導(dǎo)語(yǔ)：螺紋銑削加工工藝及數(shù)控程序研究一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

[摘要]本文從工程角度出發(fā)，對(duì)螺紋銑削工藝及程序編制要點(diǎn)進(jìn)行分析，提出一種優(yōu)化的螺紋銑削軌跡方案，并通過(guò)開(kāi)發(fā)軟件實(shí)現(xiàn)了參數(shù)化編程。

[關(guān)鍵詞]螺紋銑削；工藝；軟件開(kāi)發(fā)；參數(shù)化編程

在飛機(jī)制造企業(yè)中，主要承力結(jié)構(gòu)件通常為鋼件，工藝過(guò)程復(fù)雜，加工周期長(zhǎng)，制造成本高。而該類零件中通常都具有螺紋特征，而螺紋加工往往處于生產(chǎn)鏈的末端，一旦發(fā)生質(zhì)量問(wèn)題可能造成整個(gè)零件報(bào)廢[1]，因此，螺紋加工對(duì)工藝過(guò)程的安全性提出了更高的要求。由于零件結(jié)構(gòu)的限制，部分螺紋無(wú)法通過(guò)車削加工，需要利用螺紋銑削加工螺紋。當(dāng)前的主流數(shù)控編程軟件UG，CATIA等都可以自動(dòng)生成螺紋銑削程序[2]，通常生成的程序?yàn)橹本€插補(bǔ)軌跡，程序可讀性差，造成現(xiàn)場(chǎng)操作存在盲目性，使用不方便。本文從螺紋形成機(jī)理進(jìn)行分析，提出了一種優(yōu)化的螺紋銑削軌跡方案，并通過(guò)開(kāi)發(fā)工具實(shí)現(xiàn)了圓弧插補(bǔ)螺紋程序的自動(dòng)生成，程序簡(jiǎn)潔、可讀性好，由于后臺(tái)固化了相關(guān)參數(shù)，用戶僅僅需要輸入相應(yīng)螺紋尺寸及銑刀直徑就能完成程序的編制，程序的一致性更好，有效的保證了螺紋加工的質(zhì)量。

1螺紋銑削加工

1.1螺紋加工方式。常規(guī)的螺紋加工方法主要為采用螺紋車刀車削螺紋，或采用絲錐板牙手工攻絲及套扣，但隨著數(shù)控機(jī)床的普及，螺紋銑削已經(jīng)成為非常重要的螺紋加工手段[3,4]。螺紋銑削具有廣泛的適用性，在結(jié)構(gòu)限制無(wú)法利用車削加工的螺紋都可以采用螺紋銑削加工。螺紋銑削分為單刃螺紋銑刀加工和多刃螺紋銑刀加工，由于多刃螺紋銑刀加工效率更高，因此本文基于多刃螺紋銑刀銑削螺紋進(jìn)行闡述和講解。1.2螺紋銑削加工特點(diǎn)。多刃口螺紋銑刀銑削螺紋，可以利用一把刀具，加工直徑和旋向不同的螺紋，但不能用同一把刀具同時(shí)加工內(nèi)螺紋和外螺紋，內(nèi)、外螺紋銑刀牙型有區(qū)別。相比傳統(tǒng)螺紋加工，螺紋銑削加工具有精度高、質(zhì)量好、適用性廣等優(yōu)點(diǎn)，且可以加工無(wú)過(guò)渡扣和退刀槽結(jié)構(gòu)的螺紋。

2軌跡設(shè)計(jì)及要點(diǎn)

