數(shù)控車床梯形螺紋車削方法探究

沈坤

摘要：梯形螺紋是機械加工中比較應(yīng)用較多的一種螺紋，也是普通車床加工中一項重要的加工技能，但是如何在數(shù)控車床上進行梯形螺紋的車削加工，時常會因為梯形螺紋的加工工藝、刀具選擇、加工程序等原因很少應(yīng)用數(shù)控車床進行加工。本文主要闡述在應(yīng)用數(shù)控車床實現(xiàn)梯形螺紋車削加工的方法，正確的應(yīng)用程序，以及對加工工藝和參數(shù)進行分析。

關(guān)鍵詞：梯形螺紋;加工方法;進刀方式

0 ?引言

梯形螺紋在機床和機械設(shè)備中的應(yīng)用十分廣泛，其牙型角幾何形狀為30°等腰梯形。優(yōu)點在于貼合面貼合緊湊、工藝性好、強度高。相對于矩形螺紋而言其傳動效率不及矩形螺紋效率高。普通車床加工梯形螺紋時其生產(chǎn)效率較低、并且加工后的合格率相對較低，操作者勞動強度較大。因此數(shù)控車床加工梯形螺紋類零件能夠提高生產(chǎn)效率和零件質(zhì)量，降低操作者勞動強度。

為使梯形螺紋的加工精度和表面粗糙度得到保證，在車削梯形螺紋時，螺紋車刀選用高速鋼材質(zhì)進行低速車削;車削螺紋時，因徑向接觸面積切削力較大刀具承受力比較大，為保證螺紋的加工精度，可分別采不同的粗車刀具和精車刀具對工件進行粗、精車削加工。

①高速鋼梯形螺紋車刀一般采用人工磨制而成，切削刃較為鋒利，車刀韌性較好，并且刀尖不易產(chǎn)生崩裂現(xiàn)象，因此在適用于加工精度較高表面粗糙度要求較低的梯形螺紋。常用于加工塑性材料的大螺距螺紋和精密精度要求較高的如絲杠等工件，缺點是生產(chǎn)效率相對較低。

②高速材質(zhì)的鋼梯形螺紋粗車刀。其材質(zhì)的刀具特點是具有較大的背前角，排屑比較順暢;并且其刀具后角小有一定的鋼性，能接受較大承受力，適用于粗加工絲杠類零件及螺紋螺距較小的梯形螺紋。為了方便左右切削的進刀方式應(yīng)留出精加工余量，螺紋車刀的刀頭寬度應(yīng)不大于槽底寬W，車刀的兩刃夾角必須要小于牙型角。

③高速鋼梯形螺紋精車刀。高速鋼梯形螺紋精車刀具的特點：車刀主切削刃沿兩側(cè)在磨刀時磨有R2～R3mm的分屑槽，并且保證刀具前角較大、從為保證鐵屑能夠順利排出。梯形螺紋車刀的縱向前角γp=0°，其刀具兩側(cè)切削刃的夾角要等于牙型角角度。為了保證兩側(cè)切削刃排的屑順利，要磨有較大前角（γo=10°～20°）的卷屑槽。在進行梯形螺紋車削加工過程中更要注意，不該使螺紋車刀的前刀刃完全接觸零件表面。

進行低速車削梯形螺紋時一般采用直進法、斜進法、左石切削法三種進刀方式進行加工?，F(xiàn)在我們根據(jù)以上三種進刀方式進行探究：

①直進法，也被稱之為切槽法。該方法在車削加工方過程中，進行每次一次車削僅在X軸方向進刀，利用梯形螺紋車刀的牙型和主切削刃的幾何尺寸來保證螺紋加工精度，其優(yōu)點是操作相對比較簡單。缺點是采用該方法進行車削加工三個切削刃都都參與加工，刀具受力較大。如果刀具的材料不佳、刃磨的刀具角度處理達不到要求，加工過程中容易產(chǎn)生“扎刀”或者刀尖斷裂的情況。

②斜進法，加工時，采用預(yù)磨好的梯形螺紋車刀按照車直槽法的原理沿牙形角間接進給至螺紋小徑。此方法加工時要采用遞減的背吃刀量進行車削，因加工時加工表面接觸面積大所以需要編輯程序時循環(huán)次數(shù)較多。這種方法避免了直槽法時的弊端，切削較順利，但是容易出現(xiàn)扎刀、倒牙等現(xiàn)象。

③左右切削法。梯形螺紋車削刀具沿著X軸方向進刀時每，要保證車削循環(huán)時必須保證每次車削的循環(huán)起點在Z軸方向大于螺紋的兩個螺距，此方法是為了避免因直接進刀法進刀定位存在誤差，三個主切削刃同時受力較大發(fā)生車刀斷裂或扎刀等現(xiàn)象。避免因為Z軸方向存在定位誤差產(chǎn)生亂扣現(xiàn)象，不能夠保證螺紋的加工精度。因此該方法只能用于梯形螺紋的粗加工。

1 ?實例分析如何實現(xiàn)梯形螺紋的車削加工

以零件圖紙中標注為Tr36X6長度為40mm的梯形螺紋為例，介紹在FANUC Oi mate-TC系統(tǒng)中如何實現(xiàn)梯形螺紋的車削加工。

1.1 直進法

車削梯形螺紋直進法，是利用X軸直接進給的方式進行加工，在FANUC系統(tǒng)中只能采用該系統(tǒng)中G92單一螺紋加工固定循環(huán)指令進行車削加工。其梯形螺紋加工部分程序如下，并留有精加工余量。

00001：（程序名）

N1 ?M03 S80;（主軸正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)數(shù)80r/min）

