跳到主要內容

車牙與攻牙

文章日期：2008-01-21 15:10




車牙



Fanuc控制器所車牙的NC碼計有G32、G92、G76三種，請參考http://tw.myblog.yahoo.com/cu01joe/article?mid=1526&prev=2128&next=1497&l=f&fid=18

公制螺紋的牙距皆是有限小數，所以F值很好給定，

但是若是遇到英制牙，英制牙的牙距通常有很多的小數點，或是不能整除…

舉例來說 : 錐度管螺紋PT1/8-28， 此"1/8"是指此螺紋的公稱直徑是1/8英吋， 而"28"則是指每一英吋(25.4mm)的軸長有28牙，故其牙距為：
1(英吋)/28 = 25.4(mm)/28=0.907142857142857142...(mm)，

切削加工所講的"轉速"有兩種說法：
一、米速(m/min)，或稱切削米速，英文代號是V，在物理學上言是線速度的一種，指的是每分鐘多少公尺，
二、轉速(rev/min)，代號是RPM，英文代號是N，那是每分鐘多少轉的意思，在物理學上言是角速度的一種，
V與N的換算公式是  V= 3.14*D*N/1000，(D是指旋轉之直徑)

車英制牙時如果用內定的G99 ，F值就是主軸轉速與刀座互鎖匹配，此時F之單位為mm/rev，不過如此一來，會有累積誤差，譬如F=0.907141....四捨五入後變F=0.907 那麼每車一牙就有0.00014的誤差，每10牙就有0.0014的誤差，依此類推…
車英制牙時如果用G98 ，F值是刀座自跑自的，與主軸無關，所以要自己算F，譬如主軸1000RPM，則F=0.907142857*1000=907.1428571，這時一樣會遇到四捨五入的問題，誤差還在…

差一條有時是無傷大雅，就看車牙的精密等級而定了，但若要精確車出這類具有無線小數之牙距，除了進給F需改採G98 每分鐘進給來車之外，對於S及F也應做牙數的倍數化設計才行，舉上面之例來說，一英吋28牙的螺紋，若隨便取一個S，例如採用S=500RPM來說，則 :
F = S*P = 500*0.9071428571428571... = 453.571428571428571428571... ，取F =454.571，這樣一來還是誤差很大，所以這S最好是採牙數的倍數，以每一英吋28牙為例子來說明，假設S採28的40倍來算，可得28*40=1120，即S採用1120 RPM，
而進給F = S*P = 1120*0.9071428571428571...=1016，如此一來，這F就不留小數存在，也就不會有捨去小數點的問題，而這1016的意思就是說車刀每分鐘移動1016mm，又因為我們以G97S1120來車，所以主軸每分鐘旋轉1120轉，也就是說工件每分鐘旋轉1120轉，那麼以一分鐘為例，牙刀移動1016mm，工件旋轉1120轉，所以牙距(單線螺紋)就是 : 1016/1120=0.907142857142857...
如此一來就沒有因取整數而產生誤差的問題，不過，剛所舉的例子是用40倍來乘牙數，這可不是一成不變的，比較保險的做法是：用V=10m/min來算出大概的主軸的RPM，以這個PT1/8-28的螺紋來說，先算出主軸轉速N = 1000*V/(3.14*D) = 1000*10/(3.14*25.4/8) = 1003 (RPM)，然後再來想牙數的多少倍可接近1003RPM？於是把1003/28 = 35.8，取牙數的35倍來算則可得S=28*35=980 RPM，並重算F=S*P = 980*0.9071428571428571...=889(mm/min)這樣做比較保險，或者您也可以取S為牙數的36倍來算也可得到整數的F。
行文至此，或許讀者會有疑問 : 既然F不許誤差，那麼上述的S或V為甚麼允許誤差?或者PT牙是錐度牙，那個1/8並不是最小徑或是最大徑，取1/8來代入N=1000*V/(3.14*D)，這樣對嗎?其實這些誤差並不會影響加工精度，所以是無傷大雅的，更何況打從V以10m/min來說，也不是個絕對數字，用12也可，15也無傷，那麼從這算下去所得到的S的誤差，甚至比改變牙直徑1/8所得的誤差還大，所以無需花費太多精神在取這些不影響精度值的參數，只要不太離譜就好。

