數控車床加工螺紋工件的工藝分析

陳富洛 鄧自清

摘 要：數控車床加工螺紋件必須將圖紙技術要點、G92指令特點、裝夾方式、加工步驟等分析清楚，遵循加工工藝的規律，才能設計出高水平的螺紋加工工藝方案，縮短加工時間，獲得高質量的螺紋件。

關鍵詞：任務；G92指令；徑向尺寸；溝槽；螺紋

中圖分類號：TG54文獻標識碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2018.03.010

螺紋工件在數控車床上加工，要滿足尺寸、形位精度和表面粗糙度要求，需要做好這幾個方面的工作：需讀懂三角螺紋的零件圖；正確設計螺紋工件的加工工藝過程；準確進行基點、節點和相關參數的計算；用螺紋加工指令G92（FANUC系統）編寫程序；準備夾具、刀具、量具、輔具及仿真模擬調試；按加工工藝順序裝夾工件和刀具以及對刀調試；對螺紋零件加工質量進行檢測評價，給出加工誤差處理辦法。其操作步驟分為六步。第1步：任務描述；第2步：知識鏈接；第3步：任務策劃；第4步：任務實施；第5步：檢測評價；第6步：總結反饋。

1 任務描述

車削加工出如圖1所示的螺紋零件，毛坯尺寸為40×1400 mm，材料為45#，為熱軋圓鋼，加工數量為40件。典型的帶外螺紋軸類零件，由端面、半球面、外圓、臺階、倒角、溝槽和螺紋等結構要素構成。車削時，除了保證圖樣上標注的尺寸精度和表面粗糙度等要求外，還應達到一定的形狀公差和跳動公差要求。圖樣分析如下：（1）徑向尺寸38.+0.01-0.02 mm外圓，徑向尺寸36.0-0.02 mm，徑向尺寸26 mm，徑向尺寸24.-0.024-0.060 mm。（2）主要加工部位為外螺紋尺寸M24×2-6g。（3）外溝槽為20 mm，槽寬5 mm。（4）半球的半徑為R10。（5）軸向尺寸都是未注尺寸公差。（6）表面粗糙度均為Ra3.2 μm，倒角分別為C1和C2。

2 知識鏈接

（1）加工工藝原則：外圓→溝槽→外螺紋。

（2）數控車床加工徑向尺寸單調變化的軸類工件粗車所用指令G71，精車所用指令G70。這兩個指令配合使用，主要是參數設置、精加工路徑基點計算、精加工余量確定、背吃刀量和進給量的確定等。對于該工件來說很簡單，也就無需贅述。

（3）溝槽加工用3 mm寬的切槽刀利用G01指令兩進兩退即可完成槽的加工。

（4）該工件主要是螺紋加工，需要用G92指令。G92指令有4個方面必須掌握的知識點：①格式。G92X（U）_Z（W）_F_；前兩位參數是螺紋終點坐標，F參數是導程（單頭螺紋也是螺距）。②螺紋加工前工件直徑加工到24-0.2=23.8 mm；每句路徑走4段，第1段、第4段刀尖不能碰工件且是G00的速度；第2段是切螺紋的加工，切入距離和切出距離要大于2～3 mm，結束點刀尖要懸空落入對刀槽；第3段是G01速度退出螺紋加工。③連續使用G92時只需書寫X坐標即可，其他可以省略。④背吃刀量按規律遞減。例如外螺紋螺距是2 mm時，總切深h=1.3P=1.3×2=2.6 mm。背吃刀量依次為0.9 mm、0.6 mm、0.6 mm、0.4 mm、0.1 mm。

3 任務策劃

（1）制定加工方案。毛坯長度1400 mm，正好可以加工兩個件；先加工一個件，然后調頭用銅皮包裹38.+0.01-0.02 mm外圓已加工面，找正后再加工另一個件，倒角后截斷，這樣加工40個件只需下20根坯料。

（2）工藝裝備準備。選用FANUC0i系統CK6140×1000型數控車床，三爪卡盤，卡盤扳手，壓刀扳手，銅棒，銅皮（0.2 mm×10 mm×100 mm）；0.02 mm/（0～150）mm游標卡尺，25～50 mm千分尺，M24×2-6g外螺紋環規（T規、Z規）一套、表面粗糙度比較儀、百分表，磁力表座架；90°外圓車刀（或93°外圓車刀）、寬度3 mm的切槽截斷刀、60°外螺紋車刀。

（3）編寫加工程序（這里只給出螺紋加工程序，其他程序略）：N10 O0003；N20 T0303；N30 M03 S600；N40 G00 X30 Z2；N50 G92 X23.1 Z-28.5 F2；N60 X22.5；N70 X21.9；N80 X21.5；N90 X21.4；N100 X21.4；N110 G00 X100 Z100；N120 M05 ；N130 M30；程序結束。

4 任務實施

（1）毛坯裝夾和刀具裝夾。三爪自定心卡盤右邊毛坯伸出約70 mm；分別在1號位、2號位、3號位裝夾外圓車刀、切槽刀、螺紋刀；依次將三把刀對刀。

（2）將外圓程序、切槽程序和車削螺紋程序分別輸入數控車床并存儲；對程序進行模擬。

（3）按循環啟動鍵運行程序（第一次運行要單段模式）。

5 檢測評價

用游標卡尺、千分尺、環規、表面粗糙度比較儀等分別測量記錄所有徑向尺寸、軸向尺寸、螺紋和表面粗糙度。

6 總結反饋

找出加工中存在的問題加以分析，提出改進措施。總結加工中成功之處為以后的加工積累經驗。

綜上所述，螺紋工件加工遵循的原則：先外圓柱面再溝槽，最后加工螺紋；明確螺紋加工循環指令G92的格式和注意事項；工件的裝夾找正、車刀的安裝和對刀要準確快捷；檢測、總結和反饋也是提高加工效率的必須步驟。