淺析應(yīng)用A類宏程序車削特殊螺紋的方法

摘 要：本文從刀具幾何角度選擇、車削方法、宏程序的編制等方面，闡述了在教學(xué)實(shí)踐中應(yīng)用A類宏程序車削特殊端面螺紋和變螺距螺紋的方法。

關(guān)鍵詞：端面矩形螺紋 變螺距螺紋 車削方法 宏程序編制

在機(jī)械制造工業(yè)中，帶螺紋的零件應(yīng)用廣泛，且種類多，因此螺紋的加工方法也較多。在數(shù)控車床編程與操作教學(xué)中，如何用現(xiàn)有的GSK980TD數(shù)控系統(tǒng)車床編程和加工各種特殊螺紋呢？下面介紹筆者在教學(xué)實(shí)踐中應(yīng)用A類宏程序車削特殊端面矩形螺紋和變螺距螺紋的方法。

一、宏程序車削端面矩形螺紋的方法

如圖1所示端面矩形螺紋零件圖，該圖左邊是錐體，用來(lái)加工錐齒輪，右邊是螺距8mm的端面矩形螺紋，材料為45鋼。

圖1 端面矩形螺紋零件圖

從圖1可知，如果在普通車床上或在專用機(jī)床上加工，難度在于加工螺距8mm的端面矩形螺紋。故筆者利用GSK980TD數(shù)控系統(tǒng)車床G32指令可車削端面螺紋的功能，從工藝性分析、刀具幾何角度選擇、車削方法、宏程序編制等方面綜合考慮，加工出特殊的端面矩形螺紋。

1.零件工藝性分析和難度分析

由圖1可看出，難度在于車削端面矩形螺紋，螺距P=8mm，ac取0.2mm，根據(jù)矩形螺紋的計(jì)算公式可得，牙型深度：h=0.5P+ac=4.2mm；牙槽寬：b=0.5P+（0.02～0.04）=4.03mm；牙寬：a=P-b=3.97mm。

2.刀具材料和幾何角度選擇

（1）刀具材料。車削端面矩形螺紋時(shí)，宜選高速鋼W18Cr4V車刀，主軸轉(zhuǎn)速采用50r/min。

（2）刀具幾何角度。在刃磨端面矩形螺紋車刀時(shí)，既要考慮矩形螺紋車刀的幾何角度，又要考慮端面螺紋車刀的幾何角度，才能車削出正確的端面矩形螺紋。

①矩形螺紋車刀的幾何角度。

為了使刀頭有足夠的強(qiáng)度，刀頭長(zhǎng)度L不宜過(guò)長(zhǎng)，L=0.5P+（2～4），應(yīng)取6～8mm。

刀頭寬度：粗車刀一般比螺紋牙槽寬尺寸小，故刀頭寬度取3.5mm。

車刀縱向前角。因?yàn)榧庸げ牧蠟殇摷?，故?2°～15°；車刀縱向后角取為8°。

因P=8mm，故刃磨刀刃后角時(shí)應(yīng)考慮螺紋升角的影響。根據(jù)公式中徑d2=d-h=117.8mm，由tanψ=得出：ψ=1o14′，故兩側(cè)刀刃后角：αOL=（3o～5o）+ψ≈5o，αOR=（3o～5o）-ψ≈2o。

兩側(cè)刀刃副偏角為1°左右。

車刀主刀刃要平直，兩側(cè)副刃要對(duì)稱，精車刀應(yīng)磨0.3～0.5mm修光刃。

②端面螺紋車刀的幾何角度。因端面螺紋的螺旋槽與端面矩形槽相似，為了防止車刀左側(cè)副后面與螺旋槽圓弧相碰，必須按螺旋槽圓弧的大小刃磨成圓弧形，并保證有一定的后角。

3.端面矩形螺紋的車削方法

車削圖1的端面矩形螺紋時(shí)，受工件材料、車刀角度、螺距大、牙型深等條件限制，車削難度大，故在車削時(shí)應(yīng)注意以下三點(diǎn)。

（1）由于車削的端面矩形螺紋牙型深度為4.2mm，考慮車刀的強(qiáng)度，故采用主軸轉(zhuǎn)速50r/min，每次切削深度宜選用0.2mm，這樣可避免因吃刀量過(guò)大產(chǎn)生崩刃或刀頭折斷的現(xiàn)象，且可保持正確的牙型。

（2）由于端面矩形螺紋的牙槽寬為4.03mm，故采用刀寬3.5mm的端面矩形螺紋粗、精車刀進(jìn)行數(shù)控車削。粗車時(shí)牙底留精車余量0.1mm，牙槽兩側(cè)各留精車余量0.05mm。用端面矩形螺紋粗車刀粗車時(shí)，應(yīng)向右或向左偏移0.43mm，以防止“扎刀”現(xiàn)象出現(xiàn)，但必須保證每次偏移前后的進(jìn)刀點(diǎn)和出刀點(diǎn)一致，防止產(chǎn)生“亂牙”現(xiàn)象。再用精車刀采用同樣的方法車至端面矩形螺紋尺寸要求。

（3）切削時(shí)應(yīng)澆注足夠的乳化液，以延長(zhǎng)刀具壽命和達(dá)到表面粗糙度要求。

4.宏程序編制

利用GSK980TD車削端面矩形螺紋G32螺紋切削指令，編程時(shí)可調(diào)用幾個(gè)子程序進(jìn)行編程，但比較繁瑣。因此，應(yīng)用A類宏程序既簡(jiǎn)化了編程，又提高了編程速度。將1號(hào)刀作為端面矩形螺紋粗車刀，刀寬3.5mm，以左刀尖為對(duì)刀點(diǎn)，圖1所示粗車端面矩形螺紋的參考程序如下：