2.1內(nèi)外螺紋加工的區(qū)別。用螺紋銑刀可以銑削內(nèi)螺紋和外螺紋，但是為了保證螺紋表面質(zhì)量和提高刀具壽命，加工時(shí)候應(yīng)該選擇順銑[6]，而順逆銑是由主軸轉(zhuǎn)向和加工時(shí)的軌跡旋向綜合決定的，由于主軸常用旋向?yàn)檎D(zhuǎn)，因此默認(rèn)主軸為正轉(zhuǎn)，僅通過(guò)加工軌跡的旋向來(lái)確定順逆銑，加工內(nèi)螺紋軌跡為逆時(shí)針，加工外螺紋軌跡為順時(shí)針。螺紋銑削加工軌跡示意圖如圖1所示。2.2螺紋旋向與加工方向的關(guān)系。螺紋銑削可以從上往下加工，也可以從下往上加工，在保持順銑的狀態(tài)下，加工方向改變螺紋的旋向，此處和車削加工螺紋時(shí)車刀軸向移動(dòng)方向影響螺紋旋向道理一樣。螺紋銑刀都為右旋，加工內(nèi)螺紋時(shí)，從下往上加工為右旋，從上往下加工為左旋，加工外螺紋時(shí)候，從上往下加工為右旋，從下往上加工為左旋。2.3加工軌跡的設(shè)計(jì)。當(dāng)用刀刃長(zhǎng)度大于螺紋要求長(zhǎng)度螺紋銑刀銑螺紋時(shí)，傳統(tǒng)方法是銑刀旋轉(zhuǎn)1.2~1.5圈加工螺紋[7]，但是這種情況下刀具點(diǎn)位計(jì)算麻煩，程序可讀性差，如果能夠只旋轉(zhuǎn)1圈的話，刀具軌跡點(diǎn)位可設(shè)計(jì)為對(duì)稱狀，點(diǎn)位也為對(duì)稱值，直觀性更好，但是在剛好旋轉(zhuǎn)一周的情況下如何有效保證螺紋質(zhì)量，是需要解決的問(wèn)題。要提高數(shù)控加工的效率，提高刀具使用壽命，不僅要選擇合理的切削參數(shù)，同時(shí)切削的平穩(wěn)性也至關(guān)重要[8]，在螺紋銑削時(shí)進(jìn)刀軌跡顯著影響切削的平穩(wěn)性，合理的進(jìn)刀軌跡顯得尤為重要。因此，沿圓弧切向進(jìn)刀是比較好的方式，進(jìn)刀軌跡的半徑與實(shí)際切削半徑差值越小切削越平穩(wěn)，從切削安全性和平穩(wěn)性綜合考慮，該差值為兩倍螺距。螺紋切削軌跡在XY平面投影視圖如圖2所示。如上圖所示，各參數(shù)說(shuō)明如下：加工內(nèi)螺紋時(shí)候，刀具在孔圓心處下刀和抬刀，下刀點(diǎn)和進(jìn)刀點(diǎn)之間為直線段，該段帶刀補(bǔ)（G41），然后圓逆時(shí)針圓弧進(jìn)刀，旋轉(zhuǎn)一周，再圓弧切向退刀，退刀點(diǎn)和抬刀點(diǎn)為直線，該段取消刀補(bǔ)（G40），刀具抬安全平面加工結(jié)束。加工外螺紋時(shí)候，刀具在軸外側(cè)下刀和抬刀，下刀點(diǎn)和進(jìn)刀點(diǎn)之間為直線段，該段帶刀補(bǔ)（G41），然后圓順時(shí)針圓弧進(jìn)刀，旋轉(zhuǎn)一周，再圓弧切向退刀，退刀點(diǎn)和抬刀點(diǎn)為直線，該段取消刀補(bǔ)（G40），刀具抬安全平面加工結(jié)束。加工內(nèi)、外螺紋時(shí)刀具進(jìn)退刀均為1/4圓弧，且刀具軌跡在XY平面對(duì)稱布置。由于銑螺紋時(shí)是在刀具確定的情況下進(jìn)行，那么螺紋形狀僅由加工軌跡確定，由于進(jìn)刀圓弧半徑和實(shí)際切削半徑值不等，因此，必須保證進(jìn)刀曲線和螺紋切削的螺旋線保持斜率一致。以右旋內(nèi)螺紋加工為例，將切削軌跡在XZ平面上展開(kāi)圖如圖3所示。如上圖所示，各參數(shù)說(shuō)明如下：由圖3可知，螺紋切削時(shí)旋轉(zhuǎn)一周，刀具在Z上移動(dòng)距離為螺距P，在進(jìn)刀圓弧曲率和螺紋切削軌跡曲率相等的情況下可得到以下計(jì)算公式：因此，在計(jì)算外螺紋銑削進(jìn)退刀是Z值的變化與此類似，不再贅述。綜上所述，螺紋類型與銑削軌跡的關(guān)系如表1所示，螺紋銑削軌跡圖如圖4所示。2.5軌跡設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)。螺紋進(jìn)退刀為圓弧切入切出，切削平穩(wěn)，且進(jìn)退刀半徑與正式切削軌跡半徑差2P，在切削軌跡旋轉(zhuǎn)一圈的情況下能夠有效的保證加工質(zhì)量，避免了常規(guī)直進(jìn)直出時(shí)需要旋轉(zhuǎn)1.2~1.5圈的情況。軌跡是基于刀具正轉(zhuǎn)，順銑而設(shè)計(jì)的，符合常規(guī)加工習(xí)慣，且保證了不管加工內(nèi)螺紋還是外螺紋，刀具補(bǔ)償均為左補(bǔ)償（G41），加工時(shí)均由正向負(fù)帶刀補(bǔ)，極大減少出錯(cuò)概率。加工螺紋時(shí)候僅通過(guò)加工方向控制螺紋的旋向，而不是刀具和加工軌跡旋轉(zhuǎn)方向綜合確定，簡(jiǎn)單明確。軌跡所有尺寸均與參數(shù)相關(guān)、圖形為軸對(duì)稱布置，且內(nèi)外螺紋加工軌跡從結(jié)構(gòu)上保持了一致性，便于利用宏程序快速實(shí)現(xiàn)不同螺紋程序的編制。

