提高薄壁螺紋加工精度的方法

苗晉濤

摘要：針對(duì)影響加工薄壁螺紋精度不高等因素，分析了如何提高薄壁螺紋零件的加工方法，給出解決問(wèn)題的具體方法。

關(guān)鍵詞：螺紋加工；薄壁零件；加工；精度

我校近來(lái)接到一批外加工零件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，就是一個(gè)套類(lèi)零件（如圖1），上面有一段螺紋但加工起來(lái)總也滿(mǎn)足不了要求，通過(guò)不斷改進(jìn)方法，從工件的裝夾、刀具幾何參數(shù)、程序的編制等方面進(jìn)行綜合考慮，找出一種簡(jiǎn)單易行的加工方法。有效提高了零件的精度，保證了產(chǎn)品的質(zhì)量。

一、分析工件特點(diǎn)

從零件圖樣要求及材料來(lái)看，加工此零件的難度主要有兩點(diǎn)：

(1)主要因?yàn)槭潜”诹慵灾饕鉀Q變形問(wèn)題，即受力、受熱、振動(dòng)時(shí)變形的解決。

零件的單邊厚度僅有2mm，材料為45#鋼，既要考慮如何保證工件在加工時(shí)的定位精度，又要考慮裝夾方便、可靠，但此零件較薄，剛性不足，容易引起晃動(dòng)，因此采用三爪卡盤(pán)夾持毛坯，一次裝夾完成。加工時(shí)加充分冷卻液。

(2) 螺紋加工部分厚度只有2mm，而且精度要求較高。

目前華中數(shù)控系統(tǒng)螺紋編程指令有G32、G82、G76。G32是簡(jiǎn)單螺紋切削，顯然不適合； G82螺紋切削循環(huán)采用直進(jìn)式進(jìn)刀方式，如圖2所示，刀具兩側(cè)刃同時(shí)切削工件，切削力較大，而且排削困難，因此在切削時(shí)，兩切削刃容易磨損。在切削螺距較大的螺紋時(shí)，由于切削深度較大，刀刃磨損較快，從而造成螺紋中徑產(chǎn)生誤差。但由于其加工的牙形精度較高；G76螺紋切削循環(huán)采用斜進(jìn)式進(jìn)刀方式，如圖3所示，單側(cè)刀刃切削工件，刀刃容易損傷和磨損，但加工的螺紋面不直，刀尖角發(fā)生變化，而造成牙形精度較差。

從以上對(duì)比可以看出，只簡(jiǎn)單利用一個(gè)指令進(jìn)行車(chē)削螺紋是不夠完善的，采用G82、G76混用進(jìn)行編程，即先用G76進(jìn)行螺紋粗加工，再用G82進(jìn)精加工，在薄壁螺紋加工中，將有兩大優(yōu)點(diǎn)：一方面可以避免因切削量大而產(chǎn)生薄壁變形，另一方面能夠保證螺紋加工的精度。

二、 合理選擇刀具

(1) 內(nèi)鏜孔刀采用機(jī)夾刀，縮短換刀時(shí)間，無(wú)須刃磨刀具，具有較好的剛性，能減少振動(dòng)變形和防止產(chǎn)生振紋；(2) 外圓粗、精車(chē)均選用硬質(zhì)合金90°車(chē)刀；(3) 螺紋刀選用機(jī)夾刀，刀尖角度標(biāo)準(zhǔn)，磨損時(shí)易于更換。(4) 切刀采用機(jī)夾刀，刀具長(zhǎng) 25mm。

三、 分析工藝過(guò)程

1. 加工步驟

(1) 裝夾毛坯45mm長(zhǎng)，平端面至加工要求；(2) 用Φ18鉆頭鉆通孔，粗、精加工Φ21通孔；(3) 粗、精加工Φ48外圓，加工長(zhǎng)度大于3mm至尺寸要求；(4) 加工螺紋外圓尺寸至Φ23.805；(5) 利用G76、G92混合編程進(jìn)行螺紋加工；(6) 切斷工件，控制總長(zhǎng)尺寸35mm；(7) 完成加工。

