摘 要: 針對梯形螺紋的加工問題，研究數控程序編制方法。首先，基于 Edgecam 軟件提出了螺紋加工的編程思路，而后，論述了加工工藝設計和程序編制等關鍵技術，利用 PCI 和 CODE 等二次開發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例測試了方法的有效性，實現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。
關鍵詞: 梯形螺紋加工; 數控編程; Edgecam; PCI; CODE
螺紋是機械零件的典型結構，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°，可在數控車床上加工，加工程序由自動化的 CAM 編程軟件編制; 梯形螺紋主要用在調節傳動機構上，精度高，但加工困難。現今的 CAM編程軟件無梯形螺紋自動編程功能，通常需要手工計算或利用計算機逐次構造分析數據點，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。
Edgecam 是由 Vero 公司開發的智能數控車銑加工編程系統 ［1 － 2］，客戶使用量居于獨立 CAM 系統前列，具有完備的客戶二次定制開發功能，可利用 JVASCＲIPT、VB、VC + + 和 C#等語言開發復雜的交互界面，可基于工藝模型進行非交互自動制造特征識別和構建并進行加工，能夠定制復雜機床的后置處理系統，特別適合開發定制的自動化數控編程系統。
1 、關鍵技術及實現方法
1. 1 工藝設計
梯形螺紋的軸剖面為等腰梯形，具有左旋和右旋、內螺紋和外螺紋、公制和英制、單線和多線等多種結構形式。
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 方法本質相同，區別在于刀具寬度不同，a 法每層螺紋循環路線有 2 個切削起點，切削 2 次; d 法每層螺紋循環路線有多個切削起點，切削多次。
系統采用混合層切法加工，切削軌跡同螺紋的外徑方向平行，向實體入體方向一層層加工。采用的車刀為梯形成形車刀，螺紋的牙槽兩側表面最終由 2 個副切削刃成形，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 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方式，而 G32 指令為單一指令，需要在每個指令前增加一條 G00 進刀指令，在每個指令后增加 1 條 G01 和 1 條 G00 退刀指令，代碼復雜; G90 為單一循環指令，前述 4 條加工路線由1 條指令實現，加工完成后刀具回到循環起點，準備下一次加工; G76 為復合循環指令，由 2 個程序段組成，采用徑向斜進層切循環，利用輸入的程序指令參數自動計算路線，代碼精簡，但不適合混合層切，故梯形螺紋編程時采用 G92 代碼。在 Edgecam下的梯形螺紋編程流程如圖 2 所示，系統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，其他針對工序的平移、旋轉、移動和比例等變換操作依舊適用。
在梯形螺紋輸入層切參數模塊的同時，打開梯形螺紋加工開關，如圖 3 所示。輸入的參數有: 螺紋槽底寬度 CK，螺紋車刀的頂面寬度 DK，螺紋 Z向的進刀 ZJJ。輸入后需要自動檢查數據的合理性，要求 CK≥DK，( DK － 2r － ε) ≤ZJJ，ε 為刀具間距余量; 當 CK = DK 時，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
利用二次開發 PCI( Program Command Interface)語言和 VB. net 語言編寫程序實現梯形螺紋的輸入層切參數定義，打開后置處理的螺紋 生成開關，形成 CAM 操作定義，程序編制后的工序瀏覽器如圖 4 所示。
圖 4 梯形螺紋編程后工序瀏覽器
CAM 層切參數定義后，可以在工序視圖中雙擊具體的梯形螺紋開工序圖標更改定義的參數值。參數更改應嚴格按照文字的順序和使用規則，如果格式錯誤將不能產生正確的 NC 程序。
1. 3 后置處理
Edgecam 不經過生成類似 APT 語言的前置刀位文件后再生成具體數控機床使用的 NC 程序的典型流程，而是利用 CAM 操作調用機床后置處理器 TCP 接口文件直接生成 NC 程序。機床接口TCP 文件可以利用代碼向導 CodeWizard 程序輔助生成，在 CodeWizard 中采用菜單交互式選擇方式，對機床總體參數進行設置，定制程序字的樣式，選擇具體的 NC 代碼樣式，定制代碼構造器和輔助功能［4 － 5］。
通用主流數控系統和典型機床的后置處理器系統直接選用即可。對于特殊系統機床需要選擇一個相近機床，選擇 FANUC 0i 系統的 CodeWizard用數據 CGD 文件，而后交互定制，對于復雜的功能需要利用后置處理編譯器 CODE 語言編寫程序，而后內嵌到代碼向導 CodeWizard 中的代碼構造器中，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 、應用實例
某零件的梯形螺紋如圖 6 所示，此零件先進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，編程坐標系設置在零件的右端面，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 系統機床所用的加工程序( 部分) 如圖 7 所示，利用 VEＲICUT 進行仿真，其結果驗證了系統設計的正確性。經過實際零件的切削加工，得到了合格的產品。
3 、結 論
基于 Edgecam 的梯形螺紋自動編程技術研究了梯形螺紋的數控程序編制方法，重點論述了加工工藝設計、程序編制和后置處理等關鍵性問題［7］，完成了系統的開發并加工出了合格的產品，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品的智能編程提供了借鑒作用。
圖 7 梯形螺紋程序( 部分)
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