1概述   

      隨著數控技術的發展, 螺紋加工（gōng）從攻絲向銑螺紋方（fāng）向發展。銑螺紋有（yǒu）著攻絲不可比擬的優點: 螺紋（wén）精度和表麵粗糙度明顯優於攻絲（sī）; 加工範圍廣,一（yī）把刀可以加工（gōng）不同規格的螺紋, 節省了昂貴的專用刀具費用; 良好的排（pái）屑條件等。目（mù）前, 由於數（shù）控機床不附帶銑削錐螺紋的程序, 且銑削錐螺紋各路徑段的（de）空（kōng）間位置（zhì）和進（jìn）給速度控製的計算複雜, 從而限製了錐螺紋銑削工藝方法的應用。本（běn）文對內錐（zhuī）螺（luó）紋（wén）銑削路徑和各路徑的（de）速度進行了詳細分析, 為精煉程序及編（biān）製內銑削錐螺紋子程（chéng）序提供了依據。

      2 錐螺紋的切削（xuē）路徑分析

      銑錐螺紋有以下兩種切削路徑:

      ( 1) 從螺紋頂部向螺紋底（dǐ）部。此方式適用於排屑條件好的通孔, 其切削路徑是快速定位到螺紋孔中心; 快進到（dào）安全距（jù）離加（jiā）1/4 空間切入圓弧高度; 工進到1/4 空間切入圓（yuán）弧起點; 沿切（qiē）入圓弧工進到（dào）螺紋頂部大徑; 沿錐螺旋線加工到孔深; 沿1/4 空間切入圓弧切出; 快退（tuì）到孔中心; 返（fǎn）回到返回平麵。

      ( 2) 從螺紋底部（bù）向螺紋頂部。此方式適用於盲孔, 其切削路徑是快速定位到螺紋孔中心; 快進（jìn）到小端1/4 空間切入圓弧起始深度; 工進到底部1/4 空間切入圓弧（hú）起點; 沿切入（rù）圓弧工進到（dào）錐螺紋的底部大徑（jìng）; 沿（yán）錐螺旋（xuán）線加工（gōng）到安全距離; 沿1/4 空間切入圓弧切（qiē）出; 快退到孔（kǒng）中心; 返回到返回平麵。其中, 由於頂部和底部螺紋大徑、1/4 空間切入切出圓（yuán）弧（hú）段和錐螺旋線路徑段較複雜而（ér）需（xū）要分析。

      2.1 頂部和底部螺紋大（dà）徑的確定

      刀具中心軌跡見圖1。在加工錐螺紋時（shí）, 已知下列參數: 基麵上的螺紋大徑DIATH( 半徑RAD) 、基麵絕對坐（zuò）標BASP、螺距PIT、楔度TPM、安全距離SDIS( 工進開（kāi）始（shǐ）到基（jī）麵的距離) 、螺紋深度的絕對坐標DP( 或相對基麵的距離DPR) 。由於SDIS 到DP的距離不（bú）一定是螺距PIT 的整數倍（bèi）, 所以要先取整, 從而得到取整（zhěng）後的安全距離, 其參數關係如下:

      SDIS=SDIS+’[TRUNC(BASP+SDIS- DP) /PIT]+1+×PIT- ABS(BASP+SDIS- DP)

      式中:

      TRUNC—取整函數;

      ABS—取絕對值函數（shù）。

      這樣, 頂部切入切出點的螺紋（wén）大徑為:

      RADB=RAD+TPM×ABS(SDIS)

      底部切入（rù）切出點的螺紋大徑為:

      RADS=RAD- TPM×ABS(BASP- DP)

      2.2 1/4 空間（jiān）切向切入切出圓弧的（de）確（què）定（dìng）在切入工件時（shí）, 若采用垂直切入方式不但切削力陡升, 而且（qiě）會在切削表麵遺留（liú）刀痕, 影響工件表麵粗糙度; 采用圓弧切向切入切出工件會很好地解決（jué）這個（gè）問題。采用1/4 空間（jiān）切向切入切出圓弧, 所（suǒ）需要確定的是刀具中心沿空間（jiān）圓弧運動的起點和終點的X、Y、Z 坐標, 以及圓（yuán）弧半徑。

      按下列參（cān）數關係可得到頂部和底部刀具中心的切入切出（chū）空間圓弧的參數關係（xì）。頂部切入切出空間圓弧:

      圓弧半徑                  HRDB=(RADB-WR) / 2

      圓弧（hú）起點和終點的高度差

                           HH4B=PIT/4×(WR+HRDB) /RADB

      圓弧（hú）起點坐標                          X=CPA+RADB-WR- HRDB

                Y=CPO+HRDB

                Z=BASP+SDIS+HH4B

      圓弧終點坐（zuò）標                             X=CPA+RADB-WR

       Y=CPOB

      Z=BASP+SDIS

      底部切入切出（chū）空間（jiān）圓弧:

      圓（yuán）弧半徑                                 RDS=(RADS-WR) /2

      圓弧（hú）起（qǐ）點和終（zhōng）點（diǎn）的高度差

                                            HH4S=PIT/4×(WR+HRDS) /RADS

      圓弧起點坐標                        X=CPA+RADS-WR- HRDS

                                              Y=CPO+HRDS

 Z=DP- PIT/4×(WR+HRDS) /RADS

      圓弧終點坐標                          X=CPA+RADS-WR

             Y=CPO Z=DP

      2.3 錐螺旋線路徑段

      由於（yú）數控係統中不提供錐螺（luó）旋線的插補指令,因此錐螺（luó）旋線路徑段隻能由長度很小的直線或者圓弧來逼近。而（ér）在同等長度條件下（xià）, 直線逼（bī）近（jìn）的誤差較圓弧逼近的誤差（chà）大。如果（guǒ）在（zài）同等條件下達（dá）到工（gōng）件的精度要求, 直線逼近所需（xū）的直線段就會很多,在機床控製係統計算速度受限製的情況下, 機床運動有時會發生抖動。在此介紹的是采用空間圓弧逼近錐螺旋線的方法。

      在SINUMERIK 840D 中, 關於圓弧運動有一個指令叫中間點圓弧。它隻需指明圓弧終點及起點（diǎn）與終（zhōng）點之間的一個中間點（diǎn）, 而不需要通過I、J、K 等參數指明圓弧的圓（yuán）心位（wèi）置, 並且該指令可以實現（xiàn）空間（jiān）圓弧運動。

      隨著（zhe）刀具中心沿螺旋線運動, 刀具沿圓周經過一定的角度INIA。此時, 刀具中心距螺孔（kǒng）中心的距離RB、刀（dāo）具中心點的空間坐標X、Y、Z 均在變化, 其參數關係為:

      ( 1) 從螺紋頂部向螺紋底部

      RB=RADB-WR- ABS(PIT/360×INIA×TPM)

      X=CPA+RB×COS(INIA)

      Y=CPO+RB×SIN(INIA)

      Z=BASP+SDIS- ABS(PIT/360×INIA)

      ( 2) 從螺紋底（dǐ）部向螺紋頂（dǐng）部

      RS=RADS-WR+ABS(PIT/360×INIA×TPM)

      X=CPA+RS×COS(INIA)

      Y=CPO+RS×SIN(INIA)

      Z=DP+ABS(PIT/360×INIA)

      這（zhè）樣, 每取（qǔ）兩個點就可完（wán）成一個（gè）CIP 空間（jiān）圓弧。采用CIP 空（kōng）間（jiān）圓弧比直線更能提（tí）高逼近的精度, 有效地提高了螺紋的精度和質量。

      3 切削速度控製

      由於刀具中心軌跡的曲率半徑在（zài）不斷地變化,為保持刀具切削刃部（bù）的切削速度( FFR) 恒（héng）定, 刀具中（zhōng）心的進給速度應該隨之變化（huà）, 其參數關係為:

       式（shì）中:

      Ftc—刀具切削刃部的進給速度;

      Rtc—刀具中心軌（guǐ）跡的曲率半徑; WR—刀具半徑;

      FFR—給（gěi）定的（de）進給（gěi）速度。

      4 程序設計參考的因素

      設計程序時要（yào）考慮以下因素:

       ( 1) 程序的通用性。可將程序設計成可傳遞參數的通用子（zǐ）程序（xù）, 這樣（yàng）, 可（kě）以像調用標（biāo）準循環一（yī）樣調用;

      ( 2) 程序應根據給定（dìng）參數及上述參數關係自行（háng）求解螺紋頂（dǐng）部和底（dǐ）部大徑、各定（dìng）位（wèi）空間點、空（kōng）間切向切（qiē）入切出圓弧的（de）定位尺寸、各路徑段的進（jìn）給速度、根據給定參數可選擇從裏向外或從外向（xiàng）裏銑削;

      ( 3) 角（jiǎo）度INIA 的處理。順（shùn）時針銑削時INIA 是負向增加（jiā）, 即INIA=INIA- 角度增量; 逆時（shí）針銑削時INIA是（shì）正向增大, 即INIA=INIA+角度增量。

      5 結（jié）論

      通過對內錐螺紋在數控機床上銑削加工的各路（lù）徑段位置及速度參數關係的（de）分（fèn）析, 建立了銑削內錐螺紋的加工過程（chéng）參（cān）數化的（de）子程序, 該加工程序不僅適應各（gè）種規格（gé）的內錐螺紋的數控銑（xǐ）削加工, 而且解決了內錐螺（luó）紋在數控機床（chuáng）上加工的程序問題, 為普及內（nèi）錐（zhuī）螺紋的數控銑削加工提供先決條件。