攻牙
車牙只要算好S及F就大致沒問題了，不過攻牙可沒那麼簡單，攻牙的方法很多種，當攻牙的牙徑越小，深度越深時，攻牙的難度也就越高，除了在孔端入口處要先倒角之外，要考慮的因素包括：
1.卡屑的問題 : 考慮改用無屑攻牙或加大鑽孔直徑、或攻牙方式。
2.摩擦阻力問題 : 提升S、改變切削劑、使用不同攻牙法…。
3.牙攻夾持偏擺的問題 : 牙攻夾持的位置須對正主軸的中心，其校正的方法請參考http://tw.myblog.yahoo.com/cu01joe/article?mid=1803&prev=2255&next=1773&l=f&fid=9。
4.積熱的問題 : 降低S、加大鑽孔直徑…。
5.牙攻種類的問題 : 絲攻不同的刀角、溝槽形狀，鍍層、材質可降低攻牙的磨擦阻力。
6. 攻牙法的問題 : 撓性攻牙或是剛性供攻牙。
7.深孔攻牙  : 牙攻深時會放大攻牙阻力，並放大夾持偏擺所造成的不良效應，因此，深孔攻牙的牙攻，其螺紋部位不要太長，如圖所示


如果牙攻斷掉時要仔細觀察，大概是牙攻轉進工件幾圈時才斷掉？如果是一進去沒多久就斷，有可能是牙攻沒對準？或是鑽的孔有歪掉？如果是進去好幾牙(ex:8牙以上)才斷掉，那再來想這扭力過大的原因，深孔攻牙時要估量一下攻牙深度是牙距的幾倍，若是攻牙深度大於15倍牙深，一定有卡削的問題，能用無削絲攻是最好，大於20倍的牙深，除了卡削之外，還有一個接觸牙數的問題，由於很多牙接觸，扭力增加，絲攻容易扭斷，所以選用的絲攻的牙數要少， 10來牙是最好，再來就是要分段攻牙，第一次攻10牙深，再來每攻3牙，就要退一次再攻，請參考http://www.centroidcnc.com/cncvideo/video_ridgidtap.html。


撓性攻牙(使用具有軸向補償的攻牙器)
對於鐵、鋼或是更硬的材料，若採撓性攻牙行之，牙攻進給F通常打八-九折並使用具有軸向補償的攻牙器來補償打折掉的牙距，而退刀時F可打九折不打折，不過，對於加工鉛鋁之類的軟材，那最好進刀退刀F都不打折，如果攻牙距離短，甚至也可不要用具有軸向補償的撓性攻牙器。

CNC車床撓性攻牙G99範例:(使用軸向補償的攻牙器)
公制螺紋M8X1.25之程式寫法
.................
G99G97 S600  M03;(S=600RPM)
G00 X0. Z5.;
M08;
G32 Z-12.0 F1.25 ;;(若打點折, 也可寫F1.06)
M05;
G04 X5.0;(主軸暫停5秒以確保完全停止)
G32 Z5.0 F1.25 M04;(主軸反轉退出螺絲攻)
G28U0W0;
M01;


CNC車床撓性攻牙G98範例:(使用軸向補償的攻牙器)
公制螺紋M8X1.25之程式寫法
..............
G98 G97 S600  M03;(S=600RPM)
G00 X0. Z5.;
M08;
G32 Z-12.0 F750;(牙攻每分鐘移動750mm,即F=S*P=600*1.25=750, 若打八五折, 也可寫F638)
M05;
G04 X5.0;(主軸暫停5秒以確保完全停止)
G32 Z5.0 F750M04;(主軸反轉退出螺絲攻)
G28U0W0;
M01;

剛性攻牙
剛性攻牙真正的涵意是同步(synchronized)攻牙，也就是牙攻的前進與主軸的旋轉，兩者間進入精密的互鎖狀態，所以，剛性攻牙時，轉運動跟軸向之直線運動完全依照螺紋的導程來行走，在NC程式裡的攻牙之進刀退刀F都不打折，也不需軸向補償的攻牙器(浮動攻牙可以打九折，其差值由撓性攻牙器來補長)，也不需使用具有軸向補償的撓性攻牙器，有些CNC機台把剛性攻牙當做是選配的，其程式寫作以G84行之，並以M29代替M03，退刀部份的程式不用寫，G84攻倒底後會自行退刀，不過也要把機台內的參數做設定，請參考：http://www.or.com.tw/service/technology/cgi-bin/Alarm/cnc/200032.html 之設定，才能有效使用M29。
使用G84完後，應以G80取消其功能，不然G84會繼續有效。

