CN104460526B - 一种利用数控宏程序加工波形螺纹的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用数控宏程序加工波形螺纹的工艺,包括:利用二维CAD软件精确制图,以加工时的工件坐标系为基准、以图纸中的数据为依据将加工轮廓转化成函数方程;将要切除的部分分成两部分,一部分采用粗车的方法高效地切除,另一部分采用精车的方法精确地切除,本发明结合先进的CAD和CAM技术,创造性的引入了数控宏程序、微积分思想和函数化轨迹方程,该工艺的优点是使用设备简单,编程容易,适用性强,可广泛地应用于R型和T型螺纹加工。

Description

一种利用数控宏程序加工波形螺纹的方法
技术领域
本发明涉及一种波形螺纹的加工方法,尤其是涉及一种利用数控宏程序加工波形螺纹的方法,属于机械加工技术领域。
背景技术
液压凿岩机的钎尾、钻杆和钎头广泛地应用了波形螺纹连接,其优点是在使用相同材料的情况下具有较高的抗冲击疲劳强度,并且拆卸快、刚性好。在钻凿过程中螺纹受到高频率的脉动冲击载荷,同时还要传递很大的扭矩,这就对波形螺纹质量提出了更高的要求。
左旋波形螺纹截面为正反圆弧相切的波浪形,由于该螺纹牙型特殊,螺距较大,加工起来困难很大。
传统的加工方法是仿形法,这种方法切削抗力较大且当长径比较大时会导致工件刚性不足,工艺系统容易出现严重振动,制约了产品的质量和生产效率;
近几年来国内外钎具厂家大多采用尖刀偏心旋风铣削法加工波形螺纹,这种方法大大提高了螺纹的质量和生产效率,但是该方法需要复杂的工艺工装,适用性较差;
随着CAE和CAM技术的快速发展,某些厂家开始利用螺纹切削指令G92进行波形螺纹加工,这种方法思想先进,普通数控车便可完成,但是编程复杂,程序适用性差,修改起来往往“牵一发而动全身”。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可以利用普通数控车和刀具高效高质量的完成波形螺纹加工的利用数控宏程序加工波形螺纹的方法。
为了解决上述问题,本发明采用以下技术方案:
一种利用数控宏程序加工波形螺纹的方法,包括:
利用二维CAD软件精确制图,以加工时的工件坐标系为基准、以图纸中的数据为依据将加工轮廓转化成函数方程;
将要切除的部分分成两部分,一部分采用粗车的方法高效地切除,另一部分采用精车的方法精确地切除。
以下是本发明对上述方案的进一步优化:
该方法包括在G代码中导入函数化的加工轨迹。
波形螺纹由三段圆弧构成,粗车为精车留0.2mm的余量,则粗车的三段圆弧的函数方程从左到右依次为:
(x/2-10.67)2+(z-108)2=5.22
(x/2-18.67)2+(z-102)2=4.82
(x/2-10.67)2+(z-96)2=5.22
精车的三段圆弧的函数方程从左到右依次为:
(x/2-10.67)2+(z-108)2=52
(x/2-18.67)2+(z-102)2=52
(x/2-10.67)2+(z-96)2=52
其中:x表示螺纹外轮廓的径向尺寸,z表示螺纹外轮廓相对于右侧端面的轴向尺寸。
进一步优化:该方法还包括螺纹切削指令G92和数控宏程序中的WHILE语句;
首先利用牛顿-莱布尼兹方程中的微积分理论将待切除部分分成均匀的N段,然后采用数控宏程序中的WHILE语句进行编程,使刀尖在轴向和径向循环切削。
进一步优化:在粗车过程中径向的单边进给量为0.3mm,轴向的进给量为0.4mm,精车过程中轴向的进给量为0.1mm。
本发明的主要思路是在CAD软件中精确制图,并将螺纹的表面轮廓转化成函数方程,利用微积分的思想和WHILE语句进行编程,使刀尖在径向和轴向循环切削。这种方法可以通过调整某一个参数便可实现螺纹表面质量的精确控制,并且可以通过参数的改变调节加工速度,而这种参数的改变简单易行不需要修改整个程序。
本发明结合先进的CAD和CAM技术,创造性的引入了数控宏程序、微积分思想和函数化轨迹方程,该方法的优点是使用设备简单,编程容易,适用性强,可广泛地应用于R型和T型螺纹加工。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
附图说明
附图1是本发明实施例中波形螺纹的加工轨迹示意图;
附图2为附图1中A处的放大图。
图中:1-波形螺纹牙型;2-粗车轨迹;3-精车轨迹。
具体实施方式
实施例,如图1所示,一种利用数控宏程序加工波形螺纹的方法,首先将R32杆件用普通数控车床的三角卡盘定位,平端面后钻中心孔,然后切削退刀槽并精车外圆面。最后对刀加工波型螺纹(该波形螺纹的加工以正车反走的方式进行),程序走完后,零件加工完毕。
由附图2可知,波形螺纹由三段圆弧构成,粗车为精车留0.2mm的余量,则粗车的三段圆弧的函数方程从左到右依次为:
(x/2-10.67)2+(z-108)2=5.22
(x/2-18.67)2+(z-102)2=4.82
(x/2-10.67)2+(z-96)2=5.22
精车的三段圆弧的函数方程从左到右依次为:
(x/2-10.67)2+(z-108)2=52
(x/2-18.67)2+(z-102)2=52
