異型螺紋牙型輪廓精度的保證

楊世聰　劉偉　宋翔宇

摘要：近年來，隨著工業的迅速發展，一些異型螺紋的需求量不斷的上升，并對其質量要求較高，特別是牙型輪廓精度的要求。文章通過分析異型螺紋在加工中牙型輪廓的補正原理，并編寫數控宏程序，有效地保證了其牙型輪廓精度和尺寸精度。

關鍵詞：牙型輪廓；異型螺紋；螺距；刀位點；擬合法；數控宏程序 文獻標識碼：A

中圖分類號：TG519 文章編號：1009-2374（2016）28-0071-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.28.036

由于異形螺紋牙型輪廓要素組成較復雜，不適合選擇成型刀具。而在采取偏刀加工時往往受到刀尖圓角的影響，加工時刀具與牙型輪廓的接觸點不斷發生變化，加工出的牙型輪廓與設計輪廓誤差較大，不能滿足產品的設計和使用要求。本文詳細分析了這種誤差的因數及利用數控宏程序補正誤差的原理，有效地保證了此類零件的加工要求。

1 案例分析

假設零件螺距為P=8mm，大徑為∮300-0.12，小徑為∮24。加工后的牙型需與樣板透光檢測，間隙不能超過0.08mm，在加工此零件時，需使用數控車床的螺紋車削功能。

1.1 加工方案的確定

1.1.1 使用與牙型形狀相同的成型刀加工，螺距通過機床的螺紋加工功能保證，牙型通過刀具保證。這種加工方法編程簡單，但在切削時刀具與工件的接觸面積大，切削力大，刀具易磨損，且制造困難，加工尺寸不易保證。

1.1.2 選擇刀尖角35°的右偏刀，刀尖圓弧半徑為0.4mm。零件的螺距通過機床螺紋加工功能保證，通過擬合法加工出螺紋牙型。

2 牙型的輪廓形狀的補正

2.1 刀具補正幾何分析及建立數學模型

2.1.1 PART1（R2.18）補正分析及數學建模。假設O點為輪廓圓弧R2.18的圓心，點C為刀尖圓角半徑的圓心，可以分析出刀位點J到刀具與零件輪廓接觸點Q的距離為：△Z=EQ+CD，△X=DJ-CE（△Z表示Z向距離，△X表示X向的距離）。通過幾何證明可以得出：∵∠ECQ=∠AOQ，∴EQ/CQ=AQ/OQ，∴EQ=AQ*CQ/OQ，由于OQ為零件輪廓圓弧R1.5的半徑值，AQ是接觸點到圓心在Z向的距離，是可知條件，CD為刀尖圓角半徑值，所以就能計算出△Z。推導出CE=SQRT[CQ*CQ-EQ*EQ]，也就能計算出△X。

2.1.2 PART2（LINE）補正分析及數學建模。假設O點為刀尖圓角半徑的圓心，可以分析出刀位點J到刀具與零件輪廓接觸點Q的距離為：△Z=JA+CQ，△X=DJ-OC（△Z表示Z向距離，△X表示X向的距離）。通過幾何證明可以得出：CQ=SIN[∠QOC]×OQ（OQ為刀尖半徑），而∠QOC與∠EBQ相等，EBQ為零件直線輪廓相對Z軸的斜角，為定值：50°，所以就能計算出△Z。同理推導出OC=COS[∠QOC]×OQ，也就能計算出△X。

2.2 根據以上分析編寫數控加工程序

3 結語

通過加工后樣板檢測，補正后的牙型輪廓能很好地與樣板符合，透光均勻，間隙小于設計要求0.08mm，這樣就滿足了此異形螺紋的牙型輪廓的要求，在其他類似的異形螺紋加工中也可以參照本文中的加工原理進行程序的編寫，如果刀尖圓弧和進給間距的合理選擇，可以加工出表面質量和尺寸形狀都符合設計要求的零件，省去數控磨削的工序，且刀具為通用刀具，不需要重新設計制造專用刀具，從而降低了生產成本，提高了加工效率。

參考文獻

[1] 李云龍，曹巖.MASTERCAM9.1數控加工實例精解[M].北京：機械工業出版社，2004.

[2] 王衛兵.MASTERCAM數控加工實例教程[M].北京：清華大學出版社，2006.

作者簡介：楊世聰（1985-），男，四川雅安人，四川工程職業技術學院加工中心技師，助理工程師，研究方向：數控技術應用；劉偉（1982-），男，四川工程職業技術學院鏜工技師，助理工程師；宋翔宇（1978-），男，四川工程職業技術學院加工中心技師，實驗師。

（責任編輯：蔣建華）