一种基于数控系统的螺纹断屑加工方法及系统与流程

1.本发明涉及螺纹断屑加工技术领域，更具体地，涉及一种基于数控系统的螺纹断屑加工方法及系统。


背景技术：

2.数控加工过程中，尤其是塑性较好的金属材料车削过程中极易产生长条式带状切屑缠绕在刀具、工件以及机床部件上，从而严重影响刀具寿命、划伤已加工工件表面。并且随着自动化技术的不断发展，车床+桁架机械手或者机器人进行自动化上下料已成常态，而长条式带状切屑直接妨碍机械手的正常上下料，影响自动化生产。因此顺应当前发展形势，开发数控加工断屑技术极其重要，其中，常规加工断屑技术已十分成熟，而更加复杂的螺纹断屑加工技术还相对较少。
3.既要保证螺纹加工精度，不影响加工效率，还要实现螺纹加工断屑，一直以来螺纹断屑技术是实现高效自动化加工的难点，制约着车床自动化加工的发展。基于上述背景和现状，亟待开发一种高效、高精的螺纹断屑技术解决当前自动化生产的困境。


技术实现要素：

4.本发明针对现有技术中存在的螺纹断屑技术与高效自动化加工难以兼顾的技术问题。
5.本发明提供了一种基于数控系统的螺纹断屑加工方法，，包括以下步骤：
6.s1，根据实际加工需求设置螺纹断屑加工参数；
7.s2，计算出螺纹切削的起刀位置、每层切削深度以及进刀路径；
8.s3，循环启动数控系统后通过g代码调用螺纹断屑功能，设定x轴为切削深度方向、z轴为进刀路径，进行分层式螺纹切削实现螺纹断屑。
9.优选地，所述s1中螺纹断屑加工参数包括：
10.(1)螺纹加工目标位置；
11.(2)单层最大切屑深度，半径值，逐层递减，最小为0.1mm；
12.(3)螺纹牙深，半径值；
13.(4)螺纹导程；
14.(5)跳刀最大回退距离半径值，逐层递减；
15.(6)锥螺纹参数，起刀点的x轴坐标与螺纹终点的x轴坐标的半径差；
16.(7)螺纹退尾方式、退尾角度、退尾距离。
17.优选地，所述螺纹断屑加工方法适用于直螺纹加工断屑及锥螺纹加工断屑。
18.优选地，所述s3具体包括：通过改变x轴方向的进退刀进行逐层切削，每层切深递减，形成层间“空刀”和切屑“应力脆点”实现螺纹断屑。
19.优选地，所述s2中起刀位置的计算方法如下：
20.x+2d-2e
21.其中，x为螺纹牙底深度、d为螺纹牙深度、e为单层最大切削深度。
22.优选地，所述s2中每层切削深度计算方法如下：
[0023][0024]
其中，ei为第i层切削深度，e0为单层最大切削深度半径值，n为进刀次数。
[0025]
优选地，所述s2中每层切削过程包含两个动作：
[0026]
进刀次数n为奇数时：
[0027]
当x轴方向波动2q，z增量变化为2f，螺距为f时的g代码为：
[0028]
g32 u[2q]w[2f]f[f]；
[0029]
g32 u[-2q]w[2f]f[f]；
[0030]
进刀次数n为偶数时：
[0031]
当x轴方向波动q，z增量变化为f，螺距为f时的g代码为：
[0032]
g32 u[q]w[f]f[f]；
[0033]
g32 u[-q]w[f]f[f]。
[0034]
优选地，所述s3具体包括：
[0035]
采用g1084指令调用配套的螺纹断屑固定循环进行分层式螺纹断屑加工，指令为g1084 x_z_e_d_f_(q_)(i_)；
[0036]
其中，x为螺纹牙底深度；z为目标位置；e单层最大切削深度半径值，逐层递减，最小为0.1mm；d为螺纹牙深，半径值；f为导程；q为选填值，跳刀最大回退距离半径值，逐层递减；i为锥螺纹参数，起刀点x与螺纹终点x半径差,带符号一般为负值，单位mm。
[0037]
优选地，所述s3具体包括：
[0038]
当使用退尾时，将nc参数000349号(三角函数选择，0：弧度，1：角度)填1，此时系统内部三角函数以角度方式计算。
[0039]
本发明还提供了一种基于数控系统的螺纹断屑加工系统，所述系统用于实现如前所述的基于数控系统的螺纹断屑加工方法，包括：
[0040]
参数设置模块，用于根据实际加工需求设置螺纹断屑加工参数；
[0041]
刀具路径计算模块，用于计算出螺纹切削的起刀位置、每层切削深度以及进刀路径；
[0042]
