《零件的加工工藝與編程》 課件 任務7.1 知識準備

項目7螺紋軸的編程與加工三維目標素質目標能力目標知識目標1.以螺紋軸生產流程為主線，培養(yǎng)安全生產與責任意識，養(yǎng)成安全文明生產的職業(yè)素養(yǎng)。2.「吊裝“無人區(qū)”」學思交融，追求品質卓越，心系企業(yè)發(fā)展。3.「共話空間·創(chuàng)新」學思交融，增強創(chuàng)新意識，強化創(chuàng)新思維。1.掌握螺紋零件的加工工藝知識。2.掌握使用G32、G92和G76指令編寫加工三角螺紋程序的方法和技巧。3.掌握螺紋量具的使用方法。1.會編制螺紋零件的加工工藝文件。2.會使用G32和G92指令編寫加工程序。項目7螺紋軸的編程與加工任務7.1知識準備項目七017.1.1螺紋的加工工藝

螺紋是零件上常見的一種結構，在實踐中應用非常廣泛，一般成對使用。螺紋加工是數控車削中必備的基本技能之一。主要有外螺紋和內螺紋兩種。1.螺紋的類型

在通過螺紋軸線的剖面上，螺紋的輪廓形狀稱為牙型，常見的有三角形、梯形、鋸齒形和矩形等。2.螺紋的要素（1）螺紋的牙型

螺紋的各部分名稱及代號如圖所示，其中，外螺紋的大徑d及內螺紋的小徑D1也稱為頂徑；外螺紋的小徑d1及內螺紋的大徑D也稱為底徑。（2）螺紋的直徑（a）外螺紋

（b）內螺紋

大徑（d、D）

：公稱直徑，與外螺紋牙頂或內螺紋牙底相切的假想圓柱的直徑。

小徑（d1、D1）：與外螺紋牙底或內螺紋牙頂相切的假想圓柱的直徑。

中徑（d2、D2）：母線通過牙型上溝槽和凸起寬度相等的假想圓柱的直徑。（a）外螺紋

（b）內螺紋

螺紋有單線與多線之分，如圖所示。沿一條螺旋線形成的螺紋稱為單線螺紋；沿兩條或兩條以上在軸向等距分布的螺旋線形成的螺紋稱為多線螺紋。（3）螺紋的線數n

（a）單線螺紋

（b）多線螺紋

①螺距是指相鄰兩牙在中徑線上對應兩點間的軸向距離P。

②導程是指同一條螺旋線上相鄰兩牙在中徑線上對應兩點間的軸向距離Ph。（4）螺距P和導程Ph

螺紋的旋轉方向稱為旋向。螺紋有左旋和右旋之分，常用右旋螺紋，即順時針旋轉時旋入的螺紋；反之，為左旋螺紋。螺紋旋向的判定方法為：將外螺紋軸線垂直放置，螺紋的可見部分左高右低為左旋螺紋（LH）；右高左低為右旋螺紋。（5）

螺紋的旋向3.螺紋的標注（1）普通螺紋（公制螺紋）的標注

普通螺紋是我國應用最廣泛的三角螺紋，常用于固定、聯接或測量等，牙型角為60°，有粗牙普通螺紋和細牙普通螺紋之分。細螺紋粗螺紋牙型角特征代號標記示例示例說明60°MM30LH-6g-SM——牙型代號：普通螺紋30——公稱直徑：30㎜LH——旋向：左旋（右旋不標）粗牙普通螺紋6g——外螺紋中徑和頂徑公差帶代號S——旋合長度：短旋合60°MM30×1-6H7H-LM——牙型代號：普通螺紋30——公稱直徑：30㎜1——螺距：螺距為1㎜的單線細牙普通螺紋6H——內螺紋中徑公差帶代號7H——內螺紋頂徑公差帶代號L

