CN117464100A - 一种利用数控车床加工起重机用螺纹的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种利用数控车床加工起重机用螺纹的方法，刀具先沿螺纹的Z轴方向动作，根据偏刀的左极限坐标和右极限坐标对螺纹进行第一层切削，然后对左极限坐标和右极限坐标进行更新，刀具沿螺纹的X轴方向动作，改变刀具在待加工件上的切削深度，然后从更新后的左极限坐标移动到更新后的右极限坐标对螺纹进行第二层切削，通过刀具的多层动作，实现对螺纹的分层切削，降低了切削难度，每一层的切削都采用先直进后左右的车削方法，由于左右切削时槽深不变，刀具只须做向左或向右的纵向进给，切削方法简单，切削效率高不容易出错；通过分层切削，沿螺纹的深度逐层切削，减少每层切削的振动，减少震纹产生。

Description

一种利用数控车床加工起重机用螺纹的方法

技术领域

本发明涉及螺纹加工方法，具体涉及一种利用数控车床加工起重机用螺纹的方法。

背景技术

海上起重机需要通过螺栓连接安装，其涉及对螺栓进行加工，在数控车床上加工螺纹实质就是通过刀具与主轴同步旋转加工特殊形状螺旋槽的过程。在螺纹加工过程中，数控车床采用斜进法的进刀法对螺纹进行加工，随着切削深度的增加，刀片上的切削载荷越来越大，随着切削负载越来越大，刀片在切削过程中很容易出现震动，在螺纹表面出现震纹。

在中国申请号为201010548760.8，公开日为2012.5.23的专利文献公开了一种大螺距三角锥螺纹加工方法，采用刀具的刀尖沿螺纹牙型角逐点逐层进行切削加工，加工时可采用左右两侧进刀的方式进行，左右两侧进刀进行切削后在中间即可形成要加工的螺纹，当左右进刀在螺纹上形成的余料较多时，同时配用直进法对螺纹上的余料进行切削，加工时可以根据需要设定相应的起始加工深度，然后由机床系统按程序要求进行计算逐渐增加切削深度。

该加工方法采用刀具的刀尖沿螺纹牙型角逐点逐层加工，刀具的刀尖采用左右进刀法，但是在数控车床上实现左右进刀，需要改变螺纹在零件上的相对位置；目前改变螺纹在零件上的相对位置，有两种方式；第一种方法，延迟螺纹车削动作的开始时间，但是其需要一角度方式延迟螺纹车削动作的开始时间，难以控制偏移量；第二种方法，改变螺纹动作的起点位置，能通过G76指令或G92指令实现，而G76指令采用斜进法，这样对导致螺纹出现震纹，而G92指令切削时，每一刀度都需要编写对应的下刀坐标，这样效率低下，同时容易出错。

发明内容

本发明提供一种利用数控车床加工起重机用螺纹的方法，通过数控车床多螺纹进行分层切削，切削难度小，每一层的切削都采用先调节切削深度，然后沿Z轴方向移动，由于沿螺纹Z轴切削时时槽深不变，刀具只须做向左或向右的纵向进给，切削方法简单，切削效率高不容易出错。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：一种利用数控车床加工起重机用螺纹的方法，包括以下步骤：

S1、预设待加工件的螺纹标准直径D、螺纹第一刀加工直径d1、螺纹精加工直径d2、螺距F、螺纹的Z轴起点坐标Z0、螺纹的Z轴终点坐标Z1、螺纹的X轴起点坐标X0、螺纹的X轴终点坐标X1、进刀深度t、偏刀量T、螺纹角度A、退刀直径d3和牙底宽度W。

S2、通过螺纹的X轴起点坐标X0减去螺纹的X轴终点坐标X1确定螺纹锥度。

S3、通过计算出左右偏刀的右极限坐标T1。

S4、通过T2 = -T1，计算出左右偏刀的左极限坐标T2。

S5、刀具移动到预设的进刀坐标。

S6、刀具从进刀坐标移动到螺纹的Z轴终点坐标Z1为一次走刀，第一次走刀从左右偏刀的左极限坐标T2移动到右极限坐标T1。

S7、判断当前螺纹加工直径d4与螺纹精加工直径d2是否相等，若当前螺纹加工直径d4大于螺纹精加工直径d2，则进行S8；若当前螺纹加工直径d4与螺纹精加工直径d2相等，则进行S11。

