變螺距螺紋的數(shù)控車削加研究

李鵬飛 李明芳 李娜 王倫 文國(guó)軍

摘 要：變螺距螺紋在飲料灌裝機(jī)械、 塑料機(jī)械、 飼料機(jī)械上有廣泛的應(yīng)用，本文以應(yīng)用廣泛的變螺距螺紋為實(shí)例，闡述了此類異性零件的車削加工工藝，為生產(chǎn)中解決此類零件的加工提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：變螺距螺紋；車削加工工藝；機(jī)械制造

1 引言

隨著機(jī)械制造業(yè)技術(shù)的快速發(fā)展，許多異形零件得到了廣泛的使用，例如變螺距螺紋在塑料、食品、輕紡、汽車工業(yè)和橡膠使用的擠出機(jī)械上都大量使用，生產(chǎn)中經(jīng)常會(huì)遇到此類異形零件的加工 ， 如何精密地加工此類零件，在實(shí)際生產(chǎn)中存在較大的技術(shù)難度。筆者經(jīng)過多年的實(shí)踐探索，總結(jié)以變螺距螺紋異性零件車削加工的工藝及編程方法，可解決加工中的技術(shù)難點(diǎn)，下面就介紹下該異形零件的加工工藝和方法。

2 變螺距螺紋的車削加工工藝及加工方法

2.1 普通車床車削變螺距螺紋

1. 自定心卡盤 2. 心軸 3. 齒輪機(jī)構(gòu) 4. 凸輪軸 5. 尾座 6. 凸輪 7. 從動(dòng)桿 8. 彈簧 9. 刀夾 10. 工件 11. 小滑板

（1）加工原理。在普通車床上加工圖 1 零件 ， 主要是解決變螺距問題，普通車床的現(xiàn)有功能是工件旋轉(zhuǎn)一周，車刀進(jìn)給一個(gè)螺距的位移，為了達(dá)到圖紙要求 ， 在車床完成主軸旋轉(zhuǎn)一周，車刀進(jìn)給一個(gè)螺距的位移的同時(shí)，還需按工件要求利用凸輪機(jī)構(gòu)傳給刀架一個(gè)附加的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，使車刀在工件上形成所需的不等距螺紋。根據(jù)以上分析 ， 設(shè)計(jì)圖 2 所示的工裝和圖 3 所示的凸輪 ， 拆除小滑板絲杠 ， 把工件旋轉(zhuǎn)通過交換齒輪傳給凸輪 ， 并且按照一定的傳速比 ， 通過凸輪的半徑變化推動(dòng)小滑板，從而使車刀加工出不同的變螺距。

（2）加工工藝分析。如圖 1 所示，該零件是等槽寬變牙厚變螺距矩形螺紋，槽寬是 5mm， 牙厚依次遞增 1mm， 第一個(gè)螺距是 8mm，在工件螺紋長(zhǎng)度 100mm 上應(yīng)有 9 個(gè)螺距，分別是 8，9，10，11，12，13，14，15，16，如果車刀在工件右端面 7mm 處開始進(jìn)刀，則

一共加工 10 個(gè)螺距。通過交換齒輪機(jī)構(gòu)使工件和凸輪的傳速比為 1：20，凸輪每轉(zhuǎn)過18°，半徑增大1mm，從而給車刀一個(gè)附加的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，達(dá)到圖紙的加工要求。

（3）加工方法和車削過程。

1）調(diào)整車床進(jìn)給箱進(jìn)給手柄位置，使工件獲得 7mm 的螺距，拆除小滑板絲杠。

2） 刃磨矩形螺紋車刀，刀頭寬度為 5mm， 使用對(duì)刀板裝好車刀，使車刀進(jìn)給方向后角等于車刀工作后角加上最大螺紋升角。

3） 車刀停在工件右端面 7mm 處，把床鞍刻度調(diào)整為零，讓凸輪A 處和從動(dòng)桿 7 接觸，合上開合螺母，開始加工，凸輪逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)過第一個(gè) 18°等半徑旋轉(zhuǎn)，螺距不變化，以后每轉(zhuǎn)過 18°半徑增大 1mm， 從而獲得相應(yīng)的螺距，工件旋轉(zhuǎn)十周凸輪旋轉(zhuǎn) 180°，退出車刀，工件反轉(zhuǎn)，凸輪也反轉(zhuǎn)，通過彈簧 8 使小滑板復(fù)位，當(dāng)車刀回到零位時(shí)，開始第二次進(jìn)刀，通過中滑板控制螺紋的切削深度，循環(huán)往復(fù)，直至達(dá)到圖紙加工要求。

2.2 數(shù)控車床車削變螺距螺紋

2.2.1 加工工藝分析

圖 1 零件右端是等槽寬變螺距螺紋，F(xiàn)ANUC OTD 6136 數(shù)控車床提供了車削變螺距螺紋的功能指令 G34、G35，通過 R 參數(shù)變量運(yùn)算，可直接編程車削變螺距螺紋。