Ο0001；

G0 X180 Z100 M3 S50 T0101；

G0 X127 Z5；

G65 H01 P#200 Q4100；

N10 G65 H86 P20 Q#200 R0；

G32 X60 F8；

G0 W5；

X127；

G65 H03 P#200 Q#200 R200；

G65 H80 P10；

N20 G0 X180 Z100；

G0 X126.14 Z5；

G65 H01 P#201 Q4100；

N30 G65 H86 P40 Q#201 R0；

G32 X59.14 F8；

G0 W5；

X126；

G65 H03 P#201 Q#201 R200；

G65 H80 P30；

N40 G0 X180 Z100

M30；

二、宏程序車削變螺距螺紋的方法

在食品機(jī)械中，螺桿的應(yīng)用廣泛，常將螺桿做成變螺距。但因變螺距用通用設(shè)備加工困難，導(dǎo)致其應(yīng)用受到一定限制。數(shù)控車床提供了車削變螺距螺紋功能，既提高了加工效率，又提高了加工質(zhì)量。

變距螺紋分為牙等寬槽變距螺紋和槽等寬牙變距螺紋。根據(jù)GSK980TD系統(tǒng)G34指令可車削變距螺紋的功能，要車削槽等寬牙變距螺紋較容易，可選擇刀寬為槽寬的螺紋車刀，并選擇好編程切削起點(diǎn)，即可車削成形。如要車削牙等寬槽變距螺紋就復(fù)雜些，下面筆者介紹圖2所示大徑42mm、長(zhǎng)60mm的牙等寬槽變距螺紋的車削方法。

圖2 牙等寬槽變距螺紋局部示意圖（圖件號(hào)注略）

1.零件加工難度分析

由圖2可知，起始點(diǎn)的第一個(gè)螺距6mm，主軸每轉(zhuǎn)螺距的增量值是0.2mm，難度在于保證牙寬2.8mm，槽寬均勻增大，要車成變槽寬，在變螺距車削的過(guò)程中使刀具寬度均勻變大是不可能的。已知第一個(gè)螺距6mm，根據(jù)矩形螺紋計(jì)算公式可得牙型深度：

h=0.5P+ac（ac取0.2mm）=3.2mm。

2.刀具材料和幾何角度的選擇

變距螺紋也是矩形螺紋，其刀具材料和幾何角度在前文已有闡述，但又因車削的是變距螺紋，故在選擇刀具幾何角度時(shí)應(yīng)特別注意以下三點(diǎn)。一是根據(jù)不同的要求合理選擇刀具寬度。二是根據(jù)不同情況正確設(shè)定起刀點(diǎn)的位置，并正確選擇趕刀量。趕刀量是疊加的，如第一個(gè)牙趕刀量是0.2mm，則第10個(gè)牙的趕刀量是2mm。因此應(yīng)考慮刀具強(qiáng)度和趕刀量超出刀寬。三是由于變距螺紋的螺紋升角隨著螺距增大而變大，故刀具左側(cè)刀刃的刃磨后角等于工作后角加上最大螺紋升角。已知第一個(gè)螺距6mm，主軸每轉(zhuǎn)螺距增量值0.2mm，根據(jù)公式可得刀具左側(cè)刃磨后角應(yīng)大于6°。

3.牙等寬槽變距螺紋的車削方法

車削圖2所示的牙等寬槽變距螺紋，可通過(guò)改變螺距和相應(yīng)的起刀點(diǎn)來(lái)趕刀，逐漸完成車削。第一刀先車出一個(gè)槽等寬牙變距螺紋，第二刀切削時(shí)的定位點(diǎn)向端面靠近0.2mm（具體數(shù)值可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定），同時(shí)基本螺距變?yōu)?.8mm。依此類推，第三刀再靠近0.2mm，基本螺距變?yōu)?.6mm，直至車到尺寸要求為止。這種加工方法是逐漸往負(fù)方向趕刀，即刀具切削槽的左側(cè)面，就可車出牙等寬槽變距螺紋。另一種方法為逐漸往正方向趕刀，加工中刀具定位逐漸遠(yuǎn)離工件端面，即刀具切削槽的右側(cè)面，同樣可車出牙等寬槽變距螺紋。

4.宏程序的編制

應(yīng)用GSK980TD系統(tǒng)G34指令車削變距螺紋，并用A類宏程序，可簡(jiǎn)化編程。用2號(hào)刀刀寬3mm的矩形螺紋車刀，以左刀尖為對(duì)刀點(diǎn)，車削圖2所示牙等寬槽變距螺紋時(shí)所編制的參考程序如下。

Ο0002；

G0 X100 Z100 M3 S100 T0202；

G0 X52 Z6；

G65 H01 P#200 Q6400；

N10 G65 H86 P20 Q#200 R0；

G0 U-10.2；

G34 Z-66 F5.8 R0.2；

G0 U10；

Z6；

G65 H03 P#200 Q#200 R200；

G65 H80 P10；

N20 G0 X100 Z100；

G0 X52 Z6.2；

G65 H01 P#201 Q6400；

N30 G65 H86 P40 Q#201 R0；

G0 U-10.2；

G34 Z-66 F6 R0.2；

G0 U10；

Z6；

G65 H03 P#201 Q#201 R200；

G65 H80 P30；

N40 G0 X100 Z100；

M30；

實(shí)踐表明，選擇合理的刀具幾何角度和車削各種特殊螺紋的方法，并正確應(yīng)用宏程序和選擇螺紋指令編制好加工程序，既能簡(jiǎn)化編程，又保證了螺紋的精度，提高了生產(chǎn)效率，同時(shí)也為教師積累了寶貴的教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]勞動(dòng)和社會(huì)保障部教材辦公室.車工工藝學(xué)（第四版）[M].北京：中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2005.