摘要：螺紋自動編程是UG NX 數控車床加工模（mó）塊的一個重要（yào）操作（zuò），螺紋加工時的設置直接影響螺紋（wén）加工的質（zhì）量。闡述了螺紋零件在UG8.5 的CAD 環境中建模的依據及方法，給出了在CAM 環（huán）境車削模塊（kuài）中加工螺紋時設（shè）置的要點及步驟。

     關鍵字：UG；自動編程；螺紋加工（gōng）

    螺紋（wén）連接是工程上常用的連接方式之一，螺紋連接以結構緊湊、連接可靠、拆卸（xiè）方便等優點被廣泛應（yīng）用於各（gè）種設備、機器的零部件及日常生活中。螺紋加工的方法主要有車削（xuē）、銑削、攻絲、套絲、磨削（xuē）等，其中螺紋車削是車床加工中難（nán）度最大、要求最高的操作，在數控車床上加（jiā）工（gōng）螺紋更容易保證螺紋精（jīng）度與表麵質量。數控（kòng）車床（chuáng）車削螺紋時，如果用手工編程，則涉及（jí）到螺紋標準的查詢與計（jì）算，及螺紋（wén）加工指令的選擇與應用，整個過程較為繁雜。用自動編程軟件編製螺紋加工程（chéng）序有利於消（xiāo）除各種類型螺紋加工方法的（de）差異性，可（kě）有效減少甚至完全消除手工編程時繁瑣的數值計算。關於UG 的自動編程，數控銑削方麵的文獻資料較多（duō），但對數控車削尤其是螺紋加工的自動編程進（jìn）行分析的卻鮮有報道。為（wéi）此，本文將闡述在NX8.5 中進行數控車床加工螺紋的方法（fǎ）。

     1 、螺紋零件的建模要求

     UG 自動編程的基礎就是零件圖形，用UG 所帶的CAD 模塊可以方便獲得所加工零件的數字模型。UG 數控車床上螺紋零件的建模用特征來實現，方法是在（zài）已經完成的（de）回轉體圓柱或圓錐麵上用（yòng）“特征操作”命令，有兩種螺紋的創建方式，即符號（hào）螺紋和詳（xiáng）細螺紋。符號螺紋（wén）隻代表（biǎo）零件是螺紋，與工程圖中螺紋表示法類似，此時，UG 將螺紋部分顯示為（wéi）虛線；詳細螺紋是（shì）直接形成螺紋的三（sān）維圖形，能直觀看到螺紋的形狀。建模時為了生成的工程圖能符合（hé）工程製圖標準的要求，將螺紋麵投影後不至於出現螺旋線，也為了所建螺（luó）紋有較為詳細的參數選擇，一般（bān）用符號螺紋的方式來建模[1]。

     圖1 螺紋零件（jiàn）建模

     2 、螺紋的加工設置

     螺紋加工在數控（kòng）車削加工中一般是在外圓、端麵、退刀槽等精（jīng）加工之後的加工工序。UG 數控車削加工時，每道工序的毛坯都是基於層的IPW（In ProcessWorkpiece），即係統會自動以上（shàng）一道工序加工後（hòu）的殘留模型作為毛坯進行本次加工[2]。因此在螺紋加工時，幾何體（包括加（jiā）工坐標係、毛坯幾何體、工件幾何體、車削（xuē）幾何體）可繼承前道工（gōng）序所創建的設置，除非沒（méi）有前道工序（xù），才為螺紋加工單獨創建幾何體。但螺紋加工時需要創建與前道工序不同的程序、刀具及操作，其中操作（zuò）參數的設置是（shì）螺紋加工的（de）關鍵環（huán）節，關係（xì）到螺紋線（xiàn）的加工位置、螺紋的大徑、小徑尺寸（cùn）、螺紋（wén）加工（gōng）時刀具的走刀方向、起點、終點、吃刀深度、螺紋頭數等重要（yào）的加工參數。以下將詳細說明外螺紋加工時參數的意義及（jí）設置方法。

     進入UG 車削加工環境，在“插入”工具（jù）條中分別單擊“創建程（chéng）序”、“創建刀具（jù）”按鈕，按照要求創建螺（luó）紋加工的程序，命名為“THREAD_TURNING”；創建螺紋加工所需要（yào）的刀具，命名為OD_THREAD_L。單擊“創建（jiàn）幾何（hé）體（tǐ）”創建螺紋加工（gōng）坐標係MCS-SPINDLE、工件幾何體WORKPIECE 和毛坯幾何體以及車削幾何體TURNING_WORKPIEACE （這些參數命名是係統默認的，也可以修改默認名）。

     圖2 螺紋（wén）加工設置

    （1）Select Crest Line （頂（dǐng）線）：Crest Line 的選擇決定了螺紋（wén）加工的位置和長度（dù），通常選取螺紋部分的外（wài）圓柱體母線作為頂線[3]。該量是矢量，靠近（jìn）點擊點位置的（de）直線端點為起點，另一端為終點，選擇後會在該線兩端分別顯示start 與end 來標識。

