FIFTY LINETurn G-code
EN

Нарезание резьбы в LinuxCNC: G33 и G76 с примерами

· ~10 мин чтения

Резьба - самая «нервная» токарная операция. Ось Z должна двигаться строго синхронно со шпинделем, профиль набирается за много проходов, а ошибка в знаке или единицах ломает пластину или портит почти готовую деталь. В LinuxCNC для резьбы есть два инструмента: G33 (один резьбовой проход) и G76 (многопроходный цикл). Разберём оба, с расчётами и примерами.

Содержание

  1. Что нужно станку для резьбы
  2. G33 - один резьбовой проход
  3. Глубина резьбы и диаметры
  4. Сколько проходов и какой глубины
  5. Способ врезания: радиальное и по боковой стороне
  6. Цикл G76: параметры
  7. Пример G76: M12×1,5
  8. Разгон и сбег
  9. Внутренняя, левая, многозаходная, дюймовая, коническая
  10. G32 и G76 на Fanuc - в чём разница
  11. Частые ошибки
  12. Резьба в Turn G-code

Что нужно станку для резьбы

  • Датчик положения шпинделя (энкодер) с индексной меткой - один импульс на оборот. В HAL он подключается к spindle.0.revs и spindle.0.index-enable. Без него G33 и G76 не работают: LinuxCNC ждёт индексную метку, чтобы каждый проход начинался в одной и той же угловой точке и попадал в уже нарезанную канавку.
  • Постоянные обороты - G97. С G96 обороты меняются вместе с диаметром, а шаг резьбы - это мм на оборот.
  • Запас скорости оси Z. Скорость по Z = обороты × шаг. При S300 и шаге 1,5 мм это 450 мм/мин, при S1000 и шаге 3 мм - уже 3000 мм/мин. Если ось не успевает, шаг «плывёт».
  • Корректоры не трогать. Изменение оборотов ручкой корректора шпинделя на середине резьбы испортит профиль: проходы разойдутся.

G33 - один резьбовой проход

G33 Z-25 K1.5
  • Z (и, при необходимости, X) - конечная точка прохода.
  • K - шаг (ход) резьбы в мм на оборот при G21 или в дюймах на оборот при G20.

Полный проход выглядит так: подход на глубину, синхронный ход, отвод, возврат.

G0 X11.8 Z3         (подход на глубину прохода, разгон 3 мм)
G33 Z-20 K1.5       (резьбовой проход)
G0 X14              (отвод от детали)
G0 Z3               (возврат к началу)

Для резьбы таких блоков нужно много - с постепенно уменьшающимся диаметром (для наружной резьбы) и одинаковой начальной точкой по Z. Писать это вручную долго и рискованно, поэтому есть G76 и генераторы.

Глубина резьбы и диаметры

Для метрической резьбы (ISO, угол профиля 60°) при шаге P:

Величина Формула M12×1,5
Высота исходного треугольника H 0,866·P 1,299 мм
Глубина профиля наружной резьбы (болт) h₃ 0,6134·P 0,92 мм
Внутренний диаметр болта d₃ d − 1,2269·P 10,16 мм
Глубина профиля внутренней резьбы (гайка) H₁ 0,5413·P 0,812 мм
Внутренний диаметр гайки D₁ d − 1,0825·P 10,376 мм

На практике наружный диаметр болта точат на 0,1-0,2 мм меньше номинала, а отверстие под внутреннюю резьбу растачивают ближе к D₁. Окончательная проверка - резьбовым калибром (кольцо, пробка) или ответной деталью.

Для дюймовой резьбы (UNC, UNF) шаг считают из числа ниток на дюйм (TPI): P = 25,4 / TPI мм. Например, 1/2”-13 UNC - это шаг 1,954 мм. Трубные резьбы BSP (G) и NPT имеют свои углы профиля (55° и 60°) и таблицы.

Сколько проходов и какой глубины

Если резать все проходы на одинаковую глубину, каждый следующий снимает больше металла: ширина среза растёт вместе с глубиной профиля. Поэтому глубину проходов уменьшают: первый - самый глубокий, последние - тонкие.