(x/2-10.67)2+(z-96)2=52
(其中:x表示螺纹外轮廓的径向尺寸,z表示螺纹外轮廓相对于右侧端面的轴向尺寸。)
实现该种方法的波形螺纹加工还需要螺纹切削指令G92和数控宏程序中的WHILE语句;
首先利用牛顿-莱布尼兹方程中的微积分思想将待切除部分分成均匀的N段(包括轴向和径向),然后采用数控宏程序中的WHILE语句进行编程,使刀尖在轴向和径向循环切削。
本实例在粗车过程中径向的单边进给量为0.3mm,轴向的进给量为0.4mm,精车过程中轴向的进给量为0.1mm。
指令如下:
G99 M42;
M03 M08;
T0101 S200;
G0 X33 Z7;
#1=105.9;
#2=30.86;
WHILE[#2 GE 29.66] DO1;
#3=102*2-#1;
WHILE[#1 GE #3] DO2;
G1 Z-#1 F2.5;
G92 X#2 Z7 F12;
#1=#1-0.4;
END2
#2=#2-0.6;
#1=-SQRT(5.2*5.2-(#2/2-10.67)*(#2/2-10.67))+108;
END1;
#1=104.65;
#2=29.34;
WHILE[#2 GE 27.94] DO1;
#3=102*2-#1;
WHILE[#1 GE #3] DO2;
G1 Z-#1 F2.5;
G92 X#2 Z7 F12;
#1=#1-0.4;
END2
#2=#2-0.6;
#1=SQRT(ABS(4.8*4.8-(#2/2-18.67)*(#2/2-18.67)))+102;
END1;
#1=107.9;
#2=2*SQRT(25-(-#1+108)*(-#1+108))+21.34;
WHILE[#1 GE 105] DO1;
G1 Z-#1 F2.5;
G92 X#2 Z7 F12;
#1=#1-0.1;
#2=2*SQRT(25-(-#1+108)*(-#1+108))+21.34;
END1;
#1=94.9;
#2=-2*SQRT(25-(-#1+102)*(-#1+102))+18.67*2;
WHILE[#1 GE 99] DO1;
G1 Z-#1 F2.5;
G92 X#2 Z7 F12;
#1=#1-0.1;
#2=-2*SQRT(25-(-#1+102)*(-#1+102))+18.67*2;
END1;
#1=98.9;
#2=2*SQRT(25-(-#1+96)*(-#1+96))+21.34;
WHILE[#2 GE 96] DO1;
G1 Z-#1 F2.5;
G92 X#2 Z7 F12;
#1=#1-0.1;
#2=2*SQRT(25-(-#1+96)*(-#1+96))+21.34;
END1;
G1 X34 F2.5;
   Z2;
G0 X50 Z200;
M05 M09;
M30;
这种方法可以通过调整某一个参数便可实现螺纹表面质量的精确控制,并且可以通过参数的改变调节加工速度,而这种参数的改变简单易行不需要修改整个程序。
我公司创新性地采用数控宏程序和微积分的思想,仅使用普通的数控车床和简单的刀具便可高效高质量地加工波形螺纹,且可以根据实际情况快速调整进给量以实现对加工表面粗糙度的控制。
本发明不局限于上述具体的实施方式,本领域的普通技术人员从上述构思出发,不经过创造性的劳动,所作出的种种变换,均落在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种利用数控宏程序加工波形螺纹的方法,其特征在于:包括:
利用二维CAD软件精确制图,以加工时的工件坐标系为基准、以图纸中的数据为依据将加工轮廓转化成函数方程;
将要切除的部分分成两部分,一部分采用粗车的方法高效地切除,另一部分采用精车的方法精确地切除;
该方法包括在G代码中导入函数化的加工轨迹;
波形螺纹由三段圆弧构成,粗车为精车留0.2mm的余量,则粗车的三段圆弧的函数方程从左到右依次为:
(x/2-10.67)2+(z-108)2=5.22
(x/2-18.67)2+(z-102)2=4.82
(x/2-10.67)2+(z-96)2=5.22
精车的三段圆弧的函数方程从左到右依次为:
(x/2-10.67)2+(z-108)2=52
(x/2-18.67)2+(z-102)2=52
(x/2-10.67)2+(z-96)2=52
其中:x表示螺纹外轮廓的径向尺寸,z表示螺纹外轮廓相对于右侧端面的轴向尺寸。
2.根据权利要求1所述的一种利用数控宏程序加工波形螺纹的方法,其特征在于:实现该种方法的波形螺纹加工还需要螺纹切削指令G92和数控宏程序中的WHILE语句;
首先利用牛顿-莱布尼兹方程中的微积分理论将待切除部分分成均匀的N段,然后采用数控宏程序中的WHILE语句进行编程,使刀尖在轴向和径向循环切削。
3.根据权利要求2所述的一种利用数控宏程序加工波形螺纹的方法,其特征在于:在粗车过程中径向的单边进给量为0.3mm,轴向的进给量为0.4mm,精车过程中轴向的进给量为0.1mm。
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