G32 指令在交叉油槽加工中的應用

方 靖，蘇河燦

（1.集美工業學校，福建 廈門 363000；2.福建龍溪軸承股份有限公司，福建 漳州 363900）

0 引言

在常規機械設備的設計中，兩個相對轉動的機構部件通常采用滾動軸承或滑動軸承來減小部件間的磨損和降低運動阻力。對于低速重載的運動部件，滑動軸承會在其內部設計潤滑油槽等結構來增強潤滑效果。為達到更好的潤滑效果，軸套內部也常常設置專用的潤滑油槽。在傳統設備的加工生產中，為控制成本，軸套內部的潤滑油槽通常采用簡單的環形或軸向槽結構，但這種結構的潤滑和密封效果略差。為滿足更高的使用要求和達到更佳的潤滑效果，軸承用潤滑油槽的結構設計變得日益新穎，最常見的例子有“8”形交叉油槽或雙“8”形交叉油槽。加工這種封閉式螺旋油槽時，常規的循環指令如G92 和G76 由于存在循環起點問題，無法滿足加工需求。此時，單行程指令G32 可發揮其斜進刀和往復運動的編程優勢，成為理想的選擇。在實際應用中，這種交叉油槽結構能夠產生更佳的潤滑效果。

1 “8”形油槽加工工藝分析

工程機械中的低速、重載運動部件或高速、高精度的動壓潤滑機構通常采用“8”形交叉油槽軸套，這是一種封閉式螺旋油槽結構[1]。如圖1 所示，油槽的導程196 mm，這種油槽在中間開有注油孔，方便后期的加油或動壓潤滑。

圖1 “8”字形交叉油槽

“8”形交叉油槽的掃描軌跡為兩條頭尾相接的螺旋線，在工件內表面螺旋掃描后回到起點，形狀如“8”，故名“8”形油槽。這種封閉式“8”字形油槽在加工時起點與終點重合，不能有任何缺口、接刀等缺陷，否則會影響其密封性和潤滑效果。普通車床難以滿足該油槽的加工要求，多軸數控機床的加工效率又比較低且成本高昂。

在使用經濟型數控車床加工時，常用的G92 和G76 等循環加工指令會在前后留下進退刀槽，無法滿足封閉式螺旋油槽的加工要求，其走刀軌跡如圖2所示。

圖2 循環指令走刀軌跡

為降低成本和提高效率，可以在經濟型數控車床上采用G32 單行程螺旋槽加工指令。該指令可以控制進刀路徑、加工路徑掃描軌跡和退刀路徑，實現全封閉式加工，不存在停頓點，可以保證“8”字形交叉油槽兩端的平滑過渡，使潤滑油能正常流動，解決了螺旋槽封閉式和密封性的難題。

選擇具有連續螺旋槽加工功能的經濟型數控車床即可完成該油槽的加工。選用CKA6150 數控車床和FINUC-Oi 數控系統，主軸有三檔手動轉速可調，X軸和Z 軸最大進給速度為6000 mm/min。根據圖1，油槽截面為R5 圓弧，采用R5 成型刀具加工。

受數控車床進給速度的限制，加工螺旋槽時需計算最佳主軸轉速。根據式：v = f·s，其中v為加工螺旋槽時的進給速度（導程），f為螺旋槽導程，s為主軸轉速[2]。根據圖1，螺旋槽導程為196 mm。以6000 mm/min的最大進給速度計算，主軸最高轉速為30 r/min。實際加工時選擇低速檔，確保低轉速時的輸出扭矩，防止出現“亂牙”現象。

2 G32 指令及其應用

2.1 G32 指令

經濟型數控車床可以加工各種螺旋線，如直螺紋、錐螺紋和端面螺紋等。加工方法主要有三種：單行程螺旋槽切削、簡單循環螺旋槽切削和復合循環螺旋槽切削，分別對應G32、G92 和G76 等指令。其中，G32 單行程螺旋槽切削指令格式為：G32 X（U）Z（W）F，其中X（U）和Z（W）為單次螺旋槽切削的終點坐標，F 為螺旋槽導程。

G32 指令的特點是單行程，在執行該指令時，數控系統不會自動退刀或返回循環起點?？梢赃B續使用G32 指令控制刀具加工螺旋槽的軌跡，系統執行連續兩段G32 指令時不會停頓或退刀。加工封閉式螺旋槽時，可以使用G32 進行斜進刀和往復加工，回到起點時再使用G32 斜退刀。走刀路徑如圖3 所示，整個加工過程不停頓，不產生接刀痕，可以確保油槽的封閉性。

圖3 G32 指令加工走刀路徑

走刀路徑從A→B 斜進刀切入工件，B→C 車削螺旋槽至C 點，C→B 反向車削封閉式螺旋槽至起點B，B→A 斜退刀回到起始點A。

2.2 G32 指令的應用

“8”形油槽的路徑截面是圓弧型的，并且加工路徑是封閉的。在封閉路徑的頂端需要進行換向操作。為了滿足這種加工需求，采用成型刀具進行加工。在本案例中，以圖1 為例，使用FINUC-Oi 系統進行程序編制。為了方便對刀操作，并能夠快速適應后續產品尺寸變化，將工件坐標系的X、Z 軸原點設置在工件的中心位置。加工程序如下：