——旋合長度：長旋合（2）梯形螺紋的標注牙型角特征代號標記示例示例說明30°TrTr30×6（P3）LH-8e-LTr——牙型代號：梯形螺紋30——公稱直徑：30㎜6（P3）——導程為6㎜，螺距為3㎜的雙線梯形螺紋LH——旋向：左旋（右旋不標）8e——梯形外螺紋中徑和頂徑公差帶代號L——旋合長度：長旋合（3）內、外螺紋旋合的標注

內、外螺紋旋合時，標注公差帶代號用斜線分開，左邊標內螺紋，右邊標外螺紋，旋合長度包括螺紋倒角部分，例如：M30LH-7H/6g。序號進給方法圖示特點及應用1直進法

車刀沿X向進給。車刀兩側切削刃同時切削，切削力較大，排屑困難，易“扎刀”，螺紋表面粗糙度值較大，但牙型精度高。一般用于加工小螺距螺紋（P＜3㎜）和精加工大螺距螺紋（P≥3㎜）。2左右切削法

車刀除了沿X向進給外，同時還進行Z向左右的微量進給。切削力小，不易“扎刀”，螺紋表面粗糙度值小，牙型精度較低。適用于粗加工大螺距螺紋（P≥3㎜）。3斜進法

車刀除了沿X向進給外，同時還進行Z向的微量進給。刀具負載較小，排屑容易，不易“扎刀”，單側刃加工容易損傷和磨損，牙型精度較差。適用于加工大螺距螺紋（P≥3㎜）和無退刀槽的螺紋。4.螺紋車削的進給方法（1）切削速度5.車削螺紋切削用量的選用推薦主軸轉速:其中：n

——主軸轉速，單位為r/min；

P

——螺距，單位為㎜；

K

——保險系數，一般取80。（2）進給量

車削螺紋時，加工程序段中的F

指螺紋的導程。即單線螺紋中為螺距P，多線螺紋中為導程Ph。

常用螺紋車削的進給次數與背吃刀量（公制螺紋）（單位：㎜）牙型深度（半徑值）＝0.6495×P

螺距P1.01.52.02.53.03.54.0進給次數及背吃刀量（直徑值）

1次0.70.80.91.01.21.51.52次0.40.60.60.70.70.70.83次0.20.40.60.60.60.60.64次

0.160.40.40.40.60.65次

0.10.40.40.40.46次

0.150.40.40.47次

0.20.20.48次

0.150.39次

0.2（3）普通螺紋車削進刀次數與進給量的確定

常用粗牙普通螺紋螺距

（單位：㎜）公稱直徑d、D22.5345681012螺距P0.40.450.50.70.811.251.51.75公稱直徑d、D141618202224303336螺距P222.52.52.533.53.546.三角螺紋的尺寸計算車削三角螺紋的經驗公式（單位：㎜）基本參數外螺紋經驗公式內螺紋經驗公式牙型高度hh實際＝0.65P螺紋大徑（d、D）d外圓＝d－0.1P≈d－（0.2～0.4）D實際＝D螺紋小徑（d1、D1）d1實際＝d－

2h1實際＝d

－1.3P

塑性材料：D孔＝D－P脆性材料：D孔＝D

－1.05P螺紋中徑（d2、D2）d2＝D2＝d－0.65P7.車螺紋時軸向進給距離的分析

車螺紋開始時有一個加速過程，結束前有一個減速過程，在這段距離中螺距不能保持均勻，因而為了在伺服電機正常運轉的情況下車削螺紋，兩端必須設置足夠的引入距離（升速段）δ1和超越距離（減速段）δ2。實際生產中，螺紋的加工長度為：W＝L＋δ1

＋δ2式中：

L

——螺紋的有效長度；

δ1

——引入距離，δ1≥P，一般取2～5㎜；

δ2

——超越距離，一般取退刀槽寬度的1/2左右。8.多線螺紋切削起點位置的確定

通過改變螺紋切削時刀具起始點的Z坐標來確定各線螺紋的位置。加工多線螺紋常用的方法是：車削第二條螺旋線時，為了安全起見，螺紋的切削起點一般是沿Z軸向后移動一個螺距，同理加工第三條螺旋線……程序中的移動次數等于螺紋線數n減1（n－1）。1.軸向分線法