S8、通过当前左极限坐标增加偏刀量T，对下一次走刀的左极限坐标T2a进行更新；通过更新后的左极限坐标T2a确定下一次走刀的右极限坐标T1a。

S9、进行下一次走刀，沿螺纹的X轴方向，刀具向螺纹的X轴终点坐标X1移动t的距离调节刀具在X轴的起点；沿螺纹的Z轴方向，刀具移动T的距离调节刀具在Z轴的起点，从更新后的左极限坐标T2a向更新后的右极限坐标T1a移动。

S10、判断刀具是否移动到更新后的右极限坐标T1a，若否，则重复S9继续沿向螺纹的Z轴方向移动刀具，若是，则进行S12。

S11、重复S7-S10继续对螺纹进行加工，使当前螺纹加工直径d4是否与螺纹精加工直径d2相等；然后进行S12。

S12、刀具沿退刀直径d3移动与加工件分离，结束对螺纹的加工。

以上方法，沿Z轴方向对螺纹的宽度进行切削，沿X轴方向对螺纹的深度进行切削；进行切削时，刀具先沿螺纹的Z轴方向动作，根据偏刀的左极限坐标和右极限坐标对螺纹进行第一层切削，然后对左极限坐标和右极限坐标进行更新，刀具沿螺纹的X轴方向动作，改变刀具在待加工件上的切削深度，然后从更新后的左极限坐标移动到更新后的右极限坐标对螺纹进行第二层切削，通过刀具的多层动作，实现对螺纹的分层切削，降低了切削难度，每一层的切削都采用先直进后左右的车削方法，由于左右切削时槽深不变，刀具只须做向左或向右的纵向进给，切削方法简单，切削效率高不容易出错；通过分层切削，沿螺纹的深度逐层切削，减少每层切削的振动，减少震纹产生。

每完成一层切削后，对左极限坐标和右极限坐标进行更新，通过更新后的数据确定下一层的切削起点和切削终点，从而对切削的形状进行控制。

同时能根据预设参数计算出不同切削层对应的偏刀左极限坐标和右极限坐标，刀具按预设的偏刀量和进刀深度动作，可靠性好；在需要加工不同规格的螺纹时，只需改变预设参数的数据，即能对不同规格的螺纹进行加工。

进一步的，螺纹第一刀加工直径d1大于螺纹精加工直径d2。

以上方法，这样避免螺纹第一刀加工直径d1与螺纹精加工直径d2干涉，从而使得刀具通过分层切达到螺纹精加工直径d2所需的尺寸，精度高。

进一步的，螺纹角度A小于刀具的角度。

以上方法，避免螺纹角度A与刀具的角度相同时，加工的螺纹上出现刀痕，影响粗糙度；通过缩小螺纹角度A，，提升螺纹表面的粗糙度。

附图说明

图1为本发明的流程图。

图2为本发明加工螺纹的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。

如图1-2所示，一种利用数控车床加工起重机用螺纹的方法，包括以下步骤：

S1、预设待加工件的螺纹标准直径D、螺纹第一刀加工直径d1、螺纹精加工直径d2、螺距F、螺纹的Z轴起点坐标Z0、螺纹的Z轴终点坐标Z1、螺纹的X轴起点坐标X0、螺纹的X轴终点坐标X1、进刀深度t、偏刀量T、螺纹角度A、退刀直径d3和牙底宽度W。在本实施例中，加工的螺纹为锥形螺纹，螺纹的X轴终点坐标X1与螺纹精加工直径d2对应；当刀具移动到螺纹的X轴终点坐标X1，则螺纹的直径为螺纹精加工直径d2。

S2、通过螺纹的X轴起点坐标X0减去螺纹的X轴终点坐标X1确定螺纹锥度。

S3、通过计算出左右偏刀的右极限坐标T1。

S4、通过T2 = -T1，计算出左右偏刀的左极限坐标T2。

S5、刀具移动到预设的进刀坐标。在本实施例中，进刀坐标通过车床编程指令计算，在此不作累述。

S6、刀具从进刀坐标移动到螺纹的Z轴终点坐标Z1为一次走刀，第一次走刀从左右偏刀的左极限坐标T2移动到右极限坐标T1。

S7、判断当前螺纹加工直径d4与螺纹精加工直径d2是否相等，若当前螺纹加工直径d4大于螺纹精加工直径d2，则进行S8；若当前螺纹加工直径d4与螺纹精加工直径d2相等，则进行S12。刀具当前的X坐标与当前螺纹加工直径d4对应；在本实施例中，当刀具对螺纹进行一层切削后，通过刀具当前的X坐标确定当前螺纹加工直径d4。