    （2）Select End Line （根線）：End Line 的選擇決定螺紋的牙深，頂線選擇結束後（hòu）光標會自動（dòng）跳轉（zhuǎn）到“選擇根線”的位置，此時可以（yǐ）直接（jiē）選（xuǎn）取根線，一般選擇（zé）與螺紋小徑相對應的直線，但（dàn）通常在建模時並不在模型上畫出這條線，因（yīn）此可以不選；也可以選取接（jiē）近根線（xiàn）的其他平行直線代替根線（xiàn）（如退刀槽底線），再在“根線（xiàn）偏置”中進行設置。

    （3）深（shēn）度選項：有兩個選項，分（fèn）別代表設置根線位置的兩（liǎng）種（zhǒng）方法。一種是直接選擇根線，另一用“深度（dù）和角度”來設置。如果在（2）中選取了根線，即第一種方法，此（cǐ）時該選項取“根線”即可；如果（2）中沒有（yǒu）選擇（zé）根線，就必須用“深度與（yǔ）角度”進行設置。深度即螺紋（wén）牙深（為單邊量），根據螺紋標準獲得；角度又叫螺紋角，是螺紋根線的矢量角，即螺紋加工時走刀方（fāng）向與工作坐標係（xì）WCS 的XC 軸（也是加工坐（zuò）標係MCS 的（de）ZM 軸）正方向的夾（jiá）角。設置該角度，可以加工不同錐度螺紋：加（jiā）工直（zhí）螺（luó）紋時，取180°如果（guǒ）是錐螺紋，則用180°半錐角獲得（dé）。

     （4）起始偏置與終止偏置：螺紋加工中的升速段（duàn）和降速段（duàn）設置。該段是螺紋加工過程中（zhōng）為保證軸的轉速和刀具的進給均為穩定勻速而設置的非（fēi）加工（gōng）段，是切入切（qiē）出的超越長度。設置偏置將調整（zhěng）螺紋加工的長度，正偏置加長螺紋，負偏置縮短螺紋。一般情況下，零件有退刀槽（cáo）時，偏置取（qǔ）正，可保證螺紋（wén）的有效長度；零件無退刀槽時（shí），終止偏置取負，可控製退尾。

    （5）頂線偏置與根線偏置：設（shè）置實際加工螺紋的牙頂與牙底位置與所（suǒ）選取的頂線與根線的差值（zhí）（半徑距離（lí））。對於頂線，如果選取了螺紋的外圓柱母線（xiàn），則頂線偏置值為零。對於根線，如果（guǒ）選取了替代根線，那麽根線偏置為替代線半徑與牙底半徑的差值；如果根線位置是用（yòng）“深度和角度”來設置的，則根線偏置為零。

    （6）切削深度：該設置用於（yú）控製螺紋加（jiā）工時（shí）每刀（dāo）切削深度，共有三個選項，分別是“恒定”、“單個的”和“%剩餘”。一般情況下方牙螺紋或梯（tī）形螺紋取“恒定”，使每次（cì）切削深度一致或（huò）接（jiē）近；選擇“單個的”時會拉開一個表格，用於手工單獨設置每次切深；“%剩餘”用於一般的三角形螺紋加工，隨著切削（xuē）的深入，程序能夠逐刀（dāo）減少（shǎo）背吃刀（dāo）量，使切削過程中每（měi）一刀的實際負荷大致（zhì）接近，有利於保證螺紋加工質量。

    （7）其他設（shè）置：主要是螺紋（wén）頭數及切（qiē）削參數的設置。默認螺紋為單頭螺紋，如果是雙（shuāng）頭螺紋，可在“螺紋頭數”中修改。切削參數設計時（shí）要注意主軸轉（zhuǎn）速和刀具進給的關係，特別是加工的螺紋導程較大時，應適當降低主軸（zhóu）轉速，避免因主軸轉速過高而導致的刀具進給速度過快，從而影響到加工質量（liàng）。以上是UG NX8.5 中創建螺（luó）紋加工操作時（shí）與螺紋線有關（guān）的主要參數（shù）的意義及（jí）設置方法，設置完成後再添加非切削移（yí）動參數（shù）、主軸轉速等輔助（zhù）參數（shù），單擊“生成（chéng）軌跡”可形成螺紋加工的（de）刀具軌跡，並可在UG 中仿（fǎng）真加工過程。如圖3 為根據上述的設置完成的（de）外螺紋加工結果（guǒ）實例。

     圖3 螺紋加工軌跡及（jí）仿真加工結果（guǒ）

      3 結（jié）束語

      螺紋零件（jiàn）的建模（mó）是自動編程（chéng）的基礎，在UG8.5 數控車削中為了使螺紋參數與標準螺紋更相（xiàng）近，建模時盡量選擇符（fú）號螺紋，並在加工操作的創（chuàng）建中嚴格按照各參數的意義進行設置。用UG 數控車（chē）床自動編程生成的（de）螺紋加工程序中螺紋加工用基本指令完（wán）成（chéng），代替了手工編寫基本指令（lìng）的繁瑣過程，如果（guǒ）用於加（jiā）工（gōng）錐螺紋（wén），隻須正確建模並按照上（shàng）述要（yào）點進行恰當的設置，就可以自動生成加工程序，省去了許多繁雜（zá）的（de）計算。