通過改變螺紋切削時主軸在圓周方向起始點的C軸坐標來確定各線螺紋的位置，即每線螺紋起始點的位置在螺紋的端面圓上均勻分布。程序中的移動次數等于360°/n（n為螺紋線數）。這種方法只能在有C軸控制功能的數控車床上使用。2.圓周分線法9.螺紋車刀的安裝

螺紋車刀安裝的正確與否，直接影響螺紋的牙型和精度。在安裝螺紋車刀時，應注意以下幾點：1.螺紋車刀的伸出長度

裝夾外螺紋車刀時，刀桿伸出長度不宜過長，一般為刀桿厚度的1～1.5倍，以增強刀桿剛度；裝夾內螺紋車刀時，一般比被加工孔長5～6㎜

。2.螺紋車刀的刀尖角

車刀的刀尖角等于螺紋的牙型角α，其前角γ0＝0°以保證螺紋的牙型角，否則牙型角將差生誤差。3.螺紋車刀的安裝角度

安裝時可將對刀樣板內側水平靠在精車外圓柱面上，然后將車刀移入樣板相應角度缺口中，通過對比車刀兩刃與缺口的間隙來調整刀具的安裝角度。4.螺紋車刀的刀尖高度

用對刀樣板安裝刀具，刀尖應與工件回轉中心等高，以保證刀尖角的角平分線與工件的軸線垂直，這樣車出的螺紋牙型才不會偏斜，為防止硬質合金車刀高速切削時“扎刀”，刀尖允許高于工件軸線百分之一的螺紋大徑。5.正確緊固刀架螺栓

至少要用兩個螺釘壓緊在刀架上，并輪流逐個擰緊，擰緊力要適當。10.螺紋零件常用的量具及檢測方法量具種類圖樣應用螺紋塞規(guī)

螺紋塞規(guī)和環(huán)規(guī)是綜合檢測螺紋的量具，可分為普通粗牙、細牙和管螺紋三種。塞規(guī)用于內螺紋的檢測，環(huán)規(guī)用于外螺紋檢測，包括通端（T）與止端（Z）。檢測時，像正常內、外螺紋旋合一樣，若通端能與工件旋合，而止端不能旋合或不完全旋合，則該螺紋合格。反之，不合格。此方法效率高、便于批量檢測。但只能評定內外螺紋的合格性，無法提供測量的具體數據。常用于檢測一般精度的標準螺紋。螺紋環(huán)規(guī)量具種類圖樣應用螺紋牙規(guī)

螺紋牙規(guī)主要用比較法檢驗螺紋的螺距和牙型角。一組牙規(guī)包括了常用的牙形0.5、0.6、0.7、0.75、0.8、0.9、1.0、1.25、1.5、1.75等，測量時，最好是牙規(guī)樣板全部與被測螺紋套合。螺紋牙規(guī)與螺紋千分尺配合使用，常用于檢測一般精度的非標準螺紋。螺紋千分尺螺紋千分尺主要用于測量外螺紋中徑。除了測量頭以外，其他結構與外徑千分尺的結構相同。測量時選用一套與螺紋牙型角相同的錐型和V型測頭，錐形測頭與牙型溝槽吻合，V型測頭與牙型吻合，此時的讀數就是螺紋中徑的尺寸。量具種類圖樣應用對刀樣板

對刀樣板主要用于檢驗螺紋及螺紋車刀角度和螺紋車刀在安裝時校正正確位置，也可檢驗頂尖的準確性。螺紋中徑比較儀單次測量可測出多個參數，測量精度高、速度快、范圍廣。適用場合適用于測量螺紋的中徑。三針測量法三針測量法是一種間接測量外螺紋中徑的方法。測量時，將三根直徑相等的高精度量針放在被測螺紋的溝槽中，用測量外尺寸的計量器具測得三針外表面的尺寸M。再根據被測螺紋的螺距P、牙形半角α/2和量針直徑d0

