數(shù)控車(chē)床加工螺紋工件的工藝分析

陳富洛 鄧自清

摘 要：數(shù)控車(chē)床加工螺紋件必須將圖紙技術(shù)要點(diǎn)、G92指令特點(diǎn)、裝夾方式、加工步驟等分析清楚，遵循加工工藝的規(guī)律，才能設(shè)計(jì)出高水平的螺紋加工工藝方案，縮短加工時(shí)間，獲得高質(zhì)量的螺紋件。

關(guān)鍵詞：任務(wù)；G92指令；徑向尺寸；溝槽；螺紋

中圖分類(lèi)號(hào)：TG54文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2018.03.010

螺紋工件在數(shù)控車(chē)床上加工，要滿足尺寸、形位精度和表面粗糙度要求，需要做好這幾個(gè)方面的工作：需讀懂三角螺紋的零件圖；正確設(shè)計(jì)螺紋工件的加工工藝過(guò)程；準(zhǔn)確進(jìn)行基點(diǎn)、節(jié)點(diǎn)和相關(guān)參數(shù)的計(jì)算；用螺紋加工指令G92（FANUC系統(tǒng)）編寫(xiě)程序；準(zhǔn)備夾具、刀具、量具、輔具及仿真模擬調(diào)試；按加工工藝順序裝夾工件和刀具以及對(duì)刀調(diào)試；對(duì)螺紋零件加工質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)評(píng)價(jià)，給出加工誤差處理辦法。其操作步驟分為六步。第1步：任務(wù)描述；第2步：知識(shí)鏈接；第3步：任務(wù)策劃；第4步：任務(wù)實(shí)施；第5步：檢測(cè)評(píng)價(jià)；第6步：總結(jié)反饋。

1 任務(wù)描述

車(chē)削加工出如圖1所示的螺紋零件，毛坯尺寸為40×1400 mm，材料為45#，為熱軋圓鋼，加工數(shù)量為40件。典型的帶外螺紋軸類(lèi)零件，由端面、半球面、外圓、臺(tái)階、倒角、溝槽和螺紋等結(jié)構(gòu)要素構(gòu)成。車(chē)削時(shí)，除了保證圖樣上標(biāo)注的尺寸精度和表面粗糙度等要求外，還應(yīng)達(dá)到一定的形狀公差和跳動(dòng)公差要求。圖樣分析如下：（1）徑向尺寸38.+0.01-0.02 mm外圓，徑向尺寸36.0-0.02 mm，徑向尺寸26 mm，徑向尺寸24.-0.024-0.060 mm。（2）主要加工部位為外螺紋尺寸M24×2-6g。（3）外溝槽為20 mm，槽寬5 mm。（4）半球的半徑為R10。（5）軸向尺寸都是未注尺寸公差。（6）表面粗糙度均為Ra3.2 μm，倒角分別為C1和C2。

2 知識(shí)鏈接

（1）加工工藝原則：外圓→溝槽→外螺紋。

（2）數(shù)控車(chē)床加工徑向尺寸單調(diào)變化的軸類(lèi)工件粗車(chē)所用指令G71，精車(chē)所用指令G70。這兩個(gè)指令配合使用，主要是參數(shù)設(shè)置、精加工路徑基點(diǎn)計(jì)算、精加工余量確定、背吃刀量和進(jìn)給量的確定等。對(duì)于該工件來(lái)說(shuō)很簡(jiǎn)單，也就無(wú)需贅述。

（3）溝槽加工用3 mm寬的切槽刀利用G01指令兩進(jìn)兩退即可完成槽的加工。

（4）該工件主要是螺紋加工，需要用G92指令。G92指令有4個(gè)方面必須掌握的知識(shí)點(diǎn)：①格式。G92X（U）_Z（W）_F_；前兩位參數(shù)是螺紋終點(diǎn)坐標(biāo)，F(xiàn)參數(shù)是導(dǎo)程（單頭螺紋也是螺距）。②螺紋加工前工件直徑加工到24-0.2=23.8 mm；每句路徑走4段，第1段、第4段刀尖不能碰工件且是G00的速度；第2段是切螺紋的加工，切入距離和切出距離要大于2～3 mm，結(jié)束點(diǎn)刀尖要懸空落入對(duì)刀槽；第3段是G01速度退出螺紋加工。③連續(xù)使用G92時(shí)只需書(shū)寫(xiě)X坐標(biāo)即可，其他可以省略。④背吃刀量按規(guī)律遞減。例如外螺紋螺距是2 mm時(shí)，總切深h=1.3P=1.3×2=2.6 mm。背吃刀量依次為0.9 mm、0.6 mm、0.6 mm、0.4 mm、0.1 mm。

3 任務(wù)策劃

（1）制定加工方案。毛坯長(zhǎng)度1400 mm，正好可以加工兩個(gè)件；先加工一個(gè)件，然后調(diào)頭用銅皮包裹38.+0.01-0.02 mm外圓已加工面，找正后再加工另一個(gè)件，倒角后截?cái)?，這樣加工40個(gè)件只需下20根坯料。

（2）工藝裝備準(zhǔn)備。選用FANUC0i系統(tǒng)CK6140×1000型數(shù)控車(chē)床，三爪卡盤(pán)，卡盤(pán)扳手，壓刀扳手，銅棒，銅皮（0.2 mm×10 mm×100 mm）；0.02 mm/（0～150）mm游標(biāo)卡尺，25～50 mm千分尺，M24×2-6g外螺紋環(huán)規(guī)（T規(guī)、Z規(guī)）一套、表面粗糙度比較儀、百分表，磁力表座架；90°外圓車(chē)刀（或93°外圓車(chē)刀）、寬度3 mm的切槽截?cái)嗟丁?0°外螺紋車(chē)刀。

（3）編寫(xiě)加工程序（這里只給出螺紋加工程序，其他程序略）：N10 O0003；N20 T0303；N30 M03 S600；N40 G00 X30 Z2；N50 G92 X23.1 Z-28.5 F2；N60 X22.5；N70 X21.9；N80 X21.5；N90 X21.4；N100 X21.4；N110 G00 X100 Z100；N120 M05 ；N130 M30；程序結(jié)束。

4 任務(wù)實(shí)施

（1）毛坯裝夾和刀具裝夾。三爪自定心卡盤(pán)右邊毛坯伸出約70 mm；分別在1號(hào)位、2號(hào)位、3號(hào)位裝夾外圓車(chē)刀、切槽刀、螺紋刀；依次將三把刀對(duì)刀。

（2）將外圓程序、切槽程序和車(chē)削螺紋程序分別輸入數(shù)控車(chē)床并存儲(chǔ)；對(duì)程序進(jìn)行模擬。

（3）按循環(huán)啟動(dòng)鍵運(yùn)行程序（第一次運(yùn)行要單段模式）。

5 檢測(cè)評(píng)價(jià)

用游標(biāo)卡尺、千分尺、環(huán)規(guī)、表面粗糙度比較儀等分別測(cè)量記錄所有徑向尺寸、軸向尺寸、螺紋和表面粗糙度。

6 總結(jié)反饋

找出加工中存在的問(wèn)題加以分析，提出改進(jìn)措施?？偨Y(jié)加工中成功之處為以后的加工積累經(jīng)驗(yàn)。

綜上所述，螺紋工件加工遵循的原則：先外圓柱面再溝槽，最后加工螺紋；明確螺紋加工循環(huán)指令G92的格式和注意事項(xiàng)；工件的裝夾找正、車(chē)刀的安裝和對(duì)刀要準(zhǔn)確快捷；檢測(cè)、總結(jié)和反饋也是提高加工效率的必須步驟。