API錐螺紋數控加工工藝研究

劉曉燕

摘 要：本文介紹了數控車床上加工API錐螺紋時的程序編制及程序參數的確定過程，并介紹了利用數控車床檢測錐面加工精度的方法。

關鍵詞：螺紋加工;錐面檢測

1 前言

API螺紋是石油天然氣行業中使用的特殊螺紋，使用環境比較復雜，對于密封性、抗壓性等都有較高要求，現在也逐漸擴展到了礦山機械等行業中。但在實際生產過程中，由于零件批量較小，購置專用的API螺紋專用加工機床成本較高，而委托其他單位加工則會影響生產進度，且涉及保密文件時可能會造成泄密事件。因此就需要在沒有專用機床的情況下，實現API錐螺紋的加工自制。

2 加工過程

2.1 螺紋錐面的加工

以接頭外螺紋加工為例（如圖1），要求在加工時，定位端面與錐面一次裝夾車成，便于螺紋緊密距的測量

圖1? ?錐螺紋示意圖

在零件首次試制時，錐面處φX尺寸根據經驗按普通螺紋外徑尺寸精車成φX-0.1 -0.2，在后續車螺紋時螺紋頂面產生頂切，并且表面出現顫紋;經過分析，致使上述問題產生的原因是錐面尺寸不合適。螺紋切削刀具牙高與螺紋ap值相同，若錐面尺寸大于公稱尺寸，則在螺紋未切夠深度時就發生切頂現象，使螺紋表面產生顫紋;若錐面尺寸過小，則實際螺紋牙高遠小于要求尺寸，易產生毛刺。