，計算出螺紋中徑d2。三針測量法不受牙型的限制，常用于檢測精度要求較高、螺紋升角小于4°的螺紋。

三針測量法檢測外螺紋中徑的簡化計算公式

（單位：㎜）螺紋種類三針直徑d0測得值M的計算公式測得中徑d2計算公式公制普通螺紋d0＝P/2cos(α/2)≈0.577PM＝d2＋3d0－0.866Pd2＝M－3d0＋0.866P梯形螺紋d0＝P/2cos(α/2)≈0.518PM＝d2＋4.864d0－1.866Pd2＝M－4.864d0＋1.866P智能制造·強國有我謝謝大家項目7螺紋軸的編程與加工項目7螺紋軸的編程與加工任務7.1知識準備項目七027.1.2相關編程指令

(1)指令格式G32X(U)＿

Z(W)＿F＿;(2)參數含義①

X(U)＿

Z(W)＿——螺紋終點的絕對坐標或增量坐標，其中

X(U)為直徑量，編程時可以二者混合使用，

不運動的坐標可以省略；②

F——螺紋導程（單頭螺紋為螺紋螺距）。1.單一螺紋切削指令G32（a）圓柱螺紋（b）圓錐螺紋

(3)刀具運動軌跡

刀具從刀具起點A開始，按矩形或梯形經過四步完成一次螺紋切削加工，①車刀從刀具起點快速切入；②按給定的導程切削螺紋；③快速退刀；④快速返回。圖中R表示快速移動，F表示按默認的工作進給速度移動。（a）圓柱螺紋

（b）圓錐螺紋(4)使用說明①

編程時，螺紋車刀從“進刀-螺紋切削-退刀-返回”四個動作均需要編入程序。②錐螺紋其斜角α＜45°時,導程F以Z軸方向指定；錐螺紋其斜角45°＜

α＜90°時,F以X軸方向指定。③車螺紋時，必須設置引入距離（升速段）δ1和超越距離（降速段）δ2。④螺紋起點與螺紋終點徑向尺寸的確定。螺紋加工中的編程大徑應根據螺紋尺寸標注及公差要求進行計算，由外圓車削來保證。⑤螺紋加工中的進給次數和背吃刀量（進刀量）會直接影響螺紋的加工質量，車削螺紋時的進給次數與背吃刀量可參考表《常用螺紋車削的進給次數與背吃刀量》。⑥

加工左旋或右旋螺紋，由主軸旋轉方向、刀具的安裝方向和刀具的移動方向確定。(5)注意事項①

螺紋車削期間，進給速度倍率、主軸速度倍率無效（固定在100%）。②

在螺紋車削加工中，不能使用恒線速控制G96。③執(zhí)行圓錐螺紋切削時,螺紋切削起點與終點坐標受δ1、δ2影響后，必須取錐度斜面延長線上的點，以保證螺紋錐度的正確性。(6)適用場合用于車削等螺距圓柱螺紋和圓錐螺紋，還可以加工不同錐度的連續(xù)螺紋。2.螺紋切削單一固定循環(huán)指令G92(1)指令格式G92X(U)＿Z(W)＿R＿F＿;(2)參數含義①

X(U)＿

Z(W)＿——螺紋終點的絕對坐標或增量坐標，其

中X(U)為直徑量，編程時可以二者混

合使用，不運動的坐標可以省略；②

R——螺紋部分的半徑差，即螺紋切削起點與切削終點的

半徑差。加工圓柱螺紋時，R＝0；加工圓錐螺紋時，當X向切削起點坐標小于切削終點坐標時，R為負，反之為正。與G90指令的判斷方法相同；③F——螺紋導程（單線螺紋為螺距）；④G92指令為模態(tài)指令，F、R均為模態(tài)代碼。（a）圓柱螺紋（b）圓錐螺紋

(3)刀具運動軌跡

刀具從循環(huán)起點A開始，按矩形或梯形進行自動循環(huán)，最后又回到循環(huán)起點A。圖中R表示快速移動，F表示按默認的工作進給速度移動。（a）圓柱螺紋循環(huán)

