淺談梯形螺紋在數控車床上的加工

摘 要:在數控車床上加工梯形螺紋有一定的技術難度，特別是在高速切削時難度更大，加工時不容易觀察和控制，安全可靠性也較差.這就要求我們對梯形螺紋的加工方法進行不斷的探索。

關鍵詞:梯形螺紋 數控車削加工方法變速車削

中圖分類號:TH131文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)05(a)-0116-01

梯形螺紋較之三角螺紋，其螺距和牙型都大，而且精度高，牙型兩側面表面粗糙度值較小，致使梯形螺紋車削時，吃刀深，走刀快，切削余量大，切削抗力大。這就導致了梯形螺紋的車削加工難度較大，在多年的數控車床實習教學中，通過不斷的摸索、總結、完善，對于梯形螺紋的車削也有了一定的認知，下面就來探究一下梯形螺紋的車削方法。

1 梯形螺紋在數控車床上基本的加工方法

(1)直進法。螺紋車刀X向間歇進給至牙深處。采用此種方法加工梯形螺紋時，螺紋車刀的三面都參加切削，導致加工排屑困難，切削力和切削熱增加，刀尖磨損嚴重。當進刀量過大時，還可能產生“扎刀”和“爆刀”現象。這種方法數控車床可采用指令G92來實現，但是很顯然，這種方法是不可取的。

(2)斜進法。螺紋車刀沿牙型角方向斜向間歇進給至牙深處。采用此種方法加工梯形螺紋時，螺紋車刀始終只有一個側刃參加切削，從而使排屑比較順利，刀尖的受力和受熱情況有所改善，在車削中不易引起“扎刀”現象。該方法在數控車床上可采用G76指令來實現。

(3)交錯切削法。螺紋車刀沿牙型角方向交錯間隙進給至牙深。該方法類同于斜進法，也可在數控車床上采用G76指令來實現。

(4)切槽刀粗切槽法。該方法先用切槽刀粗切出螺紋槽，再用梯形螺紋車刀加工螺紋兩側面。這種方法的編程與加工在數控車床上較難實現。

2 變速車削梯形螺紋

在數控車床上車削梯形螺紋工件，低速車削時生產效率很低，高速車削時又不能很好地保證螺紋的表面粗糙度，達不到加工的要求，而直接從高速變為低速車削時則會導致螺紋亂牙。變速車削時的亂牙問題可以用一種簡單實用的方法加以解決，車削螺紋時可以先用較高轉速車削，再用低速來精車及修光，從而提高了生產效率，并很好地保證了螺紋的尺寸精度和表面粗糙度。

下面還以梯形螺紋工件如圖3所示為例，介紹如何在FANUC系統的數控車床上變速車削梯形螺紋。

由于此梯形螺紋的螺距較小，可采用斜進搭配刀法加工，因FANUC系統的G76螺紋切削復合循環指令就是以斜進方式進刀的，故可采用G76指令，粗車梯形螺紋時編程如下，留出精車余量。

G00 X40 Z-20;

G76 P010030 Q80 R0.05;

G76 X29 Z-85 P3500 Q100 F6;

G00 X200 Z50。

粗車完成后，如果此時將轉速直接調到低速調用原程序精車，則一定會亂牙，發生崩刃或撞車事故，故我們在低速車削之前要解決車刀亂牙問題。考慮到低速車削時車刀進給速度很慢，我們可以用肉眼來觀察車削時螺紋車刀與螺紋牙形槽是否對準，具體操作方法如下。

(1)改變工件坐標系，使車刀車螺紋時不接觸工件表面，粗車后將粗車刀停在位置X200 Z50處，此時在錄入方式下輸入G50 X192后執行，即改變了坐標系，相當于將坐標系原點沿X軸正方向移動了4mm，也就是稍大于一個牙高的距離。此時將車床主軸轉速調低，如調到25r/min，重新運行程序，粗車刀將車不到工件表面，在接近工件表面的位置移動。