加工模块，用于循环启动数控系统后通过g代码调用螺纹断屑功能，设定x轴为切削深度方向、z轴为进刀路径，进行分层式螺纹切削实现螺纹断屑。
[0043]
有益效果：本发明提供的一种基于数控系统的螺纹断屑加工方法及系统，其中方法包括：根据实际加工需求设置螺纹断屑加工参数；计算出螺纹切削的起刀位置、每层切削深度以及进刀路径；循环启动数控系统后通过g代码调用螺纹断屑功能，设定x轴为切削深度方向、z轴为进刀路径，进行分层式螺纹切削实现螺纹断屑。通过优化工艺与算法，改变x方向的进退刀进行逐层切削，每层切深递减，形成层间“空刀”和切屑“应力脆点”实现螺纹断屑。在实现螺纹断屑的同时不影响加工精度和加工效率，现场加工应用效果良好。
附图说明
[0044]
图1为本发明提供的一种基于数控系统的螺纹断屑加工方法路径示意图；
[0045]
图2为本发明提供的分层式螺纹断屑加工的动作示意图；
[0046]
图3为本发明提供的锥螺纹加工尺寸图；
[0047]
图4层间“空刀”示意图；
[0048]
图5为本发明提供的一种可能的电子设备的硬件结构示意图；
[0049]
图6为本发明提供的一种可能的计算机可读存储介质的硬件结构示意图。
具体实施方式
[0050]
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0051]
如图1至图4所示，本发明提供了一种基于数控系统的螺纹断屑加工方法，包括以下步骤：
[0052]
s1，根据实际加工需求设置螺纹断屑加工参数；具体设置螺纹断屑加工参数中需要明确如下关键信：
[0053]
(1)螺纹加工目标位置；
[0054]
(2)单层最大切屑深度，半径值，逐层递减，最小为0.1mm；
[0055]
(3)螺纹牙深，半径值；
[0056]
(4)螺纹导程；
[0057]
(5)跳刀最大回退距离半径值，逐层递减(选填)；
[0058]
(6)锥螺纹参数，起刀点x与螺纹终点x半径差；
[0059]
(7)螺纹退尾方式、退尾角度、退尾距离。
[0060]
s2，计算出螺纹切削的起刀位置、每层切削深度以及进刀路径；
[0061]
s3，循环启动数控系统后通过g代码调用螺纹断屑功能，设定x轴为切削深度方向、z轴为进刀路径，进行分层式螺纹切削实现螺纹断屑。
[0062]
其中，如图1所示，起刀位置受到螺纹牙底深度x、螺纹牙深度d、单层最大切削深度e影响，计算公式为x+2d-2e(直径编程x)，分层式螺纹断屑最大层深为e，每层层深为单位都为mm。其中，ei为第i层切削深度，e0为单层最大切削深度半径值，n为进刀次数。
[0063]
s2中每层切削过程包含两个动作：
[0064]
进刀次数n为奇数时；
[0065]
x方向波动2q，z增量变化为2f，螺距为f：
[0066]
g32 u[2q]w[2f]f[f]；
[0067]
g32 u[-2q]w[2f]f[f]。
[0068]
进刀次数n为偶数时；
[0069]
x方向波动q，z增量变化为f，螺距为f：
[0070]
g32 u[q]w[f]f[f]；
[0071]
g32 u[-q]w[f]f[f]。
[0072]
图2所示为锥螺纹示意图，锥度i应为起刀位置(b点)的x坐标到螺纹终点(e点)x坐标之差，带符号，图中为b点和e点的x差。c点为有效螺纹终点。e点为bc延长线与终点de的交点，de平行于x轴，即当无退尾时，ce两点重合。
[0073]
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0074]
本发明提供的一种基于数控系统的螺纹断屑加工方法，通过优化工艺与算法，改变x方向的进退刀进行逐层切削，每层切深递减，形成层间“空刀”和切屑“应力脆点”实现螺纹断屑。
[0075]
本发明实用性强，实现螺纹断屑的同时不影响加工精度和加工效率，现场加工应用效果良好。
[0076]
为了更加清晰的阐述本发明的目的、技术方案及优点，结合附图3及实施例，对本发明进行进一步详细说明。本实施案例的加工螺纹为zm60
×
2，工件尺寸见附图3。对该工件进行螺纹加工的g代码如下：
[0077][0078][0079]
螺纹断屑原理解析：
[0080]