  • Постоянная площадь среза: глубина до n-го прохода = глубина первого × √n. Нагрузка на пластину одинаковая на каждом проходе.
  • Последний зачистной проход (spring pass) - по тому же диаметру, без врезания, чтобы снять упругий отжим.
  • Ориентир по числу проходов: шаг 1 мм - 4-6, шаг 1,5 мм - 6-10, шаг 2 мм - 8-12. Для вязкой нержавейки, нежёсткого станка или длинного вылета - больше, для латуни и жёсткого станка - меньше. Точные значения - в каталоге производителя пластин.

Способ врезания: радиальное и по боковой стороне

  • Радиальное врезание - резец идёт строго по X. Работают обе режущие кромки, стружка плохо отводится, возможна вибрация. Годится для мелкого шага и пластичных материалов.
  • Врезание по боковой стороне (flank infeed, compound infeed) - каждый проход смещается и по Z, так что резец идёт вдоль одной стороны профиля. На резьбе 60° обычно берут угол 29,5°: основная работа - на одной кромке, а вторая слегка зачищает свою сторону.
  • Модифицированное (переменное) врезание - стороны чередуются, износ пластины равномерный. Применяется на крупном шаге.

Цикл G76: параметры

G76 сам рассчитывает и выполняет все проходы. Перед ним резец ставят в начальную точку: её X задаёт линию движения (drive line) - по ней резец возвращается между проходами, а Z - начало резьбы.

G76 P- Z- I- J- K- R- Q- H- E- L-
Параметр Значение
P Шаг резьбы (ход за оборот)
Z Конечная точка резьбы по Z
I Смещение вершины профиля от линии движения. Отрицательное - наружная резьба, положительное - внутренняя
J Глубина первого прохода (положительное число), считается от вершины профиля
K Полная глубина профиля (положительное число)
R Уменьшение глубины проходов: 1.0 - одинаковая глубина, 2.0 - одинаковая площадь среза. Можно промежуточные значения
Q Угол врезания по боковой стороне, например 29.5. По умолчанию 0 - радиальное врезание
H Число зачистных проходов на полной глубине
E Длина сбега (конуса) на концах резьбы по Z
L Где делать сбег: 0 - нигде, 1 - на входе, 2 - на выходе, 3 - на обоих концах

Важно: в режиме диаметра G7 и радиуса G8 значения X, I, J, K понимаются по-разному. Сверьтесь с документацией G76 для вашей версии LinuxCNC и первый раз прогоните цикл «по воздуху» с запасом по X.

Пример G76: M12×1,5

Наружная резьба M12×1,5, длина 20 мм, пример в радиусном режиме G8 (X - радиус). Ноль детали - на торце и оси, наружный диаметр уже проточен.

G8 G18 G21 G90 G40      (радиус, плоскость XZ, мм, абсолют)
G97 S300 M3             (постоянные обороты - 300 об/мин)
G0 X7 Z3                (линия движения: радиус 7 = Ø14, 3 мм до торца)
G76 P1.5 Z-20 I-1 J0.1 K0.92 R1.5 Q29.5 H1 E1.5 L2
G0 X20 Z20              (отвод)
M5
M30

Как читается строка G76:

  • резец начинает на радиусе 7, вершина профиля - на радиусе 6 (I-1), то есть на Ø12;
  • первый проход - 0,1 мм от вершины (J0.1), полная глубина - 0,92 мм (K0.92, это h₃ для шага 1,5);
  • глубина проходов уменьшается (R1.5), врезание под 29,5° (Q29.5);
  • в конце один зачистной проход (H1);
  • на выходе сбег длиной 1,5 мм (E1.5 L2) - резец уходит из металла плавно, без уступа.

Это учебный пример: перед резом на своём станке проверьте режим G7/G8, ноль, вылет резца и то, что отвод по X не упирается в патрон или заднюю бабку.

Разгон и сбег

Разгон (run-in) - участок до начала резьбы. В начале синхронного хода ось Z разгоняется и какое-то время отстаёт от шпинделя, поэтому первые миллиметры шаг неточный. Резец должен набрать скорость в воздухе: обычно начало берут за 2-3 шага от торца или несколько миллиметров, больше - на высоких оборотах и медленной оси.

Сбег (run-out) - выход резца из резьбы. Если резьба упирается в буртик, в конце нужна проточка (канавка под выход резца) или плавный отвод по X прямо в синхронном ходе, как E/L в G76 или строка G33 X… Z… K…. Без этого на конце резьбы остаётся уступ, а резец может врезаться в буртик.

