螺桿加工夾具設計與程序編制

【摘 要】隨著數控技術的進一步發展，數控車床的應用越來越廣泛。當前職業技術院校的數控教學，比較重視數控程序編輯的講解，但對數控加工零件的精度控制方法介紹得比較少，這往往會淡化學生對產品精度質量的重視程度。本文通過典型零件（螺桿）的加工，重點介紹螺桿加工的夾具設計與程序編制。

【關鍵詞】工藝分析；參數宏程序；程序跳轉

一、零件加工工藝分析

（1）螺桿零件特點分析。毛坯材料為Q235A，規格為φ30

×200mm。

從零件圖1要求及材料來看，雖然該工件形位精度要求不高，但加工過程中仍有一定難度，主要體現在以下幾方面：螺桿直徑相對較小、長度較長，所以剛性不好；三角螺紋加工大徑為φ24 mm，尺寸相對較小，但螺距較大（3mm），螺紋長度較長，且三角螺紋的端部是圓弧面。梯形螺紋螺距為6mm，長度較長。目前SIEMENS 802S數控系統螺紋編程指令有G33和LCYC97是簡單螺紋切削，直接采用顯然不適合可以考慮利用宏程序控制螺紋切削進刀方式，避免三刃切削。（2）確定工藝路線。工藝步驟：利用三爪卡盤裝夾φ30 mm毛坯使工件伸出長度大于82.5mm ，完成零件右端外輪廓加工，再加工三角螺紋。右端加工完成后，松開卡盤調頭裝夾φ30毛坯，伸出長度20mm左右，車削端面控制工件長度尺寸，然后鉆中心孔。（注：中心孔不宜大，滿足加工條件即可）松開工件用夾套套在φ22的外圓上，三爪卡盤夾住夾套，采用一夾一頂加工梯形螺紋。

二、夾具設計

定位方案確定及輔助裝夾零件的設計。參照圖紙，該工件形位精度要求不高，可考慮采用“一夾一頂”裝夾（若用卡盤直接夾持，工件會因徑向切削力過大和熱變形的影響出現彎曲變形，很難達到技術要求）；但加工三角螺紋時，由于露出端為圓弧面，該圓弧面上不允許加工中心孔，常用的后頂尖不適合。為此，我們可設計加工出圖2所示的輔助支撐件，并將輔助支撐件裝入機床尾座套筒內，利用它前面的凹圓弧與工件凸圓弧面接觸（兩圓弧面半徑相同），以增加工件的剛性，解決了加工三角螺紋由于剛性不足而引起的零件變形和讓刀現象、減小了尺寸誤差。該輔助支撐件相對于工件可以回轉，但要在其凹圓弧貯油漕內加入適當的潤滑油，以減小摩擦。

當零件三角螺紋一端加工完成后，調頭車削梯形螺紋，發現不容易裝夾，不能直接夾持三角螺紋，這里可以利用設計加工出的夾套，套在φ22 mm的外圓上。夾套內孔直徑為φ22 mm，外圓尺寸為φ30 mm，該尺寸大于螺紋大徑φ24 mm，這樣三爪卡盤裝夾工件時與三角螺紋就不會發生干涉；三爪卡盤夾住夾套，起到定位和保護零件作用，成批生產裝夾牢固可靠方便。大批量生產時，如圖3所示，該夾套加工后可一分為三，分別粘接在三個卡爪上，便于操作。

三、宏程序編制

（1）螺紋車削分析。普通車床加工梯形螺紋，螺紋精度比較容易控制，在數控車床上加工梯形螺紋，精度取決于程序。車削加工第一個零件時，為避免螺紋刀的三刃同時切削，必須考慮車削梯形螺紋的走刀軌跡，先在直徑方向進刀車螺紋，然后往左進刀車螺紋，依次循環直到加工到螺紋尺寸。（2）梯形螺紋宏程序。XHWCJG.MPF；G54M3S800T1G0 F0.25；G0X30Z6；R1=26；FF：G0X=R1；G33Z-95K6；G0X30；Z5.7；X=R1；G33Z-95K6；G0X30；Z6；R1=R1-0.2；IF R1>=19 GOTOB FF；G0X100Z100；M30。

上述加工方法中的輔助零件要在自身機床上加工并使用，若工件形位精度要求高，則不采用該定位方法。該程序可以人為建立固定的模式，若用于加工任何不同直徑的梯形螺紋，只需改變程序中的定位點、有關R參數和螺紋加工底徑等。也可用于任何數控系統只須改變該系統的參數符號，比如FAUNC系統用參數變量用 “#” 符號和改變相關的加工指令即可。

參 考 文 獻

[1]《SIEMENS系統操作說明書》

[2]李昌年主編.機械制造工藝學[M].北京：機械工業出版社，2003（7）

[3]王先逵主編.機床夾具設計與制造[M].北京：機械工業出版社，2007（1）