絻?nèi)、外螺紋錐度、牙型角等多個(gè)因素一致性的制約，完成全錐面的密封是比較困難的，允許螺紋副內(nèi)添加合適的密封介質(zhì)，如膠帶、密封膠等。筆者用φ6高速鋼鍵槽銑刀在萬(wàn)能工具磨床上配合手工磨制了一把55o的單刃螺紋銑刀。如圖8所示。圖855o的單刃螺紋銑刀eq\o\ac(○,3)編制宏程序：首先，設(shè)定如下幾個(gè)變量：#1——Z向下刀深度。#2——圓錐內(nèi)螺紋底孔端面半徑，是一常量。#3——RC1/4圓錐管螺紋的1/2錐角，也是一常量#4——圓錐內(nèi)螺紋長(zhǎng)度（跟與之相配的圓錐外螺紋的基準(zhǔn)距離有關(guān)）。#6=1.337——RC1/4圓錐內(nèi)螺紋的螺距。編程如下：O0001（φ6單刃螺紋銑刀）N10G54G90G00Z80G40M03S3000N20M08N30X0Y0N40Z10N50#1=0N60#2=5.842N70#3=1.79N80#4=10N90#6=1.337N90G42X#2Y0D1N100G01Z#1F200N110#5=#2-#1*TAN[#3]N120G02X#5Z-[#1]I-[#5]N130#1=#1+#6（每旋轉(zhuǎn)一圈刀具下降一個(gè)螺距）N140IF[#1LE#4]GOTO110N160G01G40X0Y0N170G00Z80M09N180M05N190M02注：如果圓錐內(nèi)螺紋的公稱(chēng)直徑發(fā)生變化時(shí)，只需改變程序O0001和O0002中的#1、#2、#4、#6變量的初始值即可，這樣，編制的宏程序就有一定的通用性、靈活性。eq\o\ac(○,4)加工小結(jié)：1）φ6單刃螺紋銑刀剛性較差，且為單刃切削，故選擇主軸轉(zhuǎn)速較高S3000轉(zhuǎn)/分鐘，進(jìn)給較慢F150毫米/分鐘，實(shí)際加工時(shí)通過(guò)修改刀具半徑補(bǔ)償，來(lái)控制每次吃刀深度不大于0.3毫米。2）銑刀刀尖盡可能與底孔上端面平齊，否則Z向螺紋位置誤差過(guò)大，影響配合質(zhì)量。3）銑削時(shí)要注意進(jìn)刀路線和方向，以防止編程出錯(cuò)，搞反左、右旋向。4）快要銑到理論尺寸時(shí)，一定要用與之裝配的管接頭試配，再修正刀補(bǔ)，直至達(dá)到旋合要求為止。2結(jié)束語(yǔ)通過(guò)對(duì)上述工件的RC1/4圓錐內(nèi)螺紋數(shù)控銑削加工分析，結(jié)合直、外螺紋的數(shù)控銑削，可以總結(jié)出螺紋銑削加工與傳統(tǒng)螺紋加工方式相比：（1）在加工精度、效率方面具有極大優(yōu)勢(shì)；（2）加工時(shí)不受螺紋公稱(chēng)尺寸的限制，一把單刃螺紋銑刀可加工多種不同公稱(chēng)尺寸的內(nèi)、外螺紋，（3）且在數(shù)控銑削螺紋過(guò)程中，對(duì)螺紋直徑尺寸的調(diào)整極為方便，這是采用絲錐、板牙難以做到的；（4）加工時(shí)不受螺紋旋向的限制，螺紋銑刀可加工不同旋向的內(nèi)、外螺紋；（5）對(duì)于不允許有過(guò)渡扣或退刀槽結(jié)構(gòu)的螺紋，采用傳統(tǒng)的車(chē)削方法或絲錐、板牙很難加工，但采用數(shù)控銑削卻十分容易實(shí)現(xiàn)（6）其結(jié)構(gòu)形式有足夠的排屑空間，螺紋銑刀的耐用度是絲錐的十多倍甚至數(shù)十倍；（7）可以加工各種結(jié)構(gòu)形式的直螺紋，錐管螺紋及非標(biāo)螺紋。（8）螺紋銑削加工過(guò)程中刀具承受的抗力較小，在加工大型或貴重結(jié)