原因1：分层式螺纹加工每层切深递减，由于层间距不同，会出现“空刀”；
[0081]
原因2：层间叠加车削，积削厚度不一致，出现应力“脆点”；
[0082]
2倍螺距变化时，影响螺纹断屑的主要是原因1，断削频率为4f；1倍螺距变化时，影响螺纹断屑的主要是原因2，断削频率为1f～2f。.
[0083]
因此，本发明中若要实现螺纹断削，必须要出现层间“空刀”，即单倍螺距深刀，与双倍螺距浅刀的切削深度值要交叉，此为必要条件。“空刀”对应原理图见附图4。
[0084]
螺纹断屑加工使用方法：：
[0085]
g1084指令调用(标准调用法)配套的螺纹断屑固定循环，即可使用g1084的形式进行分层式螺纹断屑加工。
[0086]
指令格式：g1084 x_z_e_d_f_(q_)(i_)
[0087]
各参数含义如下所示：
[0088][0089]
其中，各参数定义如下：
[0090]
(1)退尾受到三个用户宏参数影响：54019,54010,54011，解释参照上表；
[0091]
(2)跳刀回退量q可缺省，为7/12e，若为外螺纹且定义q，则跳刀回退距离可自定义；
[0092]
(3)起刀位置根据给定的x、d、e计算出来的；
[0093]
(4)使用退尾时，必须将000349号参数改为角度制。
[0094]
(5)e/d/q/i均为半径值。
[0095]
本发明实施例还提供了一种基于数控系统的螺纹断屑加工系统，所述系统用于实现如前所述的基于数控系统的螺纹断屑加工方法，包括：
[0096]
参数设置模块，用于根据实际加工需求设置螺纹断屑加工参数；
[0097]
刀具路径计算模块，用于计算出螺纹切削的起刀位置、每层切削深度以及进刀路径；
[0098]
加工模块，用于循环启动数控系统后通过g代码调用螺纹断屑功能，设定x轴为切削深度方向、z轴为进刀路径，进行分层式螺纹切削实现螺纹断屑。
[0099]
请参阅图5为本发明实施例提供的电子设备的实施例示意图。如图5所示，本发明实施例提了一种电子设备，包括存储器1310、处理器1320及存储在存储器1310上并可在处理器1320上运行的计算机程序1311，处理器1320执行计算机程序1311时实现以下步骤：s1，根据实际加工需求设置螺纹断屑加工参数；
[0100]
s2，计算出螺纹切削的起刀位置、每层切削深度以及进刀路径；
[0101]
s3，循环启动数控系统后通过g代码调用螺纹断屑功能，设定x轴为切削深度方向、z轴为进刀路径，进行分层式螺纹切削实现螺纹断屑。
[0102]
请参阅图6为本发明提供的一种计算机可读存储介质的实施例示意图。如图6所示，本实施例提供了一种计算机可读存储介质1400，其上存储有计算机程序1411，该计算机程序1411被处理器执行时实现如下步骤：s1，根据实际加工需求设置螺纹断屑加工参数；
[0103]
s2，计算出螺纹切削的起刀位置、每层切削深度以及进刀路径；
[0104]
s3，循环启动数控系统后通过g代码调用螺纹断屑功能，设定x轴为切削深度方向、z轴为进刀路径，进行分层式螺纹切削实现螺纹断屑。
[0105]
需要说明的是，在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
[0106]
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0107]
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式计算机或者其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0108]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0109]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0110]
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
[0111]
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

