淺談梯形螺紋在數(shù)控車床上的加工

陶慧

【摘 要】在數(shù)控車床上加工梯形螺紋有一定的技術(shù)難度，特別是在高速切削時(shí)難度更大，加工時(shí)不容易觀察和控制，安全可靠性也較差。這就要求我們對(duì)梯形螺紋的加工方法進(jìn)行不斷的探索。

【關(guān)鍵詞】梯形螺紋；數(shù)控車削；加工方法；變速車削

0 引言

梯形螺紋在數(shù)控車床上的加工實(shí)例在數(shù)控車削中，程序貫穿整個(gè)零件的加工過程。由于每個(gè)人的加工方法不同，編制加工程序也各不相同，但最終的目的是為了提高數(shù)控車床的生產(chǎn)效率，因此對(duì)于選擇最合理的加工路線顯得尤為重要。本文將從確定走刀路線、選擇合適的G命令等細(xì)節(jié)出發(fā)，分析在數(shù)控車削中程序的編制方法。

1 概述

梯形螺紋較之三角螺紋，其螺距和牙型都大，而且精度高，牙型兩側(cè)面表面粗糙度值較小，致使梯形螺紋車削時(shí)，吃刀深，走刀快，切削余量大，切削抗力大。這就導(dǎo)致了梯形螺紋的車削加工難度較大，在多年的數(shù)控車床加工實(shí)踐應(yīng)用中，通過不斷的摸索、總結(jié)、完善，對(duì)于梯形螺紋的車削也有了一定的認(rèn)識(shí)，下面我們就來探究一下梯形螺紋的車削方法。

2 梯形螺紋加工的工藝分析與加工的基本方法

2.1 梯形螺紋的尺寸計(jì)算

梯形螺紋的代號(hào) 梯形螺紋的代號(hào)用字母“Tr”及公稱直徑×螺距表示，單位均為mm。左旋螺紋需在尺寸規(guī)格之后加注“LH”，右旋則不用標(biāo)注。例如Tr36×6，Tr44×8LH等。

國標(biāo)規(guī)定，公制梯形螺紋的牙型角為30°。

2.2 梯形螺紋在數(shù)控車床上基本的加工方法

2.2.1 直進(jìn)法：螺紋車刀X向間歇進(jìn)給至牙深處。采用此種方法加工梯形螺紋時(shí)，螺紋車刀的三面都參加切削，導(dǎo)致加工排屑困難，切削力和切削熱增加，刀尖磨損嚴(yán)重。當(dāng)進(jìn)刀量過大時(shí)，還可能產(chǎn)生“扎刀”和“爆刀”現(xiàn)象。這種方法數(shù)控車床可采用指令G92來實(shí)現(xiàn)，但是很顯然，這種方法是不可取的。

2.2.2 斜進(jìn)法：螺紋車刀沿牙型角方向斜向間歇進(jìn)給至牙深處。采用此種方法加工梯形螺紋時(shí)，螺紋車刀始終只有一個(gè)側(cè)刃參加切削，從而使排屑比較順利，刀尖的受力和受熱情況有所改善，在車削中不易引起“扎刀”現(xiàn)象。該方法在數(shù)控車床上可采用G76指令來實(shí)現(xiàn)。

2.2.3 交錯(cuò)切削法：螺紋車刀沿牙型角方向交錯(cuò)間隙進(jìn)給至牙深。該方法類同于斜進(jìn)法，也可在數(shù)控車床上采用G76指令來實(shí)現(xiàn)。

2.2.4 切槽刀粗切槽法：該方法先用切槽刀粗切出螺紋槽，再用梯形螺紋車刀加工螺紋兩側(cè)面。這種方法的編程與加工在數(shù)控車床上較難實(shí)現(xiàn)。

2.3 梯形螺紋編程實(shí)例

例加工Tr36×6梯形螺紋，試用G76指令編寫加工程序。

以上程序在螺紋切削過程中采用沿牙型角方向斜向進(jìn)刀的方式。在FANUC-0i系統(tǒng)中，有時(shí)還可采用交錯(cuò)螺紋切削方式。G76編程如下所示：

