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        摘 要: 針對(duì)梯形螺紋的加工問題，研究數(shù)控程序編制方法。首先，基于 Edgecam 軟件提出了螺紋加工的編程思路，而后，論述了加工工藝設(shè)計(jì)和程序編制等關(guān)鍵技術(shù)，利用 PCI 和 CODE 等二次開發(fā)語言編制了后置處理器程序，最后以某零件的梯形螺紋加工實(shí)例測(cè)試了方法的有效性，實(shí)現(xiàn)了螺紋制造的智能化和快速化，為其他智能編程提供了借鑒。
 
       關(guān)鍵詞: 梯形螺紋加工; 數(shù)控編程; Edgecam; PCI; CODE
 
       螺紋是機(jī)械零件的典型結(jié)構(gòu)，牙型有三角形、矩形、梯形和圓弧形等。常見的普通三角形螺紋牙型角是 60°，可在數(shù)控車床上加工，加工程序由自動(dòng)化的 CAM 編程軟件編制; 梯形螺紋主要用在調(diào)節(jié)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上，精度高，但加工困難。現(xiàn)今的 CAM編程軟件無梯形螺紋自動(dòng)編程功能，通常需要手工計(jì)算或利用計(jì)算機(jī)逐次構(gòu)造分析數(shù)據(jù)點(diǎn)，而后手工
程序代碼編寫，或利用宏變量編程，程序編制繁瑣且易錯(cuò)。
 
       Edgecam 是由 Vero 公司開發(fā)的智能數(shù)控車銑加工編程系統(tǒng) ［1 － 2］，客戶使用量居于獨(dú)立 CAM 系統(tǒng)前列，具有完備的客戶二次定制開發(fā)功能，可利用 JVASCＲIPT、VB、VC + + 和 C#等語言開發(fā)復(fù)雜的交互界面，可基于工藝模型進(jìn)行非交互自動(dòng)制造特征識(shí)別和構(gòu)建并進(jìn)行加工，能夠定制復(fù)雜機(jī)床的后置處理系統(tǒng)，特別適合開發(fā)定制的自動(dòng)化數(shù)控編程系統(tǒng)。
 
       1 、關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)現(xiàn)方法
 
       1. 1 工藝設(shè)計(jì)
 
       梯形螺紋的軸剖面為等腰梯形，具有左旋和右旋、內(nèi)螺紋和外螺紋、公制和英制、單線和多線等多種結(jié)構(gòu)形式。
 
      典型加工工藝方法如圖 1 所示［3］，其中 b 和 c為粗加工方式; a 和 d 方法本質(zhì)相同，區(qū)別在于刀具寬度不同，a 法每層螺紋循環(huán)路線有 2 個(gè)切削起點(diǎn)，切削 2 次; d 法每層螺紋循環(huán)路線有多個(gè)切削起點(diǎn)，切削多次。
 
     系統(tǒng)采用混合層切法加工，切削軌跡同螺紋的外徑方向平行，向?qū)嶓w入體方向一層層加工。采用的車刀為梯形成形車刀，螺紋的牙槽兩側(cè)表面最終由 2 個(gè)副切削刃成形，即副切削刃的主偏角和副偏角與牙型角度匹配。
 

              
                              圖1 典型異型螺紋
 
     1. 2 程序編制
 
    在數(shù) 控 NC 程 序 中，螺紋切削代碼主要有G32、G92 和 G76 等 3 種形式。螺紋的切削路線通常采用封閉循環(huán)方式，而 G32 指令為單一指令，需要在每個(gè)指令前增加一條 G00 進(jìn)刀指令，在每個(gè)指令后增加 1 條 G01 和 1 條 G00 退刀指令，代碼復(fù)雜; G90 為單一循環(huán)指令，前述 4 條加工路線由1 條指令實(shí)現(xiàn)，加工完成后刀具回到循環(huán)起點(diǎn)，準(zhǔn)備下一次加工; G76 為復(fù)合循環(huán)指令，由 2 個(gè)程序段組成，采用徑向斜進(jìn)層切循環(huán)，利用輸入的程序指令參數(shù)自動(dòng)計(jì)算路線，代碼精簡(jiǎn)，但不適合混合層切，故梯形螺紋編程時(shí)采用 G92 代碼。在 Edgecam下的梯形螺紋編程流程如圖 2 所示，系統(tǒng)盡可能利用原來的三角螺紋定義功能，局部改造后輸出梯形螺紋加工程序。功能開發(fā)完成后能夠與原來的正常三角螺紋和其他 CAM 定義功能無縫集成，一個(gè)工序定義中既可以加工正常螺紋，也可以加工梯形螺紋。另外，其他針對(duì)工序的平移、旋轉(zhuǎn)、移動(dòng)和比例等變換操作依舊適用。