技术特征：
1.一种基于数控系统的螺纹断屑加工方法，其特征在于，包括以下步骤：s1，根据实际加工需求设置螺纹断屑加工参数；s2，计算出螺纹切削的起刀位置、每层切削深度以及进刀路径；s3，循环启动数控系统后通过g代码调用螺纹断屑功能，设定x轴为切削深度方向、z轴为进刀路径，进行分层式螺纹切削实现螺纹断屑。2.根据权利要求1所述的基于数控系统的螺纹断屑加工方法，其特征在于，所述s1中螺纹断屑加工参数包括：(1)螺纹加工目标位置；(2)单层最大切屑深度，半径值，逐层递减，最小为0.1mm；(3)螺纹牙深，半径值；(4)螺纹导程；(5)跳刀最大回退距离半径值，逐层递减；(6)锥螺纹参数，起刀点的x轴坐标与螺纹终点的x轴坐标的半径差；(7)螺纹退尾方式、退尾角度、退尾距离。3.根据权利要求1所述的基于数控系统的螺纹断屑加工方法，其特征在于，所述螺纹断屑加工方法适用于直螺纹加工断屑及锥螺纹加工断屑。4.根据权利要求1所述的基于数控系统的螺纹断屑加工方法，其特征在于，所述s3具体包括：通过改变x轴方向的进退刀进行逐层切削，每层切深递减，形成层间“空刀”和切屑“应力脆点”实现螺纹断屑。5.根据权利要求1所述的基于数控系统的螺纹断屑加工方法，其特征在于，所述s2中起刀位置的计算方法如下：x+2d-2e其中，x为螺纹牙底深度、d为螺纹牙深度、e为单层最大切削深度。6.根据权利要求1所述的基于数控系统的螺纹断屑加工方法，其特征在于，所述s2中每层切削深度计算方法如下：其中，e
i
为第i层切削深度，e0为单层最大切削深度半径值，n为进刀次数。7.根据权利要求6所述的基于数控系统的螺纹断屑加工方法，其特征在于，所述s2中每层切削过程包含两个动作：当进刀次数n为奇数时：则当x轴方向波动2q，z轴方向增量变化为2f，螺距为f时的g代码为：g32 u[2q]w[2f]f[f]；g32 u[-2q]w[2f]f[f]；当进刀次数n为偶数时：则当x轴方向波动q，z轴方向增量变化为f，螺距为f时的g代码为：g32 u[q]w[f]f[f]；g32 u[-q]w[f]f[f]。
8.根据权利要求1所述的基于数控系统的螺纹断屑加工方法，其特征在于，所述s3具体包括：采用g1084指令调用配套的螺纹断屑固定循环进行分层式螺纹断屑加工，指令为g1084 x_z_e_d_f_(q_)(i_)；其中，x为螺纹牙底深度；z为目标位置；e单层最大切削深度半径值，逐层递减，最小为0.1mm；d为螺纹牙深，半径值；f为导程；q为选填值，跳刀最大回退距离半径值，逐层递减；i为锥螺纹参数，起刀点x与螺纹终点x半径差,带符号一般为负值，单位mm。9.根据权利要求1所述的基于数控系统的螺纹断屑加工方法，其特征在于，所述s3具体包括：当使用退尾时，修改数控系统的参数，使得此时系统内部三角函数以角度方式计算。10.一种基于数控系统的螺纹断屑加工系统，其特征在于，所述系统用于实现如权利要求1-9任一项所述的基于数控系统的螺纹断屑加工方法，包括：参数设置模块，用于根据实际加工需求设置螺纹断屑加工参数；刀具路径计算模块，用于计算出螺纹切削的起刀位置、每层切削深度以及进刀路径；加工模块，用于循环启动数控系统后通过g代码调用螺纹断屑功能，设定x轴为切削深度方向、z轴为进刀路径，进行分层式螺纹切削实现螺纹断屑。

技术总结
本发明属于螺纹断屑加工技术领域，具体提供了一种基于数控系统的螺纹断屑加工方法及系统，其中方法包括：根据实际加工需求设置螺纹断屑加工参数；计算出螺纹切削的起刀位置、每层切削深度以及进刀路径；循环启动数控系统后通过G代码调用螺纹断屑功能，设定X轴为切削深度方向、Z轴为进刀路径，进行分层式螺纹切削实现螺纹断屑。通过优化工艺与算法，改变X方向的进退刀进行逐层切削，每层切深递减，形成层间“空刀”和切屑“应力脆点”实现螺纹断屑。在实现螺纹断屑的同时不影响加工精度和加工效率，现场加工应用效果良好。现场加工应用效果良好。现场加工应用效果良好。


技术研发人员：贾衡 陆佳 王志远 王增然 张凯洋 商子瑜 程膺豪
受保护的技术使用者：武汉华中数控股份有限公司
技术研发日：2023.05.05
技术公布日：2023/8/14