Внутренняя, левая, многозаходная, дюймовая, коническая

  • Внутренняя резьба. Проходы идут с увеличением диаметра, отвод - к оси, внутрь отверстия. В G76 - положительный I. Следите, чтобы державка помещалась в отверстии с отводом.
  • Левая резьба. Либо шпиндель в обратную сторону (M4) с перевёрнутым резцом, либо резьба режется от патрона к торцу (ось Z в плюс). Подход зависит от конструкции станка и резцедержателя.
  • Многозаходная резьба. K (или P в G76) - это ход резьбы: шаг × число заходов. Каждый следующий заход начинают со смещением по Z на один шаг. Например, 2-заходная резьба с шагом 1,5: ход K3, второй заход стартует на 1,5 мм дальше по Z.
  • Дюймовая резьба. При G20 K в дюймах на оборот: для 13 TPI это K0.0769. Можно работать и в G21: K = 25,4 / TPI.
  • Коническая резьба (NPT, BSPT, конусность 1:16). В G33 указывают и X, и Z - резец идёт по наклонной линии с сохранением шага. G76 конусную резьбу по всей длине не делает, только сбеги на концах. Подробный разбор - на странице «Конусная резьба».

G32 и G76 на Fanuc - в чём разница

  • На Fanuc и многих китайских стойках (GSK, KND, Syntec) резьбовой проход - G32, шаг задаётся F. В LinuxCNC - G33 с K.
  • G76 на Fanuc записывается в две строки с другими адресами (P из трёх пар цифр, часть значений - в микронах без точки), а у LinuxCNC - одна строка со своими буквами. Программу резьбы с Fanuc нельзя перенести в LinuxCNC как есть.
  • У Fanuc есть ещё простой резьбовой цикл G92; в LinuxCNC G92 - это смещение системы координат, совсем другая команда.

Полный список кодов - в справочнике G-коды и M-коды для токарного станка.

Частые ошибки

  1. G96 вместо G97. Обороты меняются - шаг и профиль гуляют.
  2. Нет индексной метки или энкодер считает не в ту сторону. Проходы не попадают в одну канавку, получается «двойная» резьба.
  3. Мало разгона. Первые витки с неправильным шагом, резьба не наворачивается.
  4. Неверный знак I в G76. Наружная резьба с положительным I режется как внутренняя - резец идёт в деталь.
  5. Путаница G7/G8. Глубина получается в два раза больше или меньше.
  6. Слишком глубокие первые проходы. Скол пластины, вибрация, рваный профиль.
  7. Корректор оборотов крутят на середине резьбы. Профиль испорчен.
  8. Код от Fanuc. G32, G92 или двухстрочный G76 в LinuxCNC работают не так или не работают вовсе.

Резьба в Turn G-code

В Turn G-code резьба - это форма с полями. Цикл «Резьба» делает наружную и внутреннюю, правую и левую, многозаходную резьбу. Цикл «Конусная резьба» режет резьбу по конусу. Вы задаёте:

  • диаметр и шаг, число заходов, длину резьбы;
  • число черновых и чистовых проходов;
  • длину разгона и сбега;
  • синтаксис резьбового хода: G33 или G32 и букву шага K, I или F - под вашу стойку.

Программа сама считает глубину и диаметр каждого прохода и выводит готовый G-код: отдельные строки подхода, разгона, резьбы и сбега, без G76, так что каждый проход виден в коде и в 2D-симуляторе до запуска. Вот начало настоящей программы для M12×1,5 (режим G7, X - диаметр, синтаксис G32 K):

G21 G18 G90 G7 G40 G80
G54

G97 S50 M3
G0 Z3.0000
G0 X18.0000

G0 Z3.0000
(Проход 1 из 10, X12.0000)
G0 X12.0000
G0 Z2.0000
G32 Z0.0000 K1.5000
G32 Z-18.0000 K1.5000
G32 X14.0000 Z-20.0000 K1.5000
G0 X18.0000

Последний проход приходит на Ø10,16 - ровно d₃ для M12×1,5. Полная программа с разбором каждой строки - на странице «Резьба».

Скачайте Turn G-code - 15 дней бесплатно, без ключа.

← Все статьи