G76 X28.75 Z-85.0 K3500 D600 F6.0 A30.0 P2；

K：螺紋牙型高度。

D：第一次進(jìn)給的背吃刀量。

A：牙型角度。

P2：采用交錯(cuò)螺紋切削。

3 變速車削梯形螺紋

在數(shù)控車床上車削梯形螺紋工件，低速車削時(shí)生產(chǎn)效率很低，高速車削時(shí)又不能很好地保證螺紋的表面粗糙度，達(dá)不到加工的要求，而直接從高速變?yōu)榈退佘囅鲿r(shí)則會(huì)導(dǎo)致螺紋亂牙。變速車削時(shí)的亂牙問題可以用一種簡單實(shí)用的方法加以解決，車削螺紋時(shí)可以先用較高轉(zhuǎn)速車削，再用低速來精車及修光，從而提高了生產(chǎn)效率，并很好地保證了螺紋的尺寸精度和表面粗糙度。

下面還以梯形螺紋工件，介紹如何在FANUC系統(tǒng)的數(shù)控車床上變速車削梯形螺紋。

由于此梯形螺紋的螺距較小，可采用斜進(jìn)搭配刀法加工，因FANUC系統(tǒng)的G76螺紋切削復(fù)合循環(huán)指令就是以斜進(jìn)方式進(jìn)刀的，故可采用G76指令，粗車梯形螺紋時(shí)編程如下，留出精車余量。

粗車完成后，如果此時(shí)將轉(zhuǎn)速直接調(diào)到低速調(diào)用原程序精車，則一定會(huì)亂牙，發(fā)生崩刃或撞車事故，故我們在低速車削之前要解決車刀亂牙問題?？紤]到低速車削時(shí)車刀進(jìn)給速度很慢，我們可以用肉眼來觀察車削時(shí)螺紋車刀與螺紋牙形槽是否對(duì)準(zhǔn)，具體操作方法如下：

3.1 改變工件坐標(biāo)系，使車刀車螺紋時(shí)不接觸工件表面，粗車后將粗車刀停在位置X200 Z50處，此時(shí)在錄入方式下輸入G50 X192后執(zhí)行，即改變了坐標(biāo)系，相當(dāng)于將坐標(biāo)系原點(diǎn)沿X軸正方向移動(dòng)了4mm，也就是稍大于一個(gè)牙高的距離。此時(shí)將車床主軸轉(zhuǎn)速調(diào)低，如調(diào)到25r/min，重新運(yùn)行程序，粗車刀將車不到工件表面，在接近工件表面的位置移動(dòng)。

3.2 使車刀與車出的梯形螺紋槽重新對(duì)正，由于車刀進(jìn)給速度很慢，此時(shí)我們可以看出車刀與原先車出的梯形螺紋槽是不重合的，車刀偏移了一小段距離，目的就是要使車刀重新對(duì)準(zhǔn)車出的梯形螺紋槽。操作的原理跟在數(shù)控車床上車削多頭螺紋是一樣的，就是通過改變螺紋車刀車削前的軸向起點(diǎn)位置來達(dá)到目的，即修改上述程序段G00 X40 Z-20中的Z-20。我們可以通過肉眼判斷需調(diào)整的大概距離，如可先將Z-20改為-21，運(yùn)行程序后，發(fā)現(xiàn)車刀與車出的梯形螺紋槽還沒有完全對(duì)正。則再修改Z值，重新運(yùn)行程序，直到車刀與梯形螺紋槽完全對(duì)正。

3.3 恢復(fù)原來的工件坐標(biāo)系，開始精加工。為了便于理解和不易出錯(cuò)，仍將車刀移到X200 Z50位置，在錄入方式下，執(zhí)行G50 X208，修復(fù)原來的工件坐標(biāo)系，重新運(yùn)行程序，就可以低速精車梯形螺紋了。精車時(shí)也是通過上述改變螺紋車刀車削前的軸向起點(diǎn)位置的方法來修光梯形螺紋的兩側(cè)面，同時(shí)通過測量，控制切削的次數(shù)使螺紋達(dá)到尺寸精度的要求。

