华中数控车床加工螺纹编程与精度的研究
本文介绍了华中数控车床加工螺纹指令的含义及区别，并在对各指令的车削特性进行分析的基础上，通过三角形圆柱外螺纹实例就各自的进刀方式、加工方法、编程方法以及工件的加工精度做了全面实践验证，达到了理想的效果。
螺纹作为一种标准件，在机械制造业和其他行业以及人们的日常生活中有着十分广泛的应用，由于螺纹结构的特殊性和工艺的复杂性，螺纹加工存在着精度低、效率低等问题。螺纹的加工方法很多，随着数控技术的日益发展，采用数控机床加工螺纹已逐渐普及。数控车床以其精度高、功能多且柔性突出等优点正在被逐渐推广使用。国外常见的数控系统如FANUC、SIEMENS和MAZAK，国产的有HNC、GSK。 HNC系统以专业性强、功能强大、易学以及扩展性强等特点拥有很高的市场和高校占有率，国外的数控系统与其有很大的相通性。本文以HNC系统数控车床加工三角形圆柱外螺纹为例，探讨选择合适的编程指令、实现螺纹数控车削加工的精确控制，为高精、高效、稳定可靠地加工出合格的螺纹产品提供一些理论支持。
一、HNC-21/22T系统螺纹加工指令分析
HNC21/22T数控系统提供3种螺纹加工指令，各指令的格式和参数说明见表1。
二、HNC数控车床加工三角形外螺纹编程与精度的结果与分析 1.零件图
复杂轴类的零件如图1所示，毛坯尺寸为 φ30mm×90mm；材料：尼龙棒。其螺纹为M18×1.5普通三角形外螺纹，长度为17.5mm；一端倒角1×45°，另一端倒角1.5×45°。螺纹切削的进给次数与吃刀量见表2。 表1 3种螺纹加工指令格式和参数说明 G代码 名称 指令格式 参数说明
G32 恒螺距螺纹切削指令 G 3 2 X（ U） ―Z（ W） ― R―E ―P―F― X、Z：U、W分别是终点的绝对和相对坐标； R、E：Z、X轴向螺纹收尾量，为增量值； P：相邻螺纹头的切削起点之间对应的主轴转角；F：螺纹导程 G82 螺纹切削循环指令 G82 X（U）_ Z（W）_I_R_ E_C_ P_ F_ X、Z：螺纹终点的绝对坐标； U、W：螺纹终点相对于循环起点的增量坐标；I为锥螺纹始点与锥螺纹终点的半径差；R、E、 P、F同G32 ；C：螺纹头数
G76 螺纹切削复合循环指令 G76C（m）R（r）E（e）A（ α）X（ u） Z（ w） I（ i）K（ k） U（ d） V（ △dmin）Q（△d）P（p）F（l） m：为精整车削次数（ 1-99）；
α：为螺纹牙型角，即刀尖角度，可在 80°、 60°、 55°、 30°、 29°、 0°中选择；（为模态值）； K：为螺纹牙型高度（半径值）； d：为精加工余量； △ dmin：为最小切削深度； I为第一次切削深度（半径值）； p、F、X、Z、U、W、R、E同G82
表2 常用螺纹切削的进给次数与吃刀量 螺 距 1.0 1.5 2 2.5 3 3.5 4
牙深（半径量） 0.649 0.974 1.299 1.624 1.949 2.273 2.598 （直径量）切削次数及吃刀量 1次 0.7 0.8 0.9 1.0 1.2 1.5 1.5
2次 0.4 0.6 0.6 0.7 0.7 0.7 0.8 3次 0.2 0.4 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 4次 0.16 0.4 0.4 0.4 0.6 0.6 5次 0.1 0.4 0.4 0.4 0.4 6次 0.15 0.4 0.4 0.4 7次 0.2 0.2 0.4 8次 0.15 0.3 9次 0.2
2.HNC数控车床G32指令加工零件图中三角形外螺纹编程与精度的结果与分析
G32螺纹加工指令属于直进式切削方法，如图2所示。其每次切削深度一般由编程人员编程给出，由于两侧刃同时
工作，切削力较大，而且排屑困难，因此在切削时，两切削刃容易磨损，同时，该指令执行中其刀具移动均由编程来完成，加工程序编写繁琐，工作量大，见表3。故该指令多用于小螺距螺纹的精加工及没有进刀位置直插形成螺纹线的螺纹加工。
3. HNC数控车床G82指令加工零件图中三角形外螺纹编程与精度的结果与分析
G82螺纹切削循环指令可以分多次进刀完成一个螺纹的加工，但不能实现多段连续螺纹的加工，也不能加工端面螺纹。此指令一般采用的是直进法切削（图2）。由于刀具两侧刀刃同时切削工件，切削力较大且排屑困难，当切削螺距较大的螺纹时，螺纹切削深度增大，刀刃磨损加快，易造成螺纹中径产生误差，因此在加工中要注意检测。若需要采用斜进法切削时，其刀具移动切削均要通过编程来完成，所以加工程序也较长，见表4。但由于其加工的牙形精度较高，因此一般多用于小螺距高精度螺纹的加工。
4.HNC数控车床G76指令加工零件图中三角形外螺纹编程与精度的结果与分析
G76螺纹循环加工指令是属于斜进式切削方法，如图3所示。由于为单侧刃加工，加工刀刃容易损伤和磨损，使加工的螺纹面不直，刀尖角发生变化，而造成牙形精度较差。但由于其为单侧刃工作，刀具负载较小，排屑容易，并且切
削深度为递减式，工艺性比较合理，编程效率较高，可以将工件从坯料到成品螺纹一次性加工完成，且程序简捷，可节省编程与加工时间，见表5。但是复杂的参数让在车间工作的工人记忆起来很头疼，并且参数众多容易出错；因此，此加工方法多用于排屑容易、刀刃加工工况较好且螺纹精度要求不高的大螺距螺纹加工。
5.HNC数控车床G76+G82指令加工零件图中三角形外螺纹编程与精度的结果与分析
如果需要加工大螺距螺纹或精度要求较高的螺纹时，可采用G76和G82混用的办法，即先用G76进行粗车然后用G82精车，见表6。通过左右借刀的交错切削法来加工，如图4所示。但需要注意粗精加工时起刀点的变化，防止螺纹乱扣的产生，此法生产中应用较为广泛，加工出的零件如图5所示。 三、结语
（1）G32指令为单行程螺纹切削指令，编程任务量大，程序较复杂；宜用加工高精度小螺距螺纹。
（2）G82指令可以实现简单螺纹切削循环，使程序段大为简化，但要求工件坯料预先经过粗加工，宜用加工高精度小螺距螺纹。
（3）加工较大螺距且螺纹精度要求不高的螺纹用G76指令，可以将工件从坯料到成品螺纹一次性加工完成，且程
序简捷，可节省编程与加工时间。
（4）先用G76指令进行粗车然后用G82指令精车，用于大螺距高精度螺纹加工。