圆弧螺纹

本文将利用FANUC Series 0i—TC 系统为用户配备的强有力的类似于高级语言的宏程序功能编写异形螺纹加工的通用程序，运用宏程序中的变量运算、逻辑运算和条件转移，将异形面上异形螺旋槽的加工得到推广。

引言

在实际生产中，螺纹是我们常见的零件，一般情况下，我们见到的都是三角形螺纹，在数控车床上，有专门的螺纹车削指令，如G32、G92、G76等，可以很方便地加工出单头或多头的、公/英制三角形螺纹。在某些特殊场合，需要加工一些异型螺纹(如图1)，应用传统的螺纹车削指令不能完成。对于手工编程者来说有一定困难，感觉无从下手，导致无法顺利完成异形螺纹加工。实际上只要我们合理运用宏程序并结合螺纹数控切削基本指令的组合编程的方式就能完成对该类零件的加工，难题便会迎刃而解。

1 图样分析

通过对(图1异形螺纹示意图)分析可得出，异形面上的异形牙形螺纹加工时，刀具的移动轨迹既要按牙形曲线运动，又要按螺纹附着表面曲线变化规律运动车削螺纹。

现以图1中(a)为例分析异形螺纹的加工方法：椭圆面上的深3mm圆弧螺纹，刀具的运动既要按R5的小圆弧运动，又要按二元二次方程椭圆的变化规律车削螺纹。编程前首先要找出R5圆弧圆心与椭圆的关系，然后再分析R5圆弧上某点与椭圆的关系。通过特殊点的分析得出逻辑关系式，然后借助宏程序和G32螺纹车削指令的结合编写加工程序。

(1)为防止产生非定值导程，车削螺纹之前和之后需要适当的空刀导入量L1>2P和L2>0.5P。通过计算取螺纹起点圆弧圆心坐标(在工件坐标系下如右图)为(93.18，15)。在椭圆坐标系中坐标为(28．41，45)

(2)异形牙形R5圆弧起始角和终止角的确定。将R5圆弧与椭圆的交点分别找出，通过CAD绘图得出牙形圆弧的起始角和终止角，得出牙形R5圆弧角度变化范围为-4.7-176.5。。

(3)R5圆弧上某点A的坐标的确定。在R5的小圆的坐标系中，A点的坐标方程为：

R5的小圆弧圆心坐标系与椭圆坐标系的关系，从图2中很容易得出小圆圆心的坐标随着随着z轴的变化而变化，现设z轴的变量为#4，应变量X轴用#5表示，根据椭圆的方程得出：#5=38*SQRT[68*68-#4 #4]／68

椭圆的坐标系是在工件坐标系下x轴75mm、Z轴平移-30mm得到的。通过以上分析得出小圆弧上某A点坐标方程为：

2 加工参考程序

0001；

#1=-4.7： 小圆弧起始角；

NIO#2=5*SIN[#1]；在小圆坐标系下某点A的x方向坐标值

#3=5*COS[#1】；在小圆坐标系下某点A的z方向坐标值

#4=45.0：小圆弧圆心在椭圆坐标系下的z向起始值

#5=38*SQRT[68*68一#4*#4]／68；小圆弧圆心在椭圆坐标系下的X向起始值

#6=2 『75．0一#5一#2】；小圆弧圆心在工件坐标系下的X向起始值

#7=#4+#3—30．0；小圆弧圆心在工件坐标系下的z向起始值

G00X#6Z#7：螺纹车削起始点。

#8=45．0；小圆弧圆心在椭圆坐标系下的Z向起始值

N20#9=38*SQRT[68*68一#8*#8]／68；小圆弧圆心在椭圆坐标系下的X向起始值

#10：2 【75．0-#9--#2]；小圆弧圆心在工件坐标系下的X向起始值

#11=#8+#3—30.0；小圆弧圆心在工件坐标系下的z向起始值

G32X#10Z#1 1FIO使用G32车削连续螺纹

#8=#8—1；椭圆z轴变量增值为1mm

IF『#8GE一35]GOTO20终点判别，满足条件时跳到N20程序段

G00X100.0

G00Z15.0

#1=#l+0．5；小圆弧上A点的角度变量增值为0．5度

IF f#1LE176．5]GOTO10；终点判别，满足条件时跳到

N10程序段

G００X200.0

3 总结

实践证明：该程序不仅适用于FANUC数控系统，该编程方法还能用于不同类型(普通螺纹、梯形螺纹、矩形螺纹或蜗杆等)、有效地缩短加工时间，提高加工效率，起到事半功倍的效果，由于采用宏程序编程，只需在主程序中，根据实际螺距螺纹情况，更改相关变量的初值即可，毋需修改子程序，具有很强的实用性，扩展了数控机床的应用范围，为今后在各种异形面上(圆弧面、椭圆面、抛物线面等)加工异形牙形(圆弧牙形、椭圆形牙形等)螺纹提供了参考。