數(shù)控車削加工梯形螺紋的方法

劉 虹

（重慶工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，重慶 401120）

0 引言

用數(shù)控車床加工梯形螺紋比三角型螺紋更難，并有較大的技術(shù)難度。在數(shù)控車床上加工三角型螺紋時(shí)，一般是根據(jù)零件的圖樣要求，先對(duì)各型面進(jìn)行車削，最后才車削螺紋。但在梯形螺紋車削時(shí)，因?yàn)樘菪温菁y常用于傳動(dòng)，精度要求比較高，工件又比較長(zhǎng)，所以在車削中，為了增加工件的剛性和強(qiáng)度，應(yīng)盡量將螺紋車削的工序放在最前面，也就是放在對(duì)非螺紋的各個(gè)加工面處于粗加工狀態(tài)時(shí)。此外，除螺紋車削需要的進(jìn)刀或退刀處要加工到尺寸要求以外，其余各加工面的尺寸，應(yīng)盡量大于圖樣的外徑尺寸。梯形螺紋的大徑一般要比公稱直徑約大0.5mm左右，因此一般在梯形螺紋半精車后再精車至圖樣要求。

1 梯形螺紋在數(shù)控車床上的加工方法

梯形螺紋的特點(diǎn)是螺距和牙型都較大，走刀快，螺紋吃刀較深，切削余量與切削抗力都較大，讓刀現(xiàn)象比加工三角型螺紋要更為嚴(yán)重。目前，梯形螺紋在數(shù)控車床上的編程方法主要有G76固定循環(huán)指令法、調(diào)用子程序法及宏程序法等。而每種編程方法中，加工梯形螺紋的切削進(jìn)給又分為直進(jìn)法切削、斜進(jìn)法切削、左右進(jìn)給法切削及切槽刀粗切槽法。

1.1 直進(jìn)法切削

車刀沿螺紋橫向間歇進(jìn)給至牙深處，如圖1(a)所示。采用此方法車削時(shí)，車刀三面都參加切削，排屑困難，切削力和切削熱增大，當(dāng)進(jìn)給量過(guò)大時(shí)，可能產(chǎn)生扎刀現(xiàn)象，該方法主要用于加工螺距不大于6mm的梯形螺紋。其螺紋刀具的刀尖寬度和梯形螺紋的槽底寬度相等，在數(shù)控車床上該種方法可用G92指令來(lái)實(shí)現(xiàn)。

1.2 斜進(jìn)法切削

車刀沿螺紋牙型角方向斜向間歇地進(jìn)給至牙深處，如圖1(b)所示。采用此方法車削時(shí)，車刀始終只有一個(gè)側(cè)刃參與車削，排屑順利，刀尖的受熱和受力有所改善，不易引起扎刀現(xiàn)象，在數(shù)控車床上該種方法可用G76指令來(lái)實(shí)現(xiàn)。

圖1 梯形螺紋的切削方法

1.3 左右進(jìn)給法切削

車刀沿螺紋牙型角方向交錯(cuò)間歇地進(jìn)給至牙深處，如圖1(c)所示。刀具沿螺紋的牙型線進(jìn)行左、右切削，或左、中、右切削，切削深度很小。該方法避免了螺紋車刀的三面切削，切削抗力減小。但用該方法車削螺紋時(shí)，刀尖寬度應(yīng)比螺紋槽底寬度窄一點(diǎn)。大導(dǎo)程的梯形螺紋，因?yàn)檠佬蛯挾容^大，宜使用左、中、右分層進(jìn)行切削的加工方法。在數(shù)控車床上該種方法常采用宏程序編程來(lái)實(shí)現(xiàn)。

1.4 切槽刀粗切槽法

先用切槽刀將螺紋槽粗切出來(lái)，如圖1(d)所示。然后再用車刀加工螺紋的兩個(gè)側(cè)面。在數(shù)控車床上較難實(shí)現(xiàn)這種方法的編程與加工。

2 梯形螺紋在數(shù)控車床上的編程方法

圖2 梯形螺紋零件圖

零件如圖2所示，材料為45鋼。梯形螺紋的尺寸計(jì)算如下：公稱直徑d=36mm，螺距p=6mm，牙頂間隙z=0.5mm，牙型高度h1=0.5p+z=3.5mm，中徑d2=d-0.5p=33mm，底徑d3=d-2h1=29mm，牙頂寬f=0.366p=2.196mm，

槽底寬w=0.366p-0.536z=1.928mm。

2.1 使用G76螺紋切削復(fù)合循環(huán)指令加工梯形螺紋

在梯形螺紋車削中，單一采用哪一個(gè)編程指令均不能實(shí)現(xiàn)螺紋的左、右分層切削。為滿足工藝要求，達(dá)到左右切削的條件，先使用G76螺紋切削復(fù)合循環(huán)指令，采用斜進(jìn)法進(jìn)行粗加工，并留出精加工余量，再使用G92螺紋指令，采用直進(jìn)法進(jìn)行精加工，即采用斜進(jìn)法粗車與直進(jìn)法精車的混合編程方法。