(2)使車刀與車出的梯形螺紋槽重新對正，由于車刀進給速度很慢，此時我們可以看出車刀與原先車出的梯形螺紋槽是不重合的，車刀偏移了一小段距離，目的就是要使車刀重新對準車出的梯形螺紋槽。操作的原理跟在數控車床上車削多頭螺紋是一樣的，就是通過改變螺紋車刀車削前的軸向起點位置來達到目的，即修改上述程序段G00 X40 Z-20中的Z-20。我們可以通過肉眼判斷需調整的大慨距離，如可先將Z-20改為-21，運行程序后，發現車刀與車出的梯形螺紋槽還沒有完全對正。則再修改Z值，重新運行程序，直到車刀與梯形螺紋槽完全對正。

(3)恢復原來的工件坐標系，開始精加工。。為了便于理解和不易出錯，仍將車刀移到X200 Z50位置，在錄入方式下，執行G50 X208，修復原來的工件坐標系，重新運行程序，就可以低速精車梯形螺紋了。精車時也是通過上述改變螺紋車刀車削前的軸向起點位置的方法來修光梯形螺紋的兩側面，同時通過測量，控制切削的次數使螺紋達到尺寸精度的要求。

經過實驗，在高速與低速車削的轉數都固定時，車刀需要偏移的位移是固定的，有了這個數據，以后在車刀崩刃，或磨損后需換刀時就可以不用再重復調整步驟，直接在低速精車時將車螺紋的起點偏移相應位置就可以了。本文所舉加工例子在南京第二數控機床廠的FANUC系統數控車床上完成，當車床主軸轉速從560r/min變速到25r/min時梯形螺車刀在Z軸上需向左偏移1.8mm。

當然如果在批量生產加工時還是要一次一次地改變螺紋車刀車削前的軸向起點位置來修光梯形螺紋的兩側面，生產效率將大大降低，為了解決這個問題，我們可以將梯形螺紋左右兩側面的加工過程分別編成兩個子程序，每次調用時使車刀軸向偏移0.1mm，在工件的首件試切中確定需調用子程序的次數，從而將整個加工過程編入程序當中，即從加工第二件工件時車床就可以一直自動運行下去，直到工件被加工合格。

像GSK980T、FANUC-OTE等一些功能較全的數控系統由于有復合指令的存在使得編程變得比較簡單，但在一些國產經濟型數控車床上卻不具備這樣的功能。這時我們可以將剛斜進法的粗車過程編成子程序，每調用一次車刀都在X軸和Z軸上進給一小段距離，并在首件試切中確定子程序需被主程序調用的次數。粗車完成后，仍用文中所述方法調試出從高速粗車變為低速精車后螺紋車刀需軸向移動的位移，再把精車螺紋左右側面的加工過程分別編成子程序，在主程序調用即可。

3 加工梯形螺紋的幾點注意事項

(1)切削時加切削液，根據情況看是否要加頂尖。

(2)車刀從高速變為低速后要嚴格對準梯形螺紋槽，操作時要仔細認真，不能馬虎。可采用逐步恢復坐標系的方法，即分幾次校正車刀，使車刀逐步車削到牙槽底部。

(3)梯形螺紋精粗車刀的刀頭寬度不能相差太大，不然換刀后會使切削余量過大，發生崩列等問題。

(4)對于一些大螺距的螺紋，車削時主軸轉速不能過高，需參考機床的最高進給速度，否則會發生失步等問題。

4 結語

實際的加工證明，以上在數控車床上變速車削梯形螺紋的方法是切實可行的，且取得了很好的加工效果。對于另外一些大螺距三角形螺紋、蝸桿等只需把粗車進刀的方法如斜進法、分層進刀法等編成子程序，調試出從高速粗車變為低速精車后車刀需軸向移動的位移后，也把精車螺紋左右側面分別編成子程序，在主程序中將其調用就能完成加工。

參考文獻

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