數(shù)控車削梯形螺紋加工方法探討

祝小龍

(湖南兵器工業(yè)高級技校，湖南 益陽 413000)

梯形螺紋是機(jī)械行業(yè)中應(yīng)用非常廣泛的一種螺紋，常用于各種機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)中。但由于其螺紋牙深較深，導(dǎo)程大、精度要求高，在實(shí)際車削過程中容易形成產(chǎn)生振動，從而損壞刀具，甚至產(chǎn)生扎刀現(xiàn)象，嚴(yán)重影響梯形螺紋加工質(zhì)量與效率［1］。在用傳統(tǒng)的普通車床加工時，對操作者提出了非常高的技術(shù)要求，且勞動強(qiáng)度比較大。隨著數(shù)控技術(shù)的高速發(fā)展和數(shù)控設(shè)備的普及，采用數(shù)控車床來完成梯形螺紋的加工成為必然，因此合理安排加工工藝，編制通用性較強(qiáng)的加工程序，從而充分發(fā)揮數(shù)控車床優(yōu)勢成為亟待解決的問題［2］。

以往通常會采用宏指令編寫的程序，可以減少手工編程繁瑣的數(shù)值計(jì)算，但是有些數(shù)控機(jī)床的系統(tǒng)不支持使用宏程序，宏程序就無法完成梯形螺紋的加工［3］。文章基于廣數(shù)GSK980TA數(shù)控車床上加工梯形螺紋工藝分析、程序編制、刀具準(zhǔn)備等進(jìn)行探討。

1 梯形螺紋車削加工方法分析

在梯形螺紋車削的加工過程中，主要解決的是刀具切削進(jìn)刀方法，采用普通機(jī)床的加工梯形螺紋時，進(jìn)刀方式主要有直進(jìn)法、斜進(jìn)法、左右交替車削法、切槽法等［4］。在數(shù)控機(jī)床上加工梯形螺紋時，其進(jìn)刀方式也可以采用這幾種，但根據(jù)平常實(shí)際切削經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，上述方法都存在易震動、易產(chǎn)生扎刀等現(xiàn)象，所以在數(shù)控機(jī)床上加工時為了減少這些不利因素的產(chǎn)生，在多次反復(fù)試驗(yàn)加工中摸索出一種分層車削法，比傳統(tǒng)的進(jìn)刀方式加工梯形螺紋效果更好。

分層切削法如圖1所示。分層切削法將X方向(直徑方向)分成若干層，每層沿Z軸方向(軸向)分若干次進(jìn)刀。刀具在該種切削方法中是單個切削刃參與切削，切削過程更加平穩(wěn)，排屑效果好，加工表面質(zhì)量也較高。

圖1 梯形螺紋分層切削法進(jìn)刀方式

2 梯形螺紋加工切削實(shí)例

圖2 梯形螺紋切削實(shí)例零件圖

2.1 梯形螺紋基本尺寸的確定

螺距P=5 mm

公稱直徑d=26 mm

中徑 d2=d － 0.5p=23.5 mm

牙頂間隙ac=0.25mm(當(dāng)螺距為1～5mm時)

牙高 h3=0.5p+ac=2.75 mm

小徑d3=d － 2h3=20.5mm

牙頂寬 f=0.366p=1.83 mm

牙槽底寬w=0.366p － 0.536ac=1.696 mm

2.2 梯形螺紋車刀

一般選用高速鋼車刀，為提高梯形螺紋的加工質(zhì)量，車削時應(yīng)采用粗車和精車兩部分，這里著重介紹粗車部分。

圖3 梯形螺紋粗車刀

梯形螺紋粗車刀如圖3所示，其刀具角度可按下列原則選擇:

(1)車刀左右刀刃之間的夾角要小于牙型角;

(2)為便于左右切削，并留有精加工余量，刀頭寬度應(yīng)小于牙型槽底寬W;

(3)切削鋼件時，應(yīng)磨有10°～15°的徑向前角;

(4)徑向后角應(yīng)為6°～ 8°;

(5)Tr26x5－7e梯形螺紋的螺紋升角(Ψ)為4°;

(6)切削梯形螺紋的刀具進(jìn)給方向的后角應(yīng)為(3°～5°)+Ψ，背著進(jìn)給方向的后角應(yīng)為(3°～5°)－Ψ，所以車刀的左側(cè)后角為9°，右側(cè)后角為1°。

