梯形螺紋在數控車床上變速加工的方法

摘 要：文章主要闡述過往工作經驗總結下，利用數控車床變速車削加工梯型螺紋的方法。通過分析參數，闡述一般加工方法和變速車削加工兩者精度控制和加工速度控制的不同，比較得出先進的生產方式。

關鍵詞：變速車削；數控加工；梯形螺紋；精度控制

梯形螺紋牙形角為30度，內徑與外徑處有相等間隙。廣泛應用于螺旋傳動中，加工工藝性好，牙根強度高，對中等強度，如車床上的長絲杠和中小滑板的絲杠等都是梯形螺紋，而實際上梯形螺紋的加工難度雖然并不是特別大，但加工精度和粗糙度較難符合要求，而且加工步驟比較繁瑣。梯形螺紋牙型深，加工中容易出現三面切削，引起震動和扎刀。同時參加切削的刀刃長度大，因此切削熱及切削力也大，由于切削力的過大導致刀尖磨損，影響加工精度。文章就針對梯形螺紋，利用經濟型GSK980TD數控車床講述其制造的一般過程，同時介紹在實際生產中總結出的一些經驗，從而提高梯形螺紋加工精度和牙形粗糙度，并提高生產效率。

1 梯形螺紋的參數應用

根據DIN103-1（1977-04）查表，梯形螺紋代號用“Tr”和公稱直徑×螺距表示，左旋螺紋需在尺寸規格之后加注“LH”，右旋則不需注出。

假如Tr36×6；Tr44×8LH等。各基本尺寸名稱，代號及計算公式查表如下：

牙型角ɑ=30°，螺距P由螺紋標準查表確定，P=6-12，ac=0.5；

外螺紋：大徑d為公稱直徑，中徑d2=d-0.5P=33，小徑d3=d-2h3=29，牙高h3=0.5p+ac=3.5。

內螺紋：大徑D4=d+2ac=37，中徑D2=d2，小徑D1=d-p=30，牙高H4=h3=3.5，牙頂寬等于牙槽底寬w=0.366p-0.54ac=1.93

螺紋升角ψ：tgψ=p/πd2

其中特別要注意的是我們在加工梯形螺紋時除了要保證小徑和中徑的尺寸控制，同時還需保證牙頂寬和牙槽寬的尺寸，因此加工難度較大。

2 梯形螺紋的一般加工方法

我們以加工梯形外螺紋Tr36×6為例，一般加工方法采用低速車削，分刀車削的方法，其具體方法為：

（1）將轉速調至25r/min，選用粗車刀（30度螺紋車刀），粗車及半精車螺紋大徑至尺寸，并倒角至槽底與斷面成15度，這在數控車床上極易完成。

（2）采用刀頭寬度稍小于槽底寬的切槽刀直進法粗車螺紋，每邊留0.25到0.35mm左右的Z方向余量，其小徑用補刀的方式車至尺寸。

（3）利用修改刀補Z方向留下的余量的方法，每次W-0.05到

W-0.1左右的精車量，右側牙形面則將改為W0.05到W0.1。精車牙形的兩側面至牙頂寬和牙槽寬至合格尺寸和表面粗糙度。

這種加工方法能加工到較精準的螺紋規格，但加工速度很慢，很難達到生產需要。（如圖1）

3 采用變速車削加工梯形螺紋

在實際生產中，我們會采用各種方法來改變加工工藝，盡量使生產效率提高，粗車螺紋使用較高的轉速加工，精車時將轉速調低，經過調試后，測得從粗車到精車偏移的距離。從而完成一套加工梯形螺紋的特殊加工工藝，這樣比一般加工梯形螺紋效率會高得多。在數控車床上車削梯形螺紋工件，高速車削時螺紋的表面粗糙度較差，達不到需要的要求，同時由于三個刀刃同時參與切削，切削力很大，容易引起振動。低速車削時生產效率卻很低，而直接從高速變成低速車削時則會導致螺紋亂牙。經過試驗，變速車削時可以先用粗車刀以較高轉速車削外形，保證大徑，中徑與小徑從而提高生產效率。再用精車刀以低速來精車及修光，保證牙形角，牙頂寬與牙底寬，并很好地控制螺紋的尺寸精度和表面粗糙度。但從高速粗車到低速精車的過程中，我們需要調試相關數據，完成過渡。

我們以加工梯形外螺紋Tr36×6為例，用GSK980TD系統數控車床變速車削梯形螺紋。車削的梯形螺紋工件如圖1所示。由于此梯形螺紋的螺距中等，可采用斜進搭配刀法加工，GSK980TD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，粗車梯形螺紋時的編程如下，留出精車余量。

O0001（粗車程序）

T0101；

G0 X200 Z5；

M03 S560；

G0 X38 Z5；

G76 P020030 Q80 R0.05；

G76 X29 Z-95 P3500 Q100 F6；

G0 X200 Z5；

M30；

粗車前，將X方向留精加工余量X0.5，將車床轉速調至560r/min用粗車刀粗車，完成后，牙頂寬和牙槽底寬均沒有達到要求。假如此時將轉速直接調至低速用O0001（粗車程序）精車，就會發生亂牙，甚至發生崩刃或撞刀事故。我們在低速車削時車刀進給速度很慢，可以用肉眼來判斷車削時螺紋車刀與螺紋牙形槽是否對齊，具體操作方法如下：

（1）粗車后我們將粗車刀停在位置X200 Z5處，此時在刀補介面下輸入磨損U8后執行，即改變了坐標系，這時將坐標系原點沿X軸正方向移動了4mm，這時刀尖位置稍大于一個牙高的距離。然后將車床主軸轉速調低，比如調到25r/min，重新運行O0001（粗車程序），這時精車刀車不到梯形螺紋表面，在接近螺紋表面的位置移動。如圖2所示。