CNC車床剛性攻牙G98範例:(不使用軸向補償的攻牙器)
公制螺紋M8X1.25之程式寫法
..............
G98 G00 X0. Z10.;
G97 S600  M29;
G84 Z-12. R4. F750;   (F不能打折, 牙攻每分鐘移動750mm,即F=S*P=600*1.25=750, 攻牙進入點在Z4.的位置, 攻至Z-12.之後會逆轉退出至Z4. 及Z10.)
G80 G00 X100. Z50. ;

CNC車床剛性攻牙G99範例:(不使用軸向補償的攻牙器)
公制螺紋M8X1.25之程式寫法
..............
G99 G00 X0. Z10.;
G97 S600  M29;
G84 Z-12. R4. F1.25;   (F不能打折, 攻牙進入點在Z4.的位置, 攻至Z-12.之後會逆轉退出至Z4. 及Z10.)
G80 G00 X100. Z50. ;
.................
 CNC銑床剛性攻牙G94範例:(不使用軸向補償的攻牙器)
公制螺紋M8X1.25之程式寫法..................
G94 G80 G0 X30 Z15. ;
S600 M29;         (以M29代替M03,並需先在機台做參數設定)G84 Z-12. R4. F750;   (F不能打折, 牙攻每分鐘移動750mm,即F=S*P=600*1.25=750, 攻牙進入點在Z4.的位置)
G80 G00 X100. Z50. ;
..................
標籤：

留言

張貼留言

這個網誌中的熱門文章

管牙PT

文章日期：2009-07-12 23:08 本文旨在講解 PT錐度管牙 常見的標準的管牙規範計有:  NPT ， NPTF ，NPS ， PS ，PF ， PT.. ，前3者有N開頭的是美國標準的管牙 ，牙角(又稱螺紋角)60度 ，後面這3者則是英國標準的管牙 ，牙角55度 ，這些代號裡面的T意指Taper ，也就是錐度牙 。 不論是PT還是NPT，他們的錐度值都是1/16， 換算成角度值是 2*tan-1(0.5/16)=3.57982度 = 3度34分47.356秒， 3.57982度為什麼等於3度34分47.356分呢? 這是因為角度的單位換算是六十進位，3.5798212度後面的小數點0.5798212"度"要換算成""分"時，0.5798212度 = 0.57982*60分 = 34.789273分 ，而34.789273分後面的小數點0.789273分要換算成秒, 則0.789273*60秒 = 47.356秒。 此外，切記在車削錐牙時得採半錐角，也就是1度47分23.7秒。 NPT （美制管用推拔螺紋） 制定在 ANSI 規格中，稱為美國標準管用推拔螺紋，有外螺紋與內螺紋。 NPT 外螺紋不但對 NPT 內螺紋配合，有時也配合 NPSC ，這點類似 PT 。螺紋峰與根切成同形，又因公差大，餘隙、緊密兩種配合都可用。如用潤滑劑，則變成耐密用，耐密用者另有稱為乾封閉之如 NPTF,NPSF 等付有 F 之一群。 NPTF （美制管用耐密推拔螺紋） NPTF 外螺紋，像 PT.NPT 有時也配合 NPSF.NPSI （都是內螺紋）。因這種螺紋都是峯尖、根淺，峯不是密接於根就是食進，可防止在此部分變成螺旋狀間隙，這是前述耐密性之理由。 PT( 英制管用推拔螺紋 ) 以前是使用面直角的螺紋峯，現在將規格統一為軸直角者。 JIS 定為耐密用而組合外螺紋和內螺紋。 PT 外螺紋除了配合 PT 內螺紋，有時也配合 PS 。 PS ( 英制管用推拔螺紋用平行內螺紋   ─   耐密用 )     屬於 JIS 內 PT 的規格，舊 JIS 裏 PS 牙的外螺紋已被取消，配合的外螺紋現規定要用 PT 。 PF( 英制管用平行螺紋 ...
4 則留言
閱讀完整內容

