圓周曲面上螺旋線的加工

一、使用螺紋車刀，按照傳統的螺紋車削指令（G32）加工，並使用宏程序控制螺旋線按照多個單螺距的直線（斜線）螺紋車削方式進行曲面上螺旋線的擬合。

此種方法在網上有很多網友們寫了相關的論文，但是此種方法所擬合的螺旋線誤差其實比較大，特別在複雜公式曲線控制的曲面上誤差更大，而這種方法的減少誤差的方法一般都會想到的是細化每一次的螺紋車削距離（0.5P或者0.1P），那麼是否可以考慮使用宏程序來進行多個微小距離的車螺紋插補方式來擬合？答案是理論上可行。但實際加工會出現震蕩。因為數控系統在執行G32指令時，每完成一次切削完成的都要經過開始、加速、保持速度到停止的過程，那麼每一次相互銜接都會出現一次的震蕩，特別是微小距離的移動和龐大數據需要系統去計算會遏制住進給的理論速度。（當然如果未來的數控系統夠強大，應該是可以這麼操作的）

二、使用成型刀，通過螺紋車削指令（G32）定位，使用每轉進給（G99）為一個螺距進行「走輪廓」的切削方式進行螺旋線加工。

1.我們都知道，常規的加工方法中，不管是直線和圓弧插補，數控系統都沒有指定確定的起始角度（絕對位置編碼器的功能），然而在加工螺紋的時候，每次的進給都有固定的起始角度，才能保證螺紋不會亂牙。

2.但是螺紋加工在數控系統中只能在直線，而不能走圓弧和曲線

3.全國數控大賽中曾經出現類似的圓弧面上的螺旋線，本題意在將類似的題型做一個簡單的介紹，當然下文的介紹只是其中的一種方法，旨在說明使用螺紋車削指令（G32）定位並用「走輪廓」的切削方式進行螺旋線加工。

(1)先使用G32進行虛擬螺紋車削(確保之後的加工有同樣的起始角度而不亂牙)

(2)緊接著以同樣的進給速度進行走輪廓加工

(3)使用宏程序偏置原坐標系生成局部坐標系控制切削深度（讀者可自行使用其他方法，比如直接調用刀補變數並在程序中循環控制，或者使用宏程序控制等）

（註：使用這種方法的前提應該保證機床系統能擁有局部坐標系的功能，且機床的伺服驅動及各軸應平穩（影響螺線誤差），一般半閉環系統均可滿足）

程序如下：（在此之前，應該加工出曲面）

O0001

T0101

M03 S400

M08

#1=0.1

N10 G51 U#1 --------偏置原坐標系生成局部坐標系，使得每次加工切削深度0.1

G00 X30 Z10

G32 X30 Z5 F6 --------G32進行虛擬螺紋車削，確保之後走輪廓有同樣的起始角度而不亂牙

G99 G01 X30 Z-20 F6--------走輪廓

G02 X45 Z-40 R18.75 F6--------走輪廓

G00 X50

G00 Z10

#1=#1-0.1

G51 X0 Z0--------取消局部坐標系，還原工件坐標系

IF[#1GE-1]GOTO10--------切削深度控制為1

G00 X100

G00 Z100

M30

同樣的，如果曲線是橢圓，雙曲線，拋物線，正弦曲線等公式曲線的迴轉曲面，依然使用同樣的方法，在走輪廓部分可以使用宏程序來完成，或者可以使用CAXA軟體完成走輪廓的程序生成（這樣的程序更加容易執行，不用數控系統重複循環和計算）。

如果沒有成型刀具，那麼可以參考下一種方法來實現。

三、公式曲線控制螺旋線截面的車削方式

分析放大圖

1.一般如果遇到直線的螺旋槽，一般首先考慮到的方法為使用成型刀具使用G32等螺紋切削指令進行切削，但是該題目為正弦曲線，如果使用成型刀具，那麼必須使用包含整個周期的輪廓為的刀具，即長度為6.28的刀口，如此大的切削量估計很難有機床及刀具能滿足；

2.那麼第二種方法就是圓頭刀具通過細化步距，多次車削的方式來實現；

3.使用圓頭刀具切削的時候，如果直接按照輪廓進行編程，就會出現嚴重的過切，即便是使用刀尖對刀的方式也同樣出現過切；

4.為了避免過切，就必須計算出刀具在每一點應該偏移的距離，偏移必須滿足的是圓頭刀與輪廓線相切

5.思路：A點通過偏移（m，n）來到0點；

1.正選函數的倒數為餘弦函數，通過圖樣及幾何分析可得，其中#10為刀尖點位置對應的角度值（下文有解說），r為刀具半徑取0.4，

故：m=0.4*SQRT[1/[COS#10*COS#10+1]]

n=0.4*SQRT[1/[COS#10*COS#10+1]]*COS#10

註：m值為半徑變數值，使用的時候應該乘以2變成直徑值

放大圖

（在此之前，可使用螺紋刀進行常規的粗加工）

O0002

T0101

S400 M03

#1=4.71---------切削起始角度是從「3/2π」，即4.71弧度，同時表達Z軸坐標值

N10 #10=#1*180/3.14---------#1弧度變成角度值

#2=31+2*SIN#10---------31為中徑直徑，而2*SIN#10是刀尖沿著中徑波動的直徑值

#3=10+#1---------將起始點離開工件零點10毫米（可以是適當改變）

#4=#2+2*0.4*SQRT[1/[COS#10*COS#10+1]] --------- A點經過偏移來到O點的X值#5=#3-0.4*SQRT[1/[COS#10*COS#10+1]]*COS#10 --------- A點經過偏移來到O點的Z值

G00 X#4 Z#5

G32 X#4 Z-32 F6.28---------螺旋線的周期為2π，即6.28

G00 X40

G00 Z15

#1=#1-0.1---------每次將Z軸坐標值減少0.1進行加工

IF[#1GE-1.57]GOTO10 ---------#1從4.71逐漸遞減到-1.57，完成一個周期的循環切削

G00 X100

G00 Z100

M30

%

宏程序參數說明：

#1：切削起始角度是從「3/2π」，即4.71弧度

#2：A點的X值

#3：A點的Z值

#4：A點經過偏移來到O點的X值

#5：A點經過偏移來到O點的Z值

#10：#1弧度變成角度值

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