S8、通过当前左极限坐标增加偏刀量T，对下一次走刀的左极限坐标T2a进行更新；通过更新后的左极限坐标T2a确定下一次走刀的右极限坐标T1a。

S9、下一次走刀前，计算当前螺纹加工直径d4与螺纹精加工直径d2之间的距离t0；判断t0是否大于t，若t0＞t，则相对上一次走刀，沿螺纹的X轴方向，刀具向螺纹的X轴终点坐标X1移动t的距离调节刀具在X轴的起点；若t0＜t，则相对上一次走刀，沿螺纹的X轴方向，刀具向螺纹的X轴终点坐标X1移动t0的距离调节刀具在X轴的起点。在移动刀具时，计算当前螺纹加工直径d4与螺纹精加工直径d2之间的距离t0；根据t0与t间的大小调节刀具在X轴的移动距离，保证刀具在螺纹的X轴起点坐标X0与螺纹的X轴终点坐标X1之间移动，避免刀具移动后的坐标超过螺纹的X轴终点坐标X1，导致当前螺纹加工直径d4小于螺纹精加工直径d2的过度切削的问题。

计算更新后的左极限坐标T2a与更新后的右极限坐标T1a之间的距离T3，判断T3是否大于T；若T3＞T，沿螺纹的Z轴方向，刀具移动T的距离调节刀具在Z轴的起点；若T3＜T，沿螺纹的Z轴方向，刀具移动T3的距离调节刀具在Z轴的起点。

在移动刀具时，计算刀更新后的左极限坐标T2a与更新后的右极限坐标T1a之间的距离T3，根据T3与T之间的大小调节刀具在Z轴的移动距离，保证刀具在更新后的左极限坐标T2a右极限坐标T1a的范围内移动，避免刀具移动后的坐标超过更新后的右极限坐标T1a，导致过度切削的问题。

S10、判断刀具是否移动到更新后的右极限坐标T1a，若否，则重复S9继续沿向螺纹的Z轴方向移动刀具，若是，则进行S11。

S11、重复S7-S10继续对螺纹进行加工，使当前螺纹加工直径d4是否与螺纹精加工直径d2相等；然后进行S12。

S12、刀具沿退刀直径d3移动与加工件分离，结束对螺纹的加工。

以上方法，沿Z轴方向对螺纹的宽度进行切削，沿X轴方向对螺纹的深度进行切削；进行切削时，刀具先沿螺纹的Z轴方向动作，根据偏刀的左极限坐标和右极限坐标对螺纹进行第一层切削，然后对左极限坐标和右极限坐标进行更新，刀具沿螺纹的X轴方向动作，改变刀具在待加工件上的切削深度，然后从更新后的左极限坐标移动到更新后的右极限坐标对螺纹进行第二层切削，通过刀具的多层动作，实现对螺纹的分层切削，降低了切削难度，每一层的切削都采用先直进后左右的车削方法，由于左右切削时槽深不变，刀具只须做向左或向右的纵向进给，切削方法简单，切削效率高不容易出错；通过分层切削，沿螺纹的深度逐层切削，减少每层切削的振动，减少震纹产生。

每完成一层切削后，对左极限坐标和右极限坐标进行更新，通过更新后的数据确定下一层的切削起点和切削终点，从而对切削的形状进行控制。

同时能根据预设参数计算出不同切削层对应的偏刀左极限坐标和右极限坐标，刀具按预设的偏刀量和进刀深度动作，可靠性好；在需要加工不同规格的螺纹时，只需改变预设参数的数据，即能对不同规格的螺纹进行加工。

在本实施例中，螺纹第一刀加工直径d1大于螺纹精加工直径d2，这样避免螺纹第一刀加工直径d1与螺纹精加工直径d2干涉，从而使得刀具通过分层切达到螺纹精加工直径d2所需的尺寸，精度高。

