使用數控車床加工多頭螺紋的方法

【摘 要】分析螺紋零件的基本特征，講解數控車床加工多頭螺紋的一般方法和步驟。

【關鍵詞】數控車床 多頭螺紋 加工方法

【中圖分類號】G【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2014）08B-0118-02

螺紋加工是中職學校學生在數控車床實操中的必學內容，大多數學生對螺紋加工覺得難以掌握，特別對加工多頭螺紋，感到難度很大。為了幫助學生掌握多頭螺紋的加工方法，下面以數控車床加工多頭螺紋的方法，分析螺紋零件特性，講解多頭螺紋的加工方法和步驟。

一、螺紋的基本特性

螺紋連接在各行各業應用很普遍。其作用一是作為物體之間的固定連接，例如汽車上輪轂的緊固螺釘；二是用于傳遞動力，同時改變運動的形式（如旋轉運動改變為直線運動），例如數控車床的水平調整使用的墊腳千斤頂。按照螺紋剖面形狀的不同，主要分為三角螺紋、梯形螺紋、鋸齒螺紋和矩形螺紋四種。在實際中，根據用途不同選用四種中的一種，例如固定連接固定時選用三角螺紋；傳遞動力及改變運動形式時選用梯形或矩形螺紋；鋸齒螺紋一般用在特定的場合，如用在單向傳力的場合。

二、普通車床加工多頭螺紋的難點

若采用普通車床對下面零件進行多頭螺紋加工（如圖1所示），會存在以下的加工難點。

圖1 多頭螺紋加工圖

1.當第一條螺紋車成之后，需要手動進給小刀架前移一個螺距，并使用百分表或量塊進行精確測量，使刀尖沿軸向精確移動一個螺距，然后再進行下一條螺紋的加工，這樣一個螺紋一個螺紋地加工。

2.有些年代比較久遠的車床，由于車床運轉誤差使得齒輪嚙合相位容易產生偏移，這樣在加工中還需要不斷地打開掛輪箱，來調整齒輪嚙合相位。

3.由于受普通車床從卡盤到刀架之間傳動鏈誤差的影響，多頭螺紋的導程和螺距難以達到很高的精度。

4.加工過程中，當刀具磨損甚至出現打刀時，需要進行換刀。刀具重新定位時必須準確，否則螺紋會發生亂牙。

這4個難點決定了在普通車床上進行多頭螺紋加工的難度，它要求操作者具備高技能水平，這就局限了操作者的人群數量。數控車床沒有以上難點，一般的技術工人可以學會和掌握數控車床加工多頭螺紋零件的方法。另外，數控車床在螺紋加工的生產中不但能極大地提高生產效率，減輕勞動強度，而且加工精度較高。

三、數控車床加工多頭螺紋的常用方法

使用數控車床加工多頭螺紋，加工的質量和效率均能較好地得到保證。數控車床加工螺紋一般有兩種加工方法。

（一）G92直進切削方法

格式：G92 X Z F 。

用于加工單行程螺紋，程序復雜，每次切削深度一般由編程人員給出。

（二）G76斜進切削方法

格式：G76 P（m）（a） Q（dmin）

R（d） ；

G76 X（U） Z（W） R（i） P（k）

Q（d） F（I）。

它克服了指令G92的缺點，可以將工件從坯料到成品螺紋一次性加工完成，切削深度由控制系統來計算給出，程序簡單，可節省編程時間。

G76 與G92相比，前者較優，所以通常學生在加工編程中，用G76比較多。

四、多頭螺紋加工的工藝實例分析

現以廣州數控系統的GSK 980 TA車床，加工以上圖1的螺紋M 28×3/2-5 g 6 g為例，講解多頭螺紋的數控車床加工過程。

工件要求：螺紋長度為28 mm，倒角為2×45°，螺牙表面粗糙度為Ra 3.2。采用的材料為45#圓鋼坯料。

（一）計算多頭螺紋的各項尺寸

通過對以上圖1分析，螺紋M 28× 3/2的已知參數：螺紋的公稱直徑d=28 mm，導程為L=3 mm，螺距P=1.5 mm，頭數n=2 mm。

根據公式可計算，螺紋小徑 d1=d-1.0825 p=28-1.0825×1.5=26.376 mm，螺紋中徑d2=d-0.649 p=28-0.649×1.5=27.026 mm。根據公差帶，由《機械手冊》查表得尺寸上偏差為-0.032，下偏差為-0.268，公差為0.236。

（二）正確選擇多頭螺紋刀具

加工多頭螺紋車刀的種類、材質較多，根據被加工材料合理選用。以加工案例（如圖1所示）零件材料為45號鋼牌號為例，對于45號圓鋼材質，宜選用現代加工用的涂層硬質合金成形刀，或者一般的YT 15硬質合金車刀。涂層硬質合金刀具材料具有高溫硬度，摩擦系數較小，消耗功率小，節約能源，被加工工件表面的粗糙度值較小，工作效率較高。Y T15硬質合金沒有像涂層硬質合金這么好，從硬度來講沒有這么硬，工件表面的粗糙度值較大，工作效率較低。因此有條件的話最好選擇涂層硬質合金。

五、多頭螺紋加工方法及程序設計

多頭螺紋的編程方法和單頭螺紋編程方法相似，現以加工案例（如圖1所示）為例講解。用GSK 980 TA系統程序編輯如下：

（工件原點設在右端面中心）

程序內容程序說明

O 1234

G 00 X 100 Z 100 定位至起刀點

S 280 M 03 啟動主軸，轉速280轉/分

T 0303 螺紋車刀

G 00 X 32 Z 4.5 定位至（32，4.5）

G 76 P 020060 Q 100 R 0.05 G 76 X 26.375 Z-28 P 975 Q 500 F 1.5 G 76 螺紋車削循環加工第一頭螺紋

G 00 X 32 Z 3 定位至（32，3）加工第二頭螺紋

G 76 P 020060 Q 100 R 0.05 G 76 X 26.376 Z-28 P 975 Q 500 F 1.5 G 76 螺紋車削循環加工第一頭螺紋

G 00 X 100 Z 100 返回刀具起始點

T 0300 M 05 取消刀補、停主軸

M 30 程序結束

六、多頭螺紋加工的控制因素

在運用程序加工多頭螺紋中，要特別注意對以下問題的控制：（1）主軸轉速的確定。確定好主軸轉速，中途就不能變換，否則會產生亂牙。（2）表面粗糙度的要求。一般情況下，螺紋的兩側牙面最低要求Ra 3.2，最高要求Ra 1.6。（3）中徑尺寸精度的要求。一般采用三角螺紋公法線測量，或者螺紋環規。

使用指令G 76編程加工多頭螺紋是最常用的方法。綜合以上所述，數控車床加工多頭螺紋有著普通車床無可比擬的優勢，使用數控車床車削多頭螺紋時不存在分頭精度低的問題，且較易保證加工質量，同時生產效率也較高，經濟效益十分明顯。

【基金項目】2011年度廣西中等職業教育教學改革立項項目（201174）

（責編 盧建龍）