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O0001；程序名稱

N010 T0101；選刀、建立工件坐標系

N020 M03 S30；主軸正轉，設置轉速為每分鐘30 轉

N030 #1=212；設置螺紋底徑（留有8mm 作為切入）

N040 #2=217.8；設置螺紋大徑（留有8mm 作為切入）

N050 WHILE [#1 LE #2] DO 1；設置條件當未加工到螺紋大徑時執行第一循環

N060 G00 G40 X [#1]；刀具快速定位到徑向切入起點

N070 G00 Z49. ；刀具快速定位到軸向切入起點

N080 G32 U8. Z-49. F196 ； 螺紋切人，徑向采用相對坐標固定值可以保證每次加工螺紋起始角相同

N090 G32 Z49.F196 ；正向加工油槽

N100 G32 Z-49. F196 ；返向加工形成封閉式“8”字油槽

N110 G32 Z49. F196 ；為確保退刀時不產生接刀，將刀具運行到正向油槽頂端

N120 G32 U-8. Z-49. F196 ； 螺紋切出

N130 #1=#1+0.1；徑向偏置，加工油槽徑向背吃刀量

N140 END 1；第一循環結束

N150 G00 X200. ；徑向快速退刀

N160 G00 G40 Z300. ；軸向快速退刀

N170 M05 ；主軸停止

N180 M30 ；程序結束

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在使用G32 指令進行編程時，車削路徑仍然模擬一個加工循環，通過在切入、切出和返程路徑中持續使用G32 指令，可以避免刀具在切入和切出工件時的加減速，從而減少刀痕的產生，保持油槽的完整性和密封性[3]。

由于油槽的螺距較大且截面為半圓形，為了降低刀具在加工過程中的阻力并提高油槽的表面質量，在編程時需要設置較小的背吃刀量，并增加總的加工次數。然而，由于G32 指令是單行程指令，如果使用普通編程模式，程序會變得相對冗長，容易出錯。

相比普通程序，宏程序可以使用函數變量，通過對函數變量進行賦值、自加或自減等計算處理，實現程序的循環功能。在交叉油槽的加工編程中，可以采用宏程序來模擬循環指令，減少程序的長度并簡化程序的結構。當遇到尺寸不同但類型相同的零件時，只需簡單修改部分數據，即可直接使用宏程序進行加工。

通過以上優化措施，可以有效簡化編程過程，減少程序的復雜性，提高編程的準確性和可靠性。宏程序的應用使得交叉油槽加工編程更加高效和靈活，在處理不同尺寸的零件時具有良好的適應性。

3 存在問題

在實際生產應用中，采用G32 指令結合宏程序簡化編程確實為加工不同尺寸的同類產品帶來便利，通過修改部分變量即可實現程序調整。然而，機床的伺服電機和絲桿參數對各軸的最高進給速度造成限制，當產品的加工尺寸和導程變化較大時，主軸轉速需要及時調整，否則可能引發亂牙現象，導致首件加工報廢。這一問題在企業應用中很容易被忽視視，亟待解決對于這個問題，工程師需要提前了解所采用的數控機床參數，并根據圖紙尺寸計算出合理的轉速，在工藝卡中詳細記錄，嚴禁工人操作時出現偏差。

除了以上遇到的主要問題外，在實際應用中還應注意以下事項：

（1）刀具后角。不同內徑尺寸的產品，內圓曲率不同，當尺寸變化較大時，所選擇的刀具后角也要合適，如使用相同刀具容易出現干涉。

（2）程序中#1 和#2 參數的設置。由于所選的生產驗證企業產品直徑大部分都在200 mm 及以上，所以在設置螺紋底徑和大徑時所預留的切入、切出距離8 mm 相對較大，當遇到較小尺寸的產品時，修改以上兩個參數時應注意退刀距離是否足夠，以免產生撞刀。

所以，優化加工流程，合理設置加工參數，以及注意刀具后角的選擇和參數設置的靈活性，是確保成功應用G32 指令在經濟型數控車床加工封閉式交叉油槽的關鍵。只有在工程師和操作人員的共同努力下，充分發揮數控技術的優勢，企業才能實現產品質量的提高、生產效率的提升和生產成本的降低，從而取得更好的經濟效益，保持競爭優勢。在今后的研究和實踐中，還應繼續深入探索數控技術的應用，拓展宏程序在其他加工工藝中的應用，以進一步提高加工效率和質量，為企業的發展和進步提供持續支撐。

4 結語

經濟型數控車床結合G32 指令的應用在封閉式油槽加工領域具有顯著的優勢。通過采用宏程序編程，不僅簡化了程序結構，還提高了企業在生產過程中的靈活性和生產效率。這種加工方法適用于批量生產需求，并能夠滿足對交叉油槽潤滑效果和加工質量的高要求。