數(shù)控車床外螺紋車削加工工藝常見問題及解決辦法

文/姚忠偉，云南紅河技師學(xué)院

在機(jī)械加工中，螺紋加工常見采用車床車削方法進(jìn)行，螺紋車削是指螺紋加工過程，具體是指工件旋轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，車刀沿工件軸線移動(dòng)一個(gè)導(dǎo)程，刀刃的運(yùn)動(dòng)軌跡就形成了工件的螺紋表面的螺紋加工過程。在數(shù)控車床螺紋車削加工中，想要使螺紋車削加工品質(zhì)和質(zhì)量得到保證，就必須要針對(duì)螺紋車削加工中存在的問題展開分析研究，制定針對(duì)性的解決處理策略，本文就此展開了研究分析。

1 數(shù)控車床螺紋車削加工工藝常見問題及解決辦法

1.1 引入距離和超越距離的設(shè)置

螺紋加工方法非常多，當(dāng)前較為常用的加工方法為車削加工，不管車削何種類型螺紋，都必須要確保車床主軸與刀具間維持嚴(yán)格運(yùn)動(dòng)關(guān)系，主軸每旋轉(zhuǎn)一圈，刀具需要均勻移動(dòng)一定的距離。工件以及車刀的移動(dòng)必須要通過主軸帶動(dòng)實(shí)現(xiàn)，使工件與刀具的運(yùn)動(dòng)關(guān)系得到保證。在螺紋切削加工起始以及結(jié)束等階段，伺服系統(tǒng)往往會(huì)具有一定的滯后性特點(diǎn)，螺紋導(dǎo)程規(guī)則性無法得到保證，在起刀階段存在有加速過程，在停刀階段存在有減速過程。為了使這兩個(gè)階段螺紋尺寸精確性得到保證，車削螺紋需要在兩端設(shè)置引入距離和超越距離，螺紋加工中的實(shí)際走刀長(zhǎng)度需要略長(zhǎng)于實(shí)際所需要加工的螺紋長(zhǎng)度，一般超過螺距2～5mm 即可，超越距離長(zhǎng)度取引入距離長(zhǎng)度的1/4 即可，如果螺紋精度高或者螺距大，那么在加工取值方面，必須要確保超越距離長(zhǎng)度與引入距離長(zhǎng)度選擇合理性，避免刀具在加速進(jìn)刀或者減速退刀時(shí)出現(xiàn)損壞等情況，導(dǎo)致所加工的螺紋不合格。

1.2 加工螺紋主軸轉(zhuǎn)速的合理性

數(shù)控車床螺紋加工過程中，主軸轉(zhuǎn)速存在有較多的影響因素：第一，在螺紋加工程序中段指令中的螺距值參數(shù)主要是通過進(jìn)給量方式確定加工的進(jìn)給速度，如果機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速選擇缺乏合理性，如轉(zhuǎn)速過高，那么以此所得出的進(jìn)給速度將會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過正常進(jìn)給速度值；第二，在位移前后，刀具會(huì)受到伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)升降頻率等因素影響，同時(shí)數(shù)控裝置本身的插補(bǔ)運(yùn)算速度也會(huì)造成一定的約束，導(dǎo)致升降頻特性無法滿足實(shí)際加工需要，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)容易有超前或者滯后等情況出現(xiàn)，螺牙螺距加工無法滿足要求；第三，車削螺紋功能的實(shí)現(xiàn)必須要依靠主軸同步運(yùn)行，只有具備主軸脈沖發(fā)生器，才能夠?qū)崿F(xiàn)螺紋的車削。如果主軸轉(zhuǎn)速設(shè)置過大，那么編碼器在發(fā)出定位脈沖后非常容易有過沖情況出現(xiàn)，進(jìn)而造成螺紋亂扣等情況。

