简 介

姓  名：龙小平

工作单位：二重（德阳）重型装备有限公司

技术专长：擅长复杂高精度零件加工，尤其是异形螺纹加工有自己独特的方法

获奖称号：全国技术能手，四川省劳动模范、四川省有突出贡献优秀专家、首届“四川工匠”、二重装备首席技能大师等

技艺展示

二、加工方案

为方便后续程序说明，此处我们以加工的某产品卷筒作为案例进行讲解，工件外形尺寸及螺旋槽尺寸如下图1所示

图1 工件外形图

图2 螺旋槽放大图

1.实现原理

在数控程序中，G33可以完成螺纹加工，而螺旋槽可看成槽型为圆弧的螺纹。因此，要完成该槽型的加工，必须在G33程序中完成。我们知道在车螺纹时，可以使用螺纹成型刀加工。但面对圆弧半径达R22（甚至更大圆弧），采用成型刀显然不现实。

那么能不能使用小圆弧刀具，完成大圆弧的加工呢，答案显然是肯定的。我们看下图

图3 拟合图

从图中我们可以看出，圆弧半径为R1的刀具，从实线位置沿R22圆弧面移动到虚线位置，会形成残余高度H，移动距离越小，残余高度越小。移动距离我们可以通过参数进行调整，所以采用小刀具实线大圆弧理论上是可以行的。

2.刀具和参数设定

从原理图可以看出，刀具越大，分段越小，即加工效率越高。但刀具越大，加工抗力越大，粗糙度越难保证，同时容易出现振动。

（1）刀具选择

刀具的大小与工件材质，机床性能等都有关系，需要一定的经验积累，就一般经验来看，刀具圆弧半径不要超过螺旋槽半径的0.5，过小加工效率低，过大振动大。此外，还需要参考标准刀具规格来定。就本示例工件而言，选取R12.5的圆弧车刀比较合理。

（2）参数设定

定好选用的刀具，就可以开始进行程序编制。在编制程序前，我们需要确定几个参数，参数及其意义见下表

①余程参数R1

为编程方便我们把程序起点定位在圆弧槽中心，刀具边缘至圆弧槽底的距离为R22-R12.5=9.5mm。我们把这个余程设为变量R1，即通过修改R1的值，可完成多层切削，此处我们仅将R1=9.5时，即最后一刀的编程，作为示例来讲。　

②角度增量R2与循环次数N：

角度增量的大小与等分的次数有关系，R2=360/N，次数越多，增量越小。增量越小，H高度越小（见下图5）。但次数越多需要加工所用的时间越多。根据图纸要求要满足槽表面Ra=6.3，理想情况下，H值=Ra值，即H=6.3时β的值为最大值，只要R2小于此值即可，当H=0.0063时，根据余弦定理，cos（R2/2）=（(R-R1)2+(R-H)2-R12）/2（R-R1）(R-H)，其中R=22, R刀=12.5,H=0.0063,计算结果R2≈3.146°，根据下图可知，N=128.834/3.14640≈40次，但实际加工中，Ra值需要最后抛光来实现，因此，循环次数可适当减少，此处我们取N=32次（实际循环次数，可视机床加工效果适当调整）

③位移增量R3\R4

角度变化R2后刀具X向和Z向的位移量，由（1）知O2到圆心距离为R1=22-12.9

则：a=25.583°+R2，于是得出如下公式：

R3=R1×sin（25.583°+R2）

R4=R1×cos（25.583°+R2）

3.主要程序代码：

以螺旋槽右旋最后一次循环（即当R1=9.5）为例：

%-N-LUOWEN-YOU-END-MPF

N10 DRFOF

‘去除DRF参数。

N15 G55 G18 G64 G95 G90

‘设定加工平面、建立工件坐标系、连续路径加工等

N20 M03 S20

N25 R1=9.5 R2=0

N35 R3=R1*SIN（25.583+R2）  

N40 R4=R1*COS（25.583+R2）   

‘以上四行初始化参数

N45 G01 Z=-197+2.663+R4 F20    

N50 G01 X=12.7-R3 F10  

N55 G33 X=-R3 Z=-197+R4 I50 SF=0

‘螺纹切入点，SF可根据是否需要调整螺纹起点。例如有黑皮需调整到槽内

N60 G33 X=IC（-0.04）Z=-197-2100+R4 K42   ‘螺纹长度2100，螺距42

N65 G33 X=IC（12.5） Z=IC（-2.663） I50    ‘绳槽切出点

N70 G33 X=IC（6.25） Z=IC（-1.33） I50     ‘空螺旋离开工件，防止未退完全

N75 G01 X=40  F50。‘退刀

N80 G00 Z=-197+2.663+R4+2。‘回到起点

N85 R5=32;

N90 R2=R2+128.834/R5‘以上10行完成一次走刀，并回到起刀点

N95 REPEAT N30 P=R5‘重复N30→N85, P=32次

N100 M02‘程序结束。

三、实际加工过程及效果

采用该方式加工，机床加工效果良好，绳槽符合图纸要求，表面粗糙度理想。下图7为实际加工过程图

图7

程序注意事项

（1）程序执行及对刀前检查内部参数。

（2）在X方向对刀是要根据外圆实际大小对刀。如：外圆图纸要求为Φ1255，那X对刀为3；若为Φ1255.6，那对刀为3.3；若为1256，那对刀为3.5.依此类推。

（3）R1不要使用循环增量，因为一个刀片不能一次加工完整个螺纹，采用手动修改R1参数，可以在动刀前检查刀具磨损情况考虑是否需要换刀片

（4）加工中若刀具有磨损或损坏不要停止程序或复位。（建议用DRF退刀）。

（5）半精车流量至精车不要留量太少，防止共振而有折纹产生。

四、经验价值

采用该方法，加工该工件仅需16小时。而且，可以随意调整分段来满足不同的表面粗糙度要求。同时，采用该方法，对刀具的要求也极小，加工一件工件仅需1片～2片刀片，极大的节约了成本。

五、专家点评：

本文作者为全国技术能手、四川省劳动模范，作为二重（德阳）重型装备公司首席技能大师，通过自己多年的加工经验和扎实的数控知识，巧妙利用分刀方式，解决了大型螺旋槽的加工。