（b）圓錐螺紋循環(huán)(4)使用說明①用G92指令編程時，注意循環(huán)起點的正確選擇。通常情況下，X向取在離外圓表面2～5㎜（直徑值）的地方，Z向根據引入距離（升速段）δ1來進行選取。②螺紋加工中的進給次數和背吃刀量（進刀量）會直接影響螺紋的加工質量，車削螺紋時的進給次數與背吃刀量可參考表《常用螺紋車削的進給次數與背吃刀量》。③G92指令為模態(tài)指令，當Z軸移動量沒有變化時，只需對X軸指定其移動指令即可重復執(zhí)行固定循環(huán)動作。④執(zhí)行G92循環(huán)時，在螺紋切削的退尾處，刀具沿接近45°的方向斜向退刀，Z向退刀距離r＝（0.1－12.7）S（導程），該值由系統參數設定。注意超越距離（降速段）δ2的選用。⑤在單段方式下執(zhí)行G92指令，每執(zhí)行一次循環(huán)必須按4次循環(huán)啟動。⑥用G90/G92/G94指令以外的01組指令代碼取消固定循環(huán)方式。(5)注意事項①

螺紋車削期間，進給速度倍率、主軸速度倍率無效（固定在100%）。②

在螺紋車削加工中，不能使用恒線速控制G96。③執(zhí)行圓錐螺紋切削時,螺紋切削起點與終點坐標受δ1、δ2影響后，必須取錐度斜面延長線上的點，以保證螺紋錐度的正確性。(6)適用場合可循環(huán)車削等螺距圓柱螺紋和圓錐螺紋。3.螺紋切削復合循環(huán)指令G76(1)指令格式G76P(m)(r)(α)Q(Δdmin)R(d);G76X(U)＿Z(W)＿R(i)

P(k)

Q(Δd)

F＿;(2)參數含義①m——精加工重復次數（1～99），一般

取1～2次；②r——螺紋尾端倒角量，即螺紋切削退尾處

（45°）的Z向退刀距離。是螺紋導程

的0～9.9倍，系數為0.1的整數倍，用

兩位整數00～99表示；③α——刀尖角（螺紋牙型角），可選擇80°、60°、55°、30°、29°和0°中的任意一種，用兩位數來表示；m、r、α的值均為模態(tài)值，用地址P同時指定，每個兩位數中的前置0不能省略。例如：若m＝2，r＝1.0S，α＝60°時，則P指定為P021060。④Δdmin——最小切削深度（半徑值），單位為μm，該值為模態(tài)值。如運動軌跡圖（b）所示，第n次循環(huán)運行的切削深度為

，當計算深度小于此值時，切削深度鎖定在這個值。例如：若Δdmin＝0.1㎜時，指定為Q100；⑤d——精加工余量（半徑值），單位為μm，該值為模態(tài)值；⑥

X(U)＿Z(W)＿——螺紋終點的絕對坐標或增量坐標，其中X(U)為直徑量。

編程時可以二者混合使用，不運動的坐標可以省略；⑦i——螺紋部分的半徑差。加工圓柱螺紋時，i＝0；加工圓錐螺紋時，當X

向切削起點坐標小于切削終點坐標時，i為負，反之為正。與G92指令

的判斷方法相同；⑧k——螺紋牙型高度（半徑值），單位為μm；⑨Δd——第一次的切削深度（半徑值）；⑩F

——螺紋導程，單位為㎜。(3)刀具運動軌跡

刀具從循環(huán)起點A以G00方式沿X向進給至螺紋牙頂X坐標處B點（X＝小徑＋2k），然后沿基本牙型一側平行的方向進給，如圖（b）所示，X向切深為Δd，在以螺紋切削方式切削至離Z向終點距離為r處，倒角退刀至D點，再X向退刀至E點,最后返回A點，準備第二次切削循環(huán)，直至循環(huán)結束。(a）運動軌跡