1.3 螺紋大小徑計(jì)算

數(shù)控機(jī)床螺紋加工過程中，必須要確定螺紋的各項(xiàng)參數(shù)，如螺紋小徑、中徑以及大徑。中徑指的是螺紋檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，螺紋加工主要是根據(jù)螺紋的小徑和大徑確定，大徑與小徑的計(jì)算與實(shí)際加工存在一定偏差，較高切削速度下，螺桿受到擠壓造成螺紋大徑尺寸膨脹，因此，車削加工前必須要將外圓直徑控制在螺紋大徑以內(nèi)，同時(shí)按照相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，需要小于加工尺寸的0.1～0.3mm。在螺紋小徑計(jì)算方面，按照螺紋公稱直徑減去1.3 倍螺距方式計(jì)算。如在加工M12 螺紋時(shí)，螺紋公稱直徑為Φ12，在具體加工過程中，大徑選擇Φ11.8。在小徑計(jì)算方面，實(shí)際加工小徑的尺寸同樣會(huì)小于理論尺寸值，按照這一尺寸偏差進(jìn)行加工，能夠確保所加工的螺紋滿足實(shí)際要求。

1.4 走刀次數(shù)和背吃刀量

如果走刀次數(shù)僅1～2 次，那么對(duì)螺紋刀頭會(huì)有非常大磨損，容易有崩刀等情況出現(xiàn)，所車削的螺紋質(zhì)量很難得到保證，無法正常使用，螺旋精度與標(biāo)準(zhǔn)精度會(huì)出現(xiàn)較大偏差，必須要分多次走刀。走刀次數(shù)的確定需要結(jié)合背吃刀量分析考慮，在螺紋切削用量選擇方面需要與工件材料螺距以及加工位置等因素結(jié)合分析考慮。之前幾次的進(jìn)給量可稍大，之后逐漸減少每次切削用量。選擇較低的切削速度，粗車首次切深控制在0.4mm 左右，后續(xù)采用恒定切削面積，留有0.1mm 余量，精車切深控制在0.05～0.1mm，總切深為螺距的1.3 倍。

1.5 車刀選擇

在螺紋車刀選擇方面，需要綜合考慮刀具材料、幾何角度以及形狀等因素分析考慮，選用手磨成型刀或機(jī)夾刀，手磨刀要注意計(jì)算主后角大于螺紋的牙型升角；機(jī)夾刀刀片的選用時(shí)應(yīng)盡量采用同一螺紋加工刀片，當(dāng)使用大螺距刀片加工小螺距螺紋時(shí)應(yīng)注意刀尖圓弧不能過大。

1.6 刀具的裝刀和工件裝夾

螺紋刀的安裝螺紋刀尖牙型角水平安裝角度應(yīng)與主軸垂直并且需要將刀尖控制與工件回轉(zhuǎn)中心保持一致，不宜過高或過低，如果刀具刀尖過高，那么切削一定深度后，車刀的后刀面可能與工件干涉，摩擦力增大，導(dǎo)致切削阻力增大，甚至有工件彎曲以及啃刀等情況出現(xiàn)；如果刀尖過低，切屑與工件擠壓增大了切屑排除難度，車刀徑向力指向工件中心，橫進(jìn)絲桿與螺母之間存在較大間隙，吃刀深度會(huì)自動(dòng)加深，導(dǎo)致工件被抬起，有啃刀等情況出現(xiàn)。針對(duì)這種情況，需要及時(shí)對(duì)車刀高度進(jìn)行調(diào)整，維持刀尖與工件軸線高度一致。在半精車和粗車時(shí)，需要將刀尖位置控制在工件中心以上 1%工件加工直徑即可。另外，要對(duì)工件裝夾有足夠重視度，如果裝夾牢固性不足，工件的剛性無法承受車削過程中所產(chǎn)生的車削力，導(dǎo)致車刀與工件中心高度發(fā)生改變，切削深度有明顯增大，出現(xiàn)啃刀等情況，在這一過程中，需要保證工件裝夾牢固，利用中心架、頂尖等，使工件剛性得到保證。

2 結(jié)束語(yǔ)

數(shù)控車床螺紋車削的加工工藝在實(shí)際應(yīng)用中還存在有一定的問題和不足，對(duì)加工精度和加工質(zhì)量有嚴(yán)重影響，在具體加工過程中，必須要結(jié)合實(shí)際情況分析考慮，針對(duì)存在的問題給出相應(yīng)解決措施，通過引入距離和超越距離設(shè)置、主軸轉(zhuǎn)速控制、螺紋大小計(jì)算以及刀具選擇等方式，提高數(shù)控車床螺紋車削加工工藝應(yīng)用有效性，使加工中的各類問題得到有效解決，提高加工精度，保證加工質(zhì)量和品質(zhì)，更好的滿足螺紋車削加工需要。