   在梯形螺紋輸入層切參數(shù)模塊的同時(shí)，打開梯形螺紋加工開關(guān)，如圖 3 所示。輸入的參數(shù)有: 螺紋槽底寬度 CK，螺紋車刀的頂面寬度 DK，螺紋 Z向的進(jìn)刀 ZJJ。輸入后需要自動(dòng)檢查數(shù)據(jù)的合理性，要求 CK≥DK，( DK － 2r － ε) ≤ZJJ，ε 為刀具間距余量; 當(dāng) CK = DK 時(shí)，ZJJ = 0。
  
  

                 
      
                 圖 2 梯形螺紋編程功能流程
  
  

                 
  
                     圖 3 梯形螺紋加工層切參數(shù)

    利用二次開發(fā) PCI( Program Command Interface)語言和 VB. net 語言編寫程序?qū)崿F(xiàn)梯形螺紋的輸入層切參數(shù)定義，打開后置處理的螺紋 生成開關(guān)，形成 CAM 操作定義，程序編制后的工序?yàn)g覽器如圖 4 所示。
  
  

               
  
                          圖 4 梯形螺紋編程后工序?yàn)g覽器
     
    CAM 層切參數(shù)定義后，可以在工序視圖中雙擊具體的梯形螺紋開工序圖標(biāo)更改定義的參數(shù)值。參數(shù)更改應(yīng)嚴(yán)格按照文字的順序和使用規(guī)則，如果格式錯(cuò)誤將不能產(chǎn)生正確的 NC 程序。
 
    1. 3 后置處理
  
    Edgecam 不經(jīng)過生成類似 APT 語言的前置刀位文件后再生成具體數(shù)控機(jī)床使用的 NC 程序的典型流程，而是利用 CAM 操作調(diào)用機(jī)床后置處理器 TCP 接口文件直接生成 NC 程序。機(jī)床接口TCP 文件可以利用代碼向?qū)?CodeWizard 程序輔助生成，在 CodeWizard 中采用菜單交互式選擇方式，對(duì)機(jī)床總體參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，定制程序字的樣式，選擇具體的 NC 代碼樣式，定制代碼構(gòu)造器和輔助功能［4 － 5］。
 
    通用主流數(shù)控系統(tǒng)和典型機(jī)床的后置處理器系統(tǒng)直接選用即可。對(duì)于特殊系統(tǒng)機(jī)床需要選擇一個(gè)相近機(jī)床，選擇 FANUC 0i 系統(tǒng)的 CodeWizard用數(shù)據(jù) CGD 文件，而后交互定制，對(duì)于復(fù)雜的功能需要利用后置處理編譯器 CODE 語言編寫程序，而后內(nèi)嵌到代碼向?qū)?CodeWizard 中的代碼構(gòu)造器中，方可生成適合加工的 NC 程序［6］，具體定制算法如圖 5 所示。
 
     2 、應(yīng)用實(shí)例
 
     某零件的梯形螺紋如圖 6 所示，此零件先進(jìn)行除螺紋外的其他工序加工，最后車削加工端頭的螺紋。螺紋加工時(shí)，編程坐標(biāo)系設(shè)置在零件的右端面，切削外螺紋使用刀尖圓弧半徑為 0. 1 的 29°梯形外螺紋車刀，輸入層切參數(shù)值: 螺紋槽寬度 CK =268刀具寬度 DK = 1. 48，切削步距 ZJJ = 1. 2。
  
  

          
  
                       圖 5 后置定制算法
  
  

              
                           圖 6 典型梯形螺紋零件

     生成的 FANUC 系統(tǒng)機(jī)床所用的加工程序( 部分) 如圖 7 所示，利用 VEＲICUT 進(jìn)行仿真，其結(jié)果驗(yàn)證了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的正確性。經(jīng)過實(shí)際零件的切削加工，得到了合格的產(chǎn)品。
 
     3 、結(jié) 論
  
     基于 Edgecam 的梯形螺紋自動(dòng)編程技術(shù)研究了梯形螺紋的數(shù)控程序編制方法，重點(diǎn)論述了加工工藝設(shè)計(jì)、程序編制和后置處理等關(guān)鍵性問題［7］，完成了系統(tǒng)的開發(fā)并加工出了合格的產(chǎn)品，提高了梯形螺紋編程加工的效率，也為其他形式的異型螺紋的加工和其它產(chǎn)品的智能編程提供了借鑒作用。
  
  

            
                     圖 7 梯形螺紋程序( 部分)