用数控车床调用子程序加工大导程螺旋轴
    摘要:加工大导程螺旋轴有一定的技术难度，而导程越长，加工时需要多次进刀，程序的段数越多，程序就越长，而且在编写中容易出错。在数控车床的数控系统中均设有G32、G92和G76螺纹加工指令。用GSK980T系统的G92螺纹切削循环指令，调用子程序，低速车削大导程螺旋轴，并很好地保证了螺旋轴的尺寸精度和表面粗糙度，由于有循环指令的存在使得编程变得比较简单，合理的编制程序，既能够保证加工精度，又可缩短辅助时间，能充分发挥数控车床优势，提高生产效率，解决上述问题。
关键词：数控车床  大导程螺旋轴  调用子程序
　
引言：
随着我国高新技术的飞速发展，以及数控加工技术在机械制造业中的广泛应用，数控加工技术越来越被人所重视，它不仅能提高劳动生产效率、节省劳动力、提高产品质量，更主要的是可以完成在普通机床上无法完成的加工。因此说：“数控设备的多少已经成为一个地区、一个产
业是否发达的标志”。但是，随着设备的引进，数控操作人员如何挖掘设备的潜能，发挥其最大的效益，是用好设备的关键。
笔者曾经在2006年单位试制水泥化验仪器设备——自动连续取样器，在生产过程中需要加工一个导程为24mm的螺旋轴（图1）。加工大导程螺旋轴有一定的技术难度，而导程越长，加工时需要多次进刀，程序的段数越多，所以程序较长，而且在编写中容易出错。另一方面，在强力车削大导程螺旋轴时，有时会出现床鞍振动，轻者使加工表面产生振纹，重者断刀。由于加工难度大，主要技术要求是刀具的几何形状的正确性和加工工艺过程可靠性，现主要通过对刀具的受力情况来讨论编程问题及解决方法。
图1导程为24mm的螺旋轴
一、问题的产生及原因
在金属切削加工中，刀具材料的切削性能直接影响着生产效率、工件的加工精度和已加工表面质量、刀具消耗和加工成本。正确选择刀具材料是设计和选用刀具的重要内容之一，特别是对某些难加工材料的切削、刀具材料的选用显得尤为重要。
在研制过程中，我们曾经在卧式普通车床上进行切削。因考虑到导程较大，其牙型的特点，刀刃与工件接触面大，加工途中极易因工件与刀具间铁屑的挤压造成刃具损坏，加工时用硬质合金车刀并以很小的切削深度进给，但事实上这样并不能从根本上解决问题。高速车削时不能很好地保证螺杆的表面粗糙度，达不到加工的要求，低速车削时生产效率又很低，加工时间每件为7～8小时。
在卧式车床上的切削方法有左右切削法。但在数控车床上加工时，则上述切削方法不适宜，因为：①如果用左右切削法，则每车一刀都要重新定位一次，因此其程序的段数将相当多。同一条螺旋线上，相邻两牙在中径线上对应两点轴向的距离称为导程。线数n、导程P、导程
S之间的关系为：S=n·P =1·24=24mm 。导程越大，程序的段数越多，对于一个24mm导程的螺旋轴其程序段数就达数百段，既增加了辅助时间，又不能发挥数控车床应有的优势，加工时间每件为5.5小时。②如果用车直槽法或车阶梯槽法,则要多安装一把切槽刀,计算每次切削深度,最主要的是用切槽刀切削后,会在槽面留下切痕，影响表面粗糙度。车削加工过程中，由于工件和刀具之间的接触面大，会发生强烈的振动，当车床发生震动时，工件表面质量恶化，产生明显的表面振纹，工件的粗糙度增大，这时必须降低切削用量，使车床的工作效率大大降低。强烈振动时，会使车刀产生崩刃现象，使切削加工过程无法进行下去。由于振动，将使车床和刀具磨损加剧，从而缩短车床和刀具的使用寿命。
二、分析加工工艺，解决刀具和编程问题
本人经过多次反复试验和调试，最后的加工方法是在广州数控车床GSK980T上调用子程序低速车削大导程螺旋轴，并很好地保证了螺旋轴的尺寸精度和表面粗糙度，由于有循环指令的存在使得编程变得比较简单，能充分发挥数控车床优势，从而提高了生产效率。下面是刀具材料分析及刀具的选择：
1、常用的车刀材料分析
近代金属切削刀具材料从碳素工具钢、高速钢发展到今日的硬质合金、立方氮化硼等超硬刀具材料，使切削速度从每分钟几米飚升到千米乃至万米。随着数控机床和难加工材料的不断发展，刀具实有难以招架之势。要实现高速切削、干切削、硬切削必须有好的刀具材料。在影响金属切削发展的诸多因素中，刀具材料起着决定性作用。
目前常用的车刀材料有高速钢和硬质合金两大类：
（1）高速钢
高速钢是一种加入了较多的钨、钼、钒等合金元素的高合金工具钢。高速钢有很高的强度，抗弯强度为一般硬质合金的2-3倍：韧性也高，比硬质合金高几十倍。高速钢的硬度为63-69HRC，热处理变形小。更主要的优点是有较高的耐热性，在切削温度达550℃-600℃时，仍能保持高硬度。从而使切削速度比碳素工具钢和合金工具钢成倍提高，故得名“高速钢”。铬在钢中提高了淬透性，使小型刀具在空气中冷却就能淬硬，且能刃磨得锋利，故高速钢又有“风钢”或“锋钢”之称。
高速钢有较好的力学性能，可以承受较大的切削力（见表1-1），有良好的工艺性，特别适
合于制造各种小型及结构和开关复杂的刀具，如成形车刀、各种铣刀、钻头、拉刀、齿轮刀具和螺纹刀具等。
表1-1 各类刀具材料主要性能比较
m98调用子程序格式
种类
硬度
维持切削性能的最高温度（℃ ）
抗弯强度
abb(Mpa)
工艺性能
应用范围
高速工具钢
62-70HRC
(82-87HRA)
540-600
2450-3730
可冷热加工成形，工艺性能好，需热处理。磨削性好，但高钒类较差
用于各种刀具，特别是形状较复杂的刀具，如钻头、铣刀、拉刀、齿轮刀具、丝锥、板牙等
硬质合金
89-94 HRA
800-1000
883-1470
压制烧结后使用，不能冷热加工，多镶片使用，无需热处理
车刀刀头大部采用硬质合金，其它如铣刀、拉刀、滚刀、丝锥等亦可镶片或整体使用
（2）硬质合金
硬质合金不仅具有较高的耐磨性，而且韧性也较高(和超硬材料相比)，所以得到广泛的应用，展望未来，它仍然是应用最广泛的刀具材料。从历届机床工具博览会上可以看出，硬质合金可转位刀具几乎覆盖了所有的刀具品种。随着科学技术的发展和刀具技术的进步，硬质合金的性能得到很大改善：一是开发了提高韧性的1～2μm细颗粒硬质合金；二是开发了涂层硬质合金。与高速钢刀具相比，硬质合金涂层刀具的市场份额增长幅度更大，因为在高温和高速切削参数下，高强度更为重要。

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