2. 切削用量

(1) 內(nèi)孔粗車(chē)時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速每分鐘600轉(zhuǎn)，進(jìn)給速度F0.3，留精車(chē)余量0.2~0.3mm。(2) 內(nèi)孔精車(chē)時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速每分鐘1200轉(zhuǎn)，為取得較好的表面粗糙度選用較低的進(jìn)給速度F0.1，采用一次走刀加工完成。(3) 外圓粗車(chē)時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速每分鐘1 100轉(zhuǎn)，進(jìn)給速度F0.3，留精車(chē)余量0.3~0.5mm。(4) 外圓精車(chē)時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速每分鐘1300轉(zhuǎn)，進(jìn)給速度F0.1，采用一次走刀加工完成。

四、 編制程序（數(shù)控系統(tǒng)采用華中世紀(jì)星）

程序內(nèi)容程序說(shuō)明

%1234

G95F0.3

G00 X200 Z50定位至起刀點(diǎn)

S600 M3 啟動(dòng)主軸，轉(zhuǎn)速600轉(zhuǎn)/分

T0101 調(diào)用1#鏜孔刀

G00 X16 Z5定位至（16,5）

G71 U1 R0.5 P1 Q2 X-0.5 Z0 F0.3

N1 G0 X21.4

G1 Z0

X21 Z-0.2

N2 Z-37

G0 Z50

X200 回至起刀點(diǎn)，

M5主軸停止

M0程序停止

M3 S1

G0 X200 Z50定位至起點(diǎn)

T0202 M3 S1200 調(diào)用2#外圓精車(chē)刀，啟動(dòng)主軸，轉(zhuǎn)速為1 200轉(zhuǎn)/分

G00 X52 Z2 定位至（52,2）

G80 X50 Z-6 F0.3G80外圓切削循環(huán)

X48車(chē)至Φ48

G0 X100 Z10 回至起刀點(diǎn)，主軸停止

M05

M0 程序停止，零件調(diào)頭并裝夾

T0202調(diào)用2#外圓精車(chē)刀

M3 S1主軸啟動(dòng)，轉(zhuǎn)速1200轉(zhuǎn)/分

G00 X50 Z2 定位至（50,2）

G71 U2 R0.5 P3 Q4 X0.5 Z0 F0.1

外圓車(chē)削循環(huán)，對(duì)螺紋外圓進(jìn)行粗加工

N3 G0 X21.8

G1 Z0 0.3

X23.805 Z-1

N4 Z-32

G0 X100 Z100回到起刀點(diǎn)，

M5主軸停止

M0程序停止

M3 S120 主軸啟動(dòng)，轉(zhuǎn)速1200轉(zhuǎn)/分

G00 X50 Z2定位至（50,2）

G0 X100 Z100回?fù)Q刀點(diǎn)（100,100）

T0404 調(diào)用4#螺紋刀

G0 X25 Z5定位至（25,5）

G76 C2 R-1 E1 A60 X22.25 Z-28 K0.75 U0.1 V0.1

螺紋車(chē)削循環(huán)車(chē)削M24*1.5螺紋部分

G0 X25 Z5

定位至G76同一螺紋加工起點(diǎn)

G82 X22.15 Z-28 F1.5 G82精修螺紋

X22.05

X22.05

G0 X100 Z100返回起點(diǎn)

T0505 調(diào)用5#切斷刀

G00X52

Z-38

G01X0 切掉工件

G00X100

Z100

M5 停主軸

M30 程序結(jié)束

五、 加工時(shí)的幾點(diǎn)注意事項(xiàng)

(1) 工件要夾緊，以防在車(chē)削時(shí)打滑飛出傷人和扎刀；

(2) 在車(chē)削時(shí)使用適當(dāng)?shù)睦鋮s液（如煤油），能減少受熱變形，使加工表面更好地達(dá)到要求；

(3)在機(jī)床變速、檢查和測(cè)量工件、調(diào)換刀具、裝卸及清除切屑等項(xiàng)工作時(shí)，必須在機(jī)床停穩(wěn)后進(jìn)行；

(4) 安全文明生產(chǎn)，要穿戴好規(guī)定的各種勞動(dòng)保護(hù)用品。

通過(guò)實(shí)際加工生產(chǎn)，以上措施很好地解決了加工精度不高等問(wèn)題，減少了裝夾校正的時(shí)間，減輕了操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高效率并保證加工后零件的質(zhì)量，經(jīng)濟(jì)效益十分明顯

參考文獻(xiàn)：

[1]袁鋒.數(shù)控機(jī)床培訓(xùn)教程[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

[2]顧力平.數(shù)控機(jī)床編程與操作[M].北京:中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2005.

（新鄉(xiāng)市高級(jí)技工學(xué)校）