3程序的自動(dòng)生成

3.1快速生成程序的方法。要快速的生成程序，可以通過(guò)宏程序和開(kāi)發(fā)自動(dòng)編程軟件兩種方式。宏程序可以通過(guò)用戶修改參數(shù)實(shí)現(xiàn)螺紋程序的快速生成，但是程序直觀性差，對(duì)工人的技能水平要求較高。通過(guò)開(kāi)發(fā)自動(dòng)編程軟件將所有的中間計(jì)算過(guò)程，以及軌跡規(guī)劃等全部集成在軟件中，通過(guò)用戶輸入?yún)?shù)，直接輸出程序，效率會(huì)更高，程序可讀性更好。3.2程序流程。為了實(shí)現(xiàn)快速編制螺紋程序，首先通過(guò)用戶輸入螺紋類型、刀具直徑、螺距、螺紋有效長(zhǎng)度等參數(shù)，然后程序自動(dòng)將基本參數(shù)轉(zhuǎn)換為螺紋切削軌跡的相關(guān)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)，最后以O(shè)utput方式打開(kāi)文件流，用以保存程序數(shù)據(jù)，文件打開(kāi)后通過(guò)調(diào)用Print#函數(shù)向文件中逐行輸出程序，至此整個(gè)流程結(jié)束。在后處理螺紋程序時(shí)候，程序原點(diǎn)選在需要制螺紋的孔或軸頂面圓心處。該方式下編制螺紋銑削程序僅需要用戶輸入相關(guān)參數(shù)即可，其余全部由程序自動(dòng)完成，有效的保證了程序質(zhì)量。程序流程圖如圖5所示。利用該工具使用D10×1.5螺紋銑刀，生成M22×1.5-L14的右旋內(nèi)螺紋銑削程序，其余三種類型的螺紋加工程序與此類似。3.3窗體設(shè)計(jì)與調(diào)用。Excel提供了VBA編輯器，通過(guò)按快捷鍵“Alt+F11”調(diào)出編輯器，用戶可以自定義窗體，通過(guò)窗體實(shí)現(xiàn)參數(shù)的輸入。窗體設(shè)計(jì)如圖6所示。在程序輸出時(shí)候，需要選擇程序的存放地址，推薦采用Application.FileDialog（fileDialogType）方式，該方式為Excel的自帶屬性，不需要添加其它控件，如利用comdialog控件，可能發(fā)生程序移植其它電腦由于控件缺乏無(wú)法運(yùn)行的情況，文件夾地址獲取函數(shù)如下：PublicFunctionLFolderPicker()AsStringOnErrorResumeNextWithApplication.FileDialog(msoFileDialogFolderPicker).Title=“選擇文件夾”'設(shè)置窗體名稱.Show'顯示窗體LchUseFileDialogFolderPicker=.SelectedItems(1)'獲取文件夾地址EndWithEndFunction在完成開(kāi)發(fā)后，需要將文件另存為.xla的加載宏格式，放入系統(tǒng)的AddIns文件夾下，然后執(zhí)行菜單命令“工具—加載項(xiàng)”勾選需要加載的.xla文件。這樣在每一次啟動(dòng)Excel的時(shí)候程序后臺(tái)都會(huì)運(yùn)行加載宏文件[10]。通過(guò)系統(tǒng)宏調(diào)用自定義窗體，宏函數(shù)的設(shè)置如下：SubMyTool（）Myform1.show'顯示自定義窗體Endsub為提高宏調(diào)用的效率，可以通過(guò)執(zhí)行菜單命令“工具—自定義”，在自定義對(duì)話框中將對(duì)應(yīng)的宏命令加入工具欄中以方便隨時(shí)調(diào)用。

4結(jié)論

本文基于螺紋銑削原理進(jìn)行分析，結(jié)合加工工藝性，提出了一種優(yōu)化的螺紋軌跡銑削方案，并通過(guò)利用帶刀補(bǔ)的螺旋線插補(bǔ)銑進(jìn)行螺紋加工，具有程序可讀性好，螺紋尺寸易于調(diào)節(jié)的特點(diǎn)，解決了UG，CATIA等編程軟件生成螺紋加工程序多為直線插補(bǔ)軌跡，存在可視性差，操作不便等問(wèn)題。最后通過(guò)Excel二次開(kāi)發(fā)螺紋程序自動(dòng)生成工具，將相應(yīng)工藝方法集成在軟件中，實(shí)現(xiàn)了參數(shù)式編程，具有操作方便、編程效率高的特點(diǎn)。

作者:韋煜萍 李成華 吳奉明 陳偉 莫建勇 單位:航空工業(yè)成都飛機(jī)工業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司