經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，在高速與低速車削的轉(zhuǎn)數(shù)都固定時(shí)，車刀需要偏移的位移是固定的，有了這個(gè)數(shù)據(jù)，以后在車刀崩刃，或磨損后需換刀時(shí)就可以不用再重復(fù)調(diào)整步驟，直接在低速精車時(shí)將車螺紋的起點(diǎn)偏移相應(yīng)位置就可以了。本文所舉加工例子在南京第二數(shù)控機(jī)床廠的FANUC系統(tǒng)數(shù)控車床上完成，當(dāng)車床主軸轉(zhuǎn)速從560r/min變速到25r/min時(shí)梯形螺車刀在Z軸上需向左偏移1.8mm。

當(dāng)然如果在批量生產(chǎn)加工時(shí)還是要一次一次地改變螺紋車刀車削前的軸向起點(diǎn)位置來修光梯形螺紋的兩側(cè)面，生產(chǎn)效率將大大降低，為了解決這個(gè)問題，我們可以將梯形螺紋左右兩側(cè)面的加工過程分別編成兩個(gè)子程序，每次調(diào)用時(shí)使車刀軸向偏移0.1mm，在工件的首件試切中確定需調(diào)用子程序的次數(shù)，從而將整個(gè)加工過程編入程序當(dāng)中，即從加工第二件工件時(shí)車床就可以一直自動(dòng)運(yùn)行下去，直到工件被加工合格。

像GSK980T、FANUC-OTE等一些功能較全的數(shù)控系統(tǒng)由于有復(fù)合指令的存在使得編程變得比較簡單，但在一些國產(chǎn)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床上卻不具備這樣的功能。這時(shí)我們可以將剛斜進(jìn)法的粗車過程編成子程序，每調(diào)用一次車刀都在X軸和Z軸上進(jìn)給一小段距離，并在首件試切中確定子程序需被主程序調(diào)用的次數(shù)。粗車完成后，仍用文中所述方法調(diào)試出從高速粗車變?yōu)榈退倬嚭舐菁y車刀需軸向移動(dòng)的位移，再把精車螺紋左右側(cè)面的加工過程分別編成子程序，在主程序調(diào)用即可。

4 加工梯形螺紋的幾點(diǎn)注意事項(xiàng)

4.1 切削時(shí)加切削液，根據(jù)情況看是否要加頂尖。

4.2 車刀從高速變?yōu)榈退俸笠獓?yán)格對(duì)準(zhǔn)梯形螺紋槽，操作時(shí)要仔細(xì)認(rèn)真，不能馬虎。可采用逐步恢復(fù)坐標(biāo)系的方法，即分幾次校正車刀，使車刀逐步車削到牙槽底部。

4.3 梯形螺紋精粗車刀的刀頭寬度不能相差太大，不然換刀后會(huì)使切削余量過大，發(fā)生崩裂等問題。

4.4 對(duì)于一些大螺距的螺紋，車削時(shí)主軸轉(zhuǎn)速不能過高，需參考機(jī)床的最高進(jìn)給速度，否則會(huì)發(fā)生失步等問題。

5 結(jié)論

實(shí)際的加工證明，以上在數(shù)控車床上變速車削梯形螺紋的方法是切實(shí)可行的，且取得了很好的加工效果。對(duì)于另外一些大螺距三角形螺紋、蝸桿等只需把粗車進(jìn)刀的方法如斜進(jìn)法、分層進(jìn)刀法等編成子程序，調(diào)試出從高速粗車變?yōu)榈退倬嚭筌嚨缎栎S向移動(dòng)的位移后，也把精車螺紋左右側(cè)面分別編成子程序，在主程序中將其調(diào)用就能完成加工。

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[責(zé)任編輯：湯靜]