G76車牙

文章日期：2008-10-10 00:02 工具機若使用 Fanuc 控制器，車牙轉速有一個先天上的限制： S × P ＜ 4000 請參考 車牙的 NC 碼計有 G32 、 G92 、 G76 三種 ( 使用方法 這三個指令中，手寫 G92 一般是直進式切削，牙刀的兩刃皆受力，直進式切削 ，每刀吃深不多，以免造成牙面粗糙，反觀 G76 則是斜進式單邊車削 ，可以有較大的進刀深度 ， 寫法也簡短方便廣受採用，不論多大的牙， G76 只要兩個單節就可解決了。 由於 G76 有單邊切削的效果，廣受學校或職訓單位的喜愛，如下圖所示。         Fanuc0T系列控制器之G76 格式如下 : 指令說明 (m) ： 精車次數。 (r) ： 車牙末端 拔刀時留下的不完全牙長度(倍率)。 (a) ：牙刀之角度，可選擇 80 °、 60 °、 55 °、 30 °、 29 °、 0 °等角度。 Q( △ dmin) ：最小進刀深度。 R(d) ：精車預留量。 X(u) ：螺紋程式終點的 X 軸方向座標。 Z(w) ：螺紋程式終點的 Z 軸方向座標。 R(i) ：螺紋部份的半徑差，如果 I=0 可作一般直線螺紋車削。 P(k) ：螺紋高度即牙深度， K 為正值在 X 軸方向用半徑值指定。 Q( △ d) ：第一次螺紋的切削深度，用半徑值指定。 F(l) ：螺紋的導程，與 G32 相同。 以M20X2.5外螺紋為例 ， 常見的寫法如下 : G76 P01 00 60 Q40 R0.02 G76 X16.933 Z-10.0  P1533    Q500   F2.5 1. G76第一行的 P01 00 60 ，這01表示最後精車時只車一刀精車， 00 表示車牙最後拔刀時不留倒角 ，此所謂之倒角是 不完全牙之意 ，亦即因拔刀而在工件上留下牙深較淺的牙 ，Fanuc的拔刀精度是0.1倍的導程 ， 若是此值改成10，則表示拔刀時在軸向會留下一倍導程長度的不完全牙，這一倍就是指導程2.5的一倍，也就是不完全牙會有2.5mm那麼長， 60 ...
28 則留言
閱讀完整內容

錐度值

文章日期：2008-02-01 08:40 做傳統車床的人通常會遇到車錐度時要調複式刀座，而複式刀座所調的角度為工件錐度部位之半錐角，為甚麼要調的是半錐角，而不是全錐角呢？為甚麼工件的錐度值乘以 28.65 就是所要調的是半錐角呢？ 如下圖所示，將工件錐度部位的稜線延伸至交接，就可看出工件完整的錐度，將這工件全錐度的一半定為 a ，則可得半錐角，由於複式刀座的前進方向是水平的，所以只要將複式刀座依逆時針方向調動半錐角，就可車削工件的錐度。 工件錐度部位之錐度值的計算公式： T=(D-d)/L D 為錐度部位之大徑， d 為錐度部位之小徑， L 為錐度部位之軸向長度。 工件錐度部位之半錐角計算公式： tan(a) = 0.5*(D-d)/L tan 是指正切函數，意思就是 : "對邊除以鄰邊"，三角函數裡所指的三角形一定要用直角三角形，直角三角形最長的邊稱為斜邊，鄰邊與斜邊所包的角度就是三角函數角，如下圖的角 a ，三角函數角 a 對面的那個邊就是對邊，三角形會因擺放的位置不同而顯得有點昏頭轉向，不過只要依照上述的原則，就不會認錯邊名了。 從上述說明來看下圖就可以瞭解半錐角計算公式 tan(a) = 0.5*(D-d)/L ，從下圖放大的三角形中可以看出鄰邊長度是 L ，對邊長度是 0.5*(D-d) ，所以 tan(a) =  對邊 / 鄰邊 =0.5*(D-d)/L ，如果已算出 0.5*(D-d)/L 的值要反推角 a 的角度，就必需要這樣做 a=tan -1 (0.5*(D-d)/L) ，也就是用反三角來得角 a 大的小，反三角的值在三十年前常用查表方式求得，近年來只要按一按計算機就可顯示出，不過這對於在工作現場的人來說太麻煩了，所以就有一個半錐角速算公式  : a=28.65*( 錐度值 )=28.65*(D-d)/L) ，那麼這 28.65 到底是怎麼來的呢 ? 其實只要用計算機按按看就可以得到答案，將計算機輸入 1/tan(1 0 ) ，就可得到 57.2899616307594246... ，但由於我們要求的是半錐角，所以再將此值除以 2 就可得到 28.6449808153797... ，簡以 28.65 代之即可，不過這個半錐角速算公式是近似值，只能用來大概調動複式刀座，真正的校正還得...
張貼留言
閱讀完整內容