在本实施例中，螺纹角度A小于刀具的角度。避免螺纹角度A与刀具的角度相同时，加工的螺纹上出现刀痕，影响粗糙度；通过缩小螺纹角度A，，提升螺纹表面的粗糙度。

通过以下实施例进行说明：

在本实施例中，偏刀量T为0.4mm，进刀深度t为0.4mm；参照图2所述，计算出第一次走刀路径的左极限坐标T2和右极限坐标T1进行第一次走刀；

第一次走刀完成后，当前左极限坐标增加偏刀量T，对下一次走刀的左极限坐标T2a进行更新；即第二次走刀路径中，刀左极限坐标T2a= T2+0.4；同时确定出更新后的右极限坐标，刀具在Z轴起点更新为T2a；同时调节刀具在X轴方向的进刀深度，在螺纹的X轴起点坐标X0基础上增加0.4，调节刀具在第二次走刀路径的X轴起点；进行第二次走刀。第三次走刀路径在第二次走刀路径的基础上作出调整。

S9中，如图2所示，调节刀具在Z轴的起点前，计算更新后的左极限坐标T2a与更新后的右极限坐标T1a之间的距离T3，若T3为0.6，T3＞T，沿螺纹的Z轴方向，刀具移动T的距离调节刀具在Z轴的起点；若T3为0.2，T3＜T，沿螺纹的Z轴方向，刀具移动T3的距离调节刀具在Z轴的起点。

S9中，螺纹精加工直径d2为25.4，参照图2中的K1处，当前螺纹加工直径d4为26.6，则t0为0.6，t0＞t，此时刀具向X轴终点坐标移动时移动t的距离调节刀具在X轴的起点；改变刀具的进刀深度；当刀具沿当前进刀深度对螺纹完成切削后；刀具需要再次移动，参照图2中的K2处，此时当前螺纹加工直径d4为26.2，则t0为0.2，t0＜t，时刀具向X轴终点坐标移动时移动t0的距离调节刀具在X轴的起点。

Claims (3)

1.一种利用数控车床加工起重机用螺纹的方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、预设待加工件的螺纹参数，螺纹参数包括螺纹标准直径D、螺纹第一刀加工直径d1、螺纹精加工直径d2、螺距F、螺纹的Z轴起点坐标Z0、螺纹的Z轴终点坐标Z1、螺纹的X轴起点坐标X0、螺纹的X轴终点坐标X1、进刀深度t、偏刀量T、螺纹角度A、退刀直径d3和牙底宽度W；

S2、通过螺纹的X轴起点坐标X0减去螺纹的X轴终点坐标X1确定螺纹锥度；

S3、通过计算出左右偏刀的右极限坐标T1；

S4、通过T2 = -T1，计算出左右偏刀的左极限坐标T2；

S5、刀具移动到预设的进刀坐标；

S6、刀具从进刀坐标移动到螺纹的Z轴终点坐标Z1为一次走刀，第一次走刀从左右偏刀的左极限坐标T2移动到右极限坐标T1；

S7、判断当前螺纹加工直径d4与螺纹精加工直径d2是否相等，若当前螺纹加工直径d4大于螺纹精加工直径d2，则进行S8；若当前螺纹加工直径d4与螺纹精加工直径d2相等，则进行S12；

S8、通过当前左极限坐标增加偏刀量T，对下一次走刀的左极限坐标T2a进行更新；通过更新后的左极限坐标T2a确定下一次走刀的右极限坐标T1a；

S9、进行下一次走刀，沿螺纹的X轴方向，刀具向螺纹的X轴终点坐标X1移动t的距离调节刀具在X轴的起点；沿螺纹的Z轴方向，刀具移动T的距离调节刀具在Z轴的起点，从更新后的左极限坐标T2a向更新后的右极限坐标T1a移动；

S10、判断刀具是否移动到更新后的右极限坐标T1a，若否，则重复S9继续沿向螺纹的Z轴方向移动刀具，若是，则进行S11；

S11、重复S7-S10继续对螺纹进行加工，使当前螺纹加工直径d4是否与螺纹精加工直径d2相等；然后进行S12；

S12、刀具沿退刀直径d3移动与加工件分离，结束对螺纹的加工。

2.根据权利要求1所述的一种利用数控车床加工起重机用螺纹的方法，其特征在于：螺纹第一刀加工直径d1大于螺纹精加工直径d2。

3.根据权利要求1所述的一种利用数控车床加工起重机用螺纹的方法，其特征在于：螺纹角度A小于刀具的角度。