Цикл нарезания резьбы G76: расчет P, Q и R для наружной резьбы M24×2
На примере метрической резьбы M24×2 объясняется двухкадровый формат многопроходного цикла резьбонарезания G76: расчет внутреннего диаметра и глубины резьбы, связь между глубиной первого прохода и числом проходов, зазор начального положения и построение траектории.
Почему резьбу нарезают циклом
Резьба получается, когда инструмент точно синхронизирован с вращением шпинделя и за каждый оборот перемещается по Z на один ход резьбы. Резьбу глубиной более 1 mm нельзя нарезать за один проход, поэтому нужно многократно следовать по одной винтовой линии, каждый раз немного углубляясь. Для прямой записи каждого прохода с G32 нужно четыре кадра на проход (подвод, резание, отвод, возврат), и программа разрастается до десятков строк.
G76 выполняет весь процесс всего по двум кадрам. С каждым проходом она уменьшает врезание, сохраняя постоянной площадь среза, и подает инструмент наклонно вдоль одной стороны профиля, чтобы нагружалась только одна сторона режущей кромки.
Расчёт внутреннего диаметра и глубины резьбы
На практике глубину (глубину обработки) наружной крупной метрической резьбы ISO обычно рассчитывают как 0.6134 × шаг. При шаге 2 mm: 0.6134 × 2 = 1.2268, после округления 1.227 mm. Это значение радиуса, поэтому внутренний диаметр равен 24 − 2 × 1.227 = 21.546 mm.
Окончательный внутренний диаметр обычно корректируют после пробного прохода с учетом геометрии вершины инструмента, класса допуска и сопрягаемой детали. Указанное значение служит отправной точкой, после чего посадку регулируют коррекцией износа по результатам измерения калибром.
| Параметр | Расчет | Значение для M24×2 |
|---|---|---|
| Глубина резьбы h | 0.6134 × P | 1.227 mm (радиус) |
| Внутренний диаметр | Наружный диаметр − 2h | Ø21.546 |
| P второго кадра G76 | h как целое число в единицах 0.001 mm | P1227 |
| X второго кадра G76 | Внутренний диаметр | X21.546 |
Первый кадр: чистовые проходы, фаска, угол и минимальная глубина резания
P020060объединяет три двузначных числа.02означает два повторных чистовых прохода на конечной глубине,00— отсутствие фаски в конце резьбы, а60— угол вершины инструмента 60°.Q100— минимальная глубина резания 0.1 mm (радиус, в единицах 0.001 mm). По мере увеличения глубины расчетное врезание становится очень малым; это значение не дает ему уменьшаться дальше и предотвращает простое трение инструмента о заготовку.R0.05— чистовой припуск. Черновые проходы останавливаются, оставляя этот припуск, а заключительные чистовые проходы снимают его.
Второй кадр: конечная точка, глубина, глубина первого прохода и ход резьбы
X21.546 Z-25. задают внутренний диаметр и положение Z конечной точки резьбы, P1227 — глубину резьбы, Q350 — глубину первого прохода 0.35 mm, а F2.0 — ход резьбы (для однозаходной резьбы равен шагу). Для конической резьбы здесь добавляется R, задающая разность радиусов начала и конца.
В методе FANUC суммарная глубина n-го прохода растет примерно как глубина первого прохода × √n. При первой глубине 0.35 mm она достигает 0.35 после прохода 1, около 0.49 после прохода 2, около 0.61 после прохода 3, 0.70 после прохода 4 и так далее, поэтому площадь поперечного сечения, снимаемая за проход, остается почти одинаковой. Для глубины 1.227 mm нужно примерно (1.227 / 0.35)² ≈ 12 проходов; фактическое число затем определяют предел минимальной глубины и чистовые повторы.
Пример траектории
На приведенном ниже чертеже близко расположенные горизонтальные линии — проходы резьбонарезания, а соединяющие их быстрые движения — отводы и возвраты. Видно, как с увеличением глубины интервалы между проходами уменьшаются.
Наружная резьба M24×2, длина резьбы 25 mm, два чистовых прохода
O2006
T0707
G21 G90 G18 G99
G97 S800 M03
G00 X28. Z6.
G76 P020060 Q100 R0.05
G76 X21.546 Z-25. P1227 Q350 F2.0
G00 X100. Z100.
M30На рисунке выше показан результат анализа этой программы в CNC Path Analyzer (быстрый ход 45 сегментов, нарезание резьбы 11 сегментов).
Почему начальное положение располагают перед резьбой
Пример начинается с Z6., на три хода впереди торца (Z0), где начинается резьба. Во время разгона сразу после запуска синхронная со шпинделем подача еще не обеспечивает точный ход, поэтому оставляют зазор, чтобы этот участок закончился вне заготовки. Если начальная точка слишком близка, шаг первых ниток искажается и калибр не навинчивается. Начальная X, X28., также должна находиться заметно выше наружного диаметра Ø24, чтобы отводы и возвраты не касались резьбы.
Правило √n в таблице глубин по проходам
Расчет суммарной глубины 0.35 × √n при первой глубине 0.35 mm дает следующие результаты. Суммарная глубина продолжает расти, но дополнительный съем в каждом проходе уменьшается. Профиль резьбы треугольный, поэтому с углублением инструмента растет ширина контакта кромки; для сохранения сходной площади среза за проход врезание нужно уменьшать.
| Проход n | Суммарная глубина (mm, радиус) | Врезание в этом проходе (mm) |
|---|---|---|
| 1 | 0.350 | 0.350 |
| 2 | 0.495 | 0.145 |
| 3 | 0.606 | 0.111 |
| 4 | 0.700 | 0.094 |
| 6 | 0.857 | Около 0.07 |
| 9 | 1.050 | Около 0.06 |
Распространенные проблемы резьбонарезания
| Признак | Что проверить |
|---|---|
| Резьба раздваивается | Не менялась ли частота вращения шпинделя между проходами (использование G96). Резьбу нарезают при постоянной частоте вращения с G97. |
| Калибр не навинчивается | Внутренний диаметр X, глубина резьбы P, коррекция износа инструмента |
| Неверный шаг только у первых ниток | Недостаточный начальный зазор по Z |
| Вершина инструмента быстро выкрашивается | Слишком большая глубина первого прохода Q или слишком малая минимальная глубина |
| Инструмент ударяется в уступ в конце резьбы | Конец резьбы Z, размер фаски и ширина канавки (поднутрения) |
Частые вопросы
Что изменится при использовании G92 вместо G76?
G92 один кадр соответствует одному проходу. Глубину резания нужно записывать для каждого прохода, поэтому строк больше, но глубину каждого прохода можно полностью контролировать; по этой причине G92 применяют для специальных резьб и тонких заготовок.