N2 ?T0301;（選擇3號梯形螺紋車刀并調(diào)用1號刀具補償）

N3 ?G00 ?X40 ?Z20;（快速移動到X40 Z20坐標點）

N4 ?X29;

N5 ?G00 ?X100 ? Z100;

N6 ?M05 ?M30;

直進法，是應(yīng)用梯形螺紋車刀沿數(shù)控車床X軸方向間接遞減進給，直接加工到螺紋最小直徑。應(yīng)用本方法完成梯形螺紋車削時，應(yīng)用此方法對螺紋車削時，螺紋車刀的三個主切削刃分別承受不同大小的切削力。前幾次進刀時由于切削較淺背吃刀量較小，并不會發(fā)生扎刀等現(xiàn)象，隨著加工深度的變化其承受的切削力、背吃刀量和切削刃也在增加，造成加工零件的排屑困難、刀尖刀刃損耗較快，從而導(dǎo)致切削過程中有發(fā)生“扎刀”的現(xiàn)象發(fā)生。應(yīng)隨著進刀深度的增加背吃刀量的增加相應(yīng)的調(diào)節(jié)進刀量，避免“扎刀”現(xiàn)象的產(chǎn)生，但是該方法進行加工螺紋時，也可以采用調(diào)節(jié)背吃刀量的方式來調(diào)節(jié)進刀量來保證齒形的正確，但是螺紋大徑兩側(cè)容易產(chǎn)生大量毛刺影響螺紋尺寸精度和表面粗糙度要求、影響零件的整體質(zhì)量。

1.2 斜進法車削梯形螺紋

在FANUC數(shù)控系統(tǒng)中，螺紋車削復(fù)合循環(huán)指令G76的加工路徑是以沿梯形螺紋牙型角在X軸方向多步進給切削至螺紋的最小徑。采用螺紋車削復(fù)合循環(huán)指令G76編制粗加工程序如下，并留精加工余量。

00002;（程序名）

N10 ?M3 S80 M8;（主軸正傳轉(zhuǎn)數(shù)80r/min，冷卻液開）

N20 ?T0201：（30梯形螺紋車刀）

N30 ?G00 ?X42 ?Z20（G76螺紋指令循環(huán)起點）

N40 ?G76 P010030 ?Q80 ?R0.05：

N50 ?G76 X29 Z-46 P3500 F6;

N60 ?G00 X100 Z300;（退刀至安全距離）

N70 ?M09 M05 M30;（冷卻液關(guān)、主軸停止、程序結(jié)束并返回程序頭）

采用斜進法的進刀方式車削梯形螺紋時，其加工方式是刀具沿螺紋牙形左側(cè)由X軸不斷進給的方式進行切削加工，直至切削到螺紋最小直徑。該進刀方式車削螺紋時因刀具只有連個切削刃受力排屑較為順暢，刀具所承受的切削力和切削熱也比較小，相比直接進刀法該進刀方式能夠避免直接進刀的缺點。在車削加工過程中避免了扎刀現(xiàn)象的發(fā)生。

1.3 左右切削法車削梯形螺紋

采用左右切削法進行梯形螺紋加工，該方法的進刀方式是螺紋車刀沿著螺紋的牙形角方向進行交替進給切削至螺紋小徑，從而完成梯形螺紋的車削加工。采用該方法進行車削時，只能采用M98子程序調(diào)用指令和G32螺紋車削指令進行程序編制，才能夠?qū)崿F(xiàn)刀具左右進刀的切削方式。梯形螺紋粗加工部分程序如下，且留精加工余量。

00003;（主程序部分）

N1 M03 S80 M08;

N2 T0101;（30°調(diào)用梯形螺紋車刀，調(diào)用1號刀補）

N3 G00 X42 Z20;（快速移動至循環(huán)起點）

N4 M98 P10002;（調(diào)用O0002號子程序）

N5 G00 X100 Z300;（快速移動至換刀點）

N6 M05 M09 M30 ;（主軸停止、切削液關(guān)閉、程序結(jié)束）

00002;（子程序部分）

N10 ? G00 U-20.4;

N20 ? G32 U0 ?Z-47 ?F6.0;

N30 ? G00 U20.4;

。。。。。

N100 ?G32 U0 ?Z-46 ?F6。0;

N110 ?G00 U20.3

N120 ?M99

采用此方法車削進行梯形螺紋的切削加工優(yōu)點在于，走刀路線清晰、加工過程更加規(guī)律有序、車削時車刀兩側(cè)的主切削刃只有一個在參與切削，承受切削力較小，加工狀態(tài)穩(wěn)定，也能夠避免直接進刀法是產(chǎn)生的扎刀現(xiàn)象。但是在實際車削過程中需要操作者根據(jù)實際經(jīng)驗觀察加工過程中排屑是否順暢，根據(jù)排屑情況適當調(diào)節(jié)進給量來保證鐵屑順利排出、進而保證梯形螺紋的尺寸精度和表面粗糙度。

2 ?車削梯形螺紋注意事項

車削梯形螺紋時一定要注意以下幾點：①進行梯形螺紋車削加工時一定要按照數(shù)控車床安全文明生產(chǎn)操作規(guī)程和進行車削加工。②在進行梯形螺紋車削加工時一定要打開切削液從而避免車削熱的產(chǎn)生對工件的幾何尺寸有影響。③在進行梯形螺紋加工要綜合考慮零件的總長，如果零件較長盡量活頂尖。④車削梯形螺紋時，為避免扎刀和零件變形現(xiàn)象發(fā)生，盡量選擇較小的切削用量。⑤編制梯形螺紋加工程序前，操作者要充分了解機床性能和最大進給速度，避免加工時發(fā)生機床失步現(xiàn)象。

參考文獻：

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