（b）單側刃加工切削參數(4)使用說明①

G76可以在MDI方式下使用。②

G76指令為非模態(tài)指令，所以必須每次指定。(5)注意事項在G32指令注意事項的基礎上，還應注意以下幾點：①

G76指令中，P和Q不能使用小數點輸入，必須以最小輸入增量μm為單位指定移動量和切深。②循環(huán)中不能使用刀尖圓弧半徑補償。③在G76指令執(zhí)行過程中，可以停止循環(huán)而進行手動操作若要重新起動循環(huán)，刀具必須返回到循環(huán)停止時的位置，否則，后面的軌跡將被移動一個手動操作的移動量。(6)適用場合常用于加工大螺距螺紋、無退刀槽的螺紋以及蝸輪、蝸桿等梯形螺紋的加工。

如圖（a）所示圓柱螺紋零件，外輪廓和退刀槽已加工完成，試用G32、G92、G76指令編寫螺紋的程序。

例7-1（a）零件圖

（b）走刀路線與數值計算點位1工藝分析及數值計算

以圓柱螺紋零件裝夾后的右端面與主軸軸線的交點為原點建立工件（編程）坐標系，如圖所示。

（1）根據已知條件M30×2，查表

《常用螺紋車削的進給次數與背吃刀量》：螺紋牙型深度為1.3㎜，分五次進給，背吃刀量（直徑值）分別為：0.9㎜、0.6㎜、0.6㎜、0.4㎜、0.1㎜。

常用螺紋車削的進給次數與背吃刀量（公制螺紋）（單位：㎜）牙型深度（半徑值）＝0.6495×P

螺距P1.01.52.02.53.03.54.0進給次數及背吃刀量（直徑值）

1次0.70.80.91.01.21.51.52次0.40.60.60.70.70.70.83次0.20.40.60.60.60.60.64次

0.160.40.40.40.60.65次

0.10.40.40.40.46次

0.150.40.40.47次

0.20.20.48次

0.150.39次

0.2（2）設：升速段δ1＝5㎜，降速段δ2＝2㎜（3）

d外圓＝d－0.2＝30－0.2＝29.8㎜

d1實際＝d－1.3P＝30－1.3×2＝27.4㎜（4）采用絕對值方式編程，加工螺紋坐標及參數的計算如下：編程原點O對刀點O安全點P換刀點HG32切削起點AG92/G76循環(huán)起點AX坐標值0.00.0100.0100.032.032.0Z坐標值0.00.0100.0100.05.05.0進刀次數背吃刀量（直徑值）螺紋分次進刀X值螺紋起點螺紋終點第一次①0.9㎜X1＝30.0－0.9＝29.1㎜

（29.1，5.0）（29.1，-22.0）第二次②0.6㎜X2＝29.1－0.6＝28.5㎜（28.5，5.0）（28.5，-22.0）第三次③0.6㎜X3＝28.5－0.6＝27.9㎜（27.9，5.0）（27.9，-22.0）第四次④0.4㎜X4＝27.9－0.4＝27.5㎜（27.5，5.0）（27.5，-22.0）第五次⑤0.1㎜X5＝27.5－0.1＝27.4㎜（27.4，5.0）（27.4，-22.0）2編寫加工程序程序段號程序程序說明

O0702;程序號

G21G40G97G99;程序初始化

T0101M03S200;換1號刀調用1號刀補，主軸以每分鐘200轉正轉，車M30×2㎜的螺紋

G00X100.0Z100.0;快速移動到1號刀的安全點P

G00Z5.0;快速移動到切削起點A的Z坐標

X32.0;快速移動到切削起點A的X坐標

X29.1;進刀至第一次①螺紋起點

G32Z-22.0F2.0;單一螺紋切削指令G32第一次車螺紋

G00X32.0;第一次沿X方向退刀

Z5.0;第一次沿Z方向返回

X28.5;進刀至第二次②螺紋起點

G32Z-22.0F2.0;第二次車螺紋

G00X32.0;第二次沿X方向退刀

Z5.0;第二次沿Z方向返回X27.9;進刀至第三次③螺紋起點G32程序段號程序程序說明

G32Z-22.0F2.0;第三