程序如下（FANUC-0i系統(tǒng)）

O0007

T0505；

S400 M03；

G00 X40 Z10 M08；（快速定位到螺紋切削起點(diǎn)，切削液開(kāi)啟）

G76 P010030 Q80 R0.1；

G76 X29 Z-55 R0 Q100 P3500 F6；（粗車螺紋）

G00 X40 Z10.1；（快速定位到G92螺紋切削起點(diǎn)）

G92 X36.1 Z-55 F6；（空走一個(gè)循環(huán)）

M01；有條件暫停（檢查螺紋車刀中心與螺紋溝槽中心是否重和）

G92 X29.1 Z-55 F6；（精車螺紋右側(cè)面）

X29；（精車螺紋右側(cè)面到尺寸）

X29；（再精車一次，以消除讓刀現(xiàn)象）

G00 X40 Z9.9；（快速定位到G92螺紋切削起點(diǎn)）

G92 X29.1 Z-55 F6；（精車螺紋左側(cè)面）

X29；（精車螺紋左側(cè)面到尺寸）

X29；（再精車一次，以消除讓刀現(xiàn)象）

G00 X100 Z100 M09；

M05；

M30；

當(dāng)采用G76斜進(jìn)法粗車后，在用G92精車前應(yīng)檢查螺紋車刀中心是否和加工螺紋溝槽中心重和（用G92空走一個(gè)循環(huán)檢查），如中心不重和，則用M01有條件暫停，對(duì)螺紋車削起刀點(diǎn)進(jìn)行修改。

2.2 調(diào)用子程序法加工梯形螺紋

使用G32等螺距螺紋加工指令來(lái)編制子程序，并采用相對(duì)編程，以實(shí)現(xiàn)螺紋的左、中、右切削。假設(shè)刀具刀尖寬度為1.328 mm，比槽底窄0.6mm，刀具在一個(gè)固定位置車削一刀螺紋，再分別向左、向右偏移0.6mm/2加工螺紋。因?yàn)楣Q直徑-底徑=7mm，第一次車削梯形螺紋的切深為0.4mm，后面每次切深0.1mm，車削66次，共加工余量（0.4+66*0.1）=7mm。

主程序（FANUC-0i系統(tǒng)）

O1000

G54

T0101；

M03 S400；

G00 X44 Z8 M08；（快速定位到螺紋切削起點(diǎn)）

M98 P672000；（連續(xù)67次調(diào)用螺紋車削子程序O2000）

G00 X100 Z100

T0100；

M30

子程序

O2000

G00 U-8.4；（螺紋刀具從起刀點(diǎn)往X軸的負(fù)方向快速移動(dòng)8.4mm）

G32 U0 Z-56 F6；（從中間直進(jìn)切入進(jìn)行螺紋切削）

G00 U8.4；（往X軸的正方向快速移動(dòng)8.4mm）

Z8.3；（刀具向右偏離螺紋起刀點(diǎn)0.6mm/2）G00 U8.4；

G32 U0 Z- 56 F6；（車螺紋右側(cè)面）

G00 U8.4；

Z7.7；（刀具向左偏離螺紋起刀點(diǎn)0.6mm/2）U-8.3；

G32 U0 Z- 56 F6；（車螺紋左側(cè)面）G00 U8.3；

Z8；（到螺紋起刀中點(diǎn)）M99；

2.3 用宏程序法加工梯形螺紋

用宏程序編程時(shí)，螺紋刀具的刀尖寬度應(yīng)小于或等于槽底寬度。它是在同一切深層上，螺紋的整個(gè)槽寬的左右起點(diǎn)位置要隨切深的變化而改變，以完成螺紋的加工。螺紋的切深要根據(jù)工件的剛性及刀具的強(qiáng)度來(lái)合理選擇。

O8000

T0101；

M03 S400；

G00 X40 Z5 （快速走到螺紋加工起刀點(diǎn)）

#1=36 (對(duì)螺紋公稱直徑賦初值)

#2=0 (縱向右邊切削賦初值)

#3=-1.876 (TAN30*7，縱向左邊切削初值)

#4=0.15 (每次橫向切削深度0.15mm)

N5 IF[#1LE29]GOTO10 (加工到螺紋底徑循環(huán)結(jié)束)

G00Z[#2+5] (走到螺紋右邊加工起刀點(diǎn))

G92 X[#1] Z-55 F6；（車螺紋右側(cè)面）

G00 Z[#3+5] ；（快速走到左邊加工起刀點(diǎn)）

G92 X[#1] Z-55 F6；（車螺紋左側(cè)面）

#1=#1-#4；改變螺紋加工直徑

#2=#2-TAN[15]*#4；（計(jì)算因改變切深后，槽寬的右起點(diǎn)位置）

#3=#3+TAN[15]*#4；（計(jì)算因改變切深后，槽寬的左起點(diǎn)位置）

IF[#1LT34]THEN #4=0.15；（直徑小于Φ34時(shí)，每次切削深度為0.15 mm）

IF[#1LT32]THEN #4=0.1；（直徑小于Φ32時(shí)，每次切削深度為0.10 mm）

IF[#1LT30]THEN #4=0.05；（直徑小于Φ30時(shí)，每次切削深度為0.05mm）

GOTO 5；

N10 G92 X29 Z-55 F6；（在螺紋底徑處精加工兩刀）

G92 X29 Z-55 F6；

G00 X100 Z150 M09；

M05；

M30；

利用宏程序編程，能實(shí)現(xiàn)程序結(jié)構(gòu)的模塊化。可以將已編好的宏程序作為模塊，來(lái)完成形狀相同而尺寸不同的零件的加工，當(dāng)零件的尺寸改變時(shí)，只需要將零件的幾何參數(shù)的值進(jìn)行相應(yīng)的改變，即可車削不同螺距和公稱直徑的梯形螺紋。使程序具有較強(qiáng)的通用性、靈活性和智能性。

3 結(jié)束語(yǔ)

梯形螺紋的車削方法有多種，加工較為復(fù)雜。車削梯形螺紋時(shí)，只要綜合考慮螺距的大小、刀具的強(qiáng)度及機(jī)床的剛性等情況，進(jìn)行加工方法的合理選擇，并根據(jù)工藝分析，使用恰當(dāng)?shù)臄?shù)控編程指令，就可以在數(shù)控車床上車削出合格的梯形螺紋。

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