車削變螺距螺紋指令格式為：G34 X…Z…I（ / K）…F…；螺距增加的螺紋。 G35 X…Z…I（/K）…F…；螺距減小的螺紋。其中“X…Z…”表示螺紋切削終點(diǎn)的絕對(duì)坐標(biāo)值，“I（ / K）…”表示 X 軸 （ 或 Z 軸 ）的起始螺距，取其中較大者，另一個(gè)較小的螺距尺寸不用給出；“F…”

表示螺距變化量。

因變螺距螺紋的第一個(gè)螺距是 8mm， 螺距變化量 1mm， 故刀具起點(diǎn)距離右端面應(yīng)等于 7mm，將工件坐標(biāo)系原點(diǎn)始終設(shè)定在工件裝夾后右端面中心上。

2.2.2 加工方法及程序

（1） 先用 G71 指令加工左端外形，掉頭裝夾，用 G90 指令加工右端外形至尺寸。

（2） 刃磨車刀，刀頭寬度等于 5mm， 由于變螺距螺紋的螺紋升角隨著螺距增加而增大，所以刀具在進(jìn)給方向后角等于工作后角加上最大螺紋升角，使用對(duì)刀板把車刀裝好。

（3） 加工程序如下 ：

O0001 程序名

N10 G21G97G99G40； 程序初始化

N20 M03S100T0101； 主軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速 100r/min，選用 1 號(hào)螺紋車刀

N30 G00X40Z7； 快速定位至起刀點(diǎn)

N40 M98 P500011； 第一次調(diào)用子程序 50 次，加工變螺距螺紋

N50 G00 X100Z10M05； 返回刀具換刀點(diǎn)，主軸停止

N60 M30； 程序結(jié)束

子程序 0011

N10 G01 U-0.2； 每刀背吃刀量 0.2

N20 G34 Z-107K7F1； 變螺距切削，每轉(zhuǎn)螺距增加 1mm

N30 G00 U12； X 向退刀，退出牙槽

N40 Z7； Z 向退刀，回到加工起點(diǎn)

N50 U-12； X 向進(jìn)刀，進(jìn)到加工起點(diǎn)

N60 M99； 子程序結(jié)束

3 結(jié)束語(yǔ)

通過以上對(duì)變螺距螺紋異形零件的車削加工分析 ， 要善于設(shè)計(jì)輔助夾具和工裝 ， 完成一些異形零件的加工 ， 盡量擴(kuò)大車床使用范圍 ， 解決生產(chǎn)加工中的難題。同時(shí)通過兩種方法加工的比較 ， 使我們知道有些零件用數(shù)控車床加工，不僅不需工裝夾具，而且提高效率，保證精度。實(shí)踐證明：該程序不僅適用于 FANUC OTD 6136 數(shù)控車床，比該系統(tǒng)更高級(jí)的系統(tǒng)同樣適用；該編程方法還能用于不同類型（普通螺紋、梯形螺紋、矩形螺紋或蝸桿等 ）、不同增量的變螺距螺紋零件的加工，有效地縮短加工時(shí)間，提高加工效率，降低成本，為生產(chǎn)中解決此類零件的加工提供參考依據(jù)。切實(shí)解決了企業(yè)加工中的技術(shù)難題， 降低了零件的生產(chǎn)成本， 提高了產(chǎn)品的加工效率和質(zhì)量， 提高了企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

參考文獻(xiàn)；

[1]基于變螺距螺紋的車削加工工藝的探究[J]. 何建林. 山東工業(yè)技術(shù). 2017（11）

[2]基于華中數(shù)控系統(tǒng)變螺距螺紋指令的開發(fā)[J]. 魯淑葉. 機(jī)械工程師. 2011（11）

[3]數(shù)控車床用宏程序加工變螺距螺紋的方法及技巧[J]. 馬麗，毛洪輝. 精密制造與自動(dòng)化. 2014（04）

[4]應(yīng)用宏程序數(shù)控車削變螺距螺紋[J]. 朱龍飛. 林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備. 2010（01）

[5]變螺距螺紋的數(shù)控加工[J]. 何金芬. 機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新. 2013（01）

[6]淺談應(yīng)用宏程序加工變螺距螺紋[J]. 陳發(fā)金. 職業(yè). 2013（15）

[7]基于SIEMENS系統(tǒng)變螺距車削參數(shù)化編程研究[J]. 魯淑葉. 精密制造與自動(dòng)化. 2017（01）

[8]如何應(yīng)用宏程序車削變螺距螺紋[J]. 劉袁斌. 成才之路. 2012（24）

[9]變螺距螺紋數(shù)車編程[J]. 潘應(yīng)暉. 四川理工學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）. 2010（02）

[10]華中數(shù)控車床變螺距螺紋程序的編制[J]. 張?chǎng)危w春梅. 中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品. 2010（10）