2.3 確定加工方法和工藝

由于在螺紋的切削過程中需要分層多次進(jìn)刀，所以這里采用調(diào)子程序的方法進(jìn)行左、中、右分層切削法，該種方法刀頭寬度一般小于槽底寬度。刀具在一個固定位置加工一刀螺紋，再分別向左、向右偏移加工螺紋，考慮到螺紋的公差要求，要預(yù)先留下精加工余量，粗車加工的部分如圖4所示。而且還考慮將粗加工余量分兩次調(diào)用子程序，根據(jù)總的切深2.75 mm，選取前1.75mm深度，每次進(jìn)刀0.25mm，后1 mm深度，每次進(jìn)刀0.2mm。共分12層切削完成［5］。

圖4 粗車加工

2.4 廣數(shù)GSK980TA系統(tǒng)加工程序

選用的梯形螺紋車刀刀頭寬度為1.3mm，比槽底窄0.4mm，減去精加工余量 0.2mm，(兩牙側(cè)各0.1mm)，第一次調(diào)子程序時有0.7mm的左右偏移量，第二次調(diào)子程序時有0.2mm的左右偏移量。

O0100 (主程序)

T0101 (梯形螺紋車刀)

M3 S150 (主軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為150r/min)

G00 X26 Z6 (刀具停在外圓延長線上，選取工件右端面中心為編程原點(diǎn))

M98 P0070110(調(diào)用O0110子程序7次)

M98 P0050120(調(diào)用O0120子程序5次)

G00 X100 Z10(退刀，考慮工件為一夾一頂，Z方向不能退太遠(yuǎn))

M30 (程序結(jié)束)

O0110 (子程序 O0110，完成前1.75 mm深度螺紋的加工)

G00 U－0.5 (每次直徑方向切深0.5mm)

G32 Z－35 F6 (車螺紋)

G00 U8 (X向退刀)

Z6.35 (梯形螺紋的切削起點(diǎn)向右偏移 0.35mm)

U－8 (X向定位)

G32 Z－35 F6 (車螺紋)

G00 U8 (X向退刀)

Z－5.65 (梯形螺紋的切削起點(diǎn)向左偏移 0.35mm)

U－8 (X向定位)

G32 Z－35 F6 (車螺紋)

G00 U8 (X向退刀)

Z6 (縱向返回Z向初始位置，為下一層切削做準(zhǔn)備)

U－8 (X向定位)

M99 (返回主程序)

O0120 (子程序 O0120，完成后1mm深度的加工)

G00 U－0.4 (每次直徑方向切深0.4mm)

G32 Z－35 F6

G00 U8

Z6.1 (梯形螺紋的切削起點(diǎn)向右偏移 0.1mm)

U－8

G32 Z－35 F6

G00 U8

Z5.9 (梯形螺紋的切削起點(diǎn)向左偏移 0.1mm)

U－8

G32 Z－35 F6

G00 U8

Z6

U－8

M99

在梯形螺紋的精加工時，也同樣可以采用子程序方法來進(jìn)行精加工，通過加工過程中測量使梯形螺紋螺紋尺寸精度控制在公差范圍內(nèi)。

3 結(jié)束語

在實(shí)際車削梯形螺紋時，還要根據(jù)不同機(jī)床設(shè)備的剛度不同、工件材料不同、刀具材料不同、刀具強(qiáng)度不同以及梯形螺紋導(dǎo)程的大小不同等各種實(shí)際因素來綜合考慮，并選擇合理的切削用量，調(diào)整切削的程序，以實(shí)現(xiàn)梯形螺紋加工的質(zhì)量和效率。

［1］許兆豐.車工工藝學(xué)［M］.北京:中國勞動出版社，2005.

［2］彭效潤.數(shù)控車工職業(yè)技能培訓(xùn)教材［M］.北京:中國勞動出版社，2008.

［3］沈建峰.數(shù)控機(jī)床編程與操作［M］.北京:中國勞動出版社，2011.

［4］周伯秀.數(shù)控車削梯形螺紋方法的探討［J］.裝備制造技術(shù)，2009，(12).

［5］朱志勇，駱號，陳建松.數(shù)控車床車削梯形螺紋加工方法探討［J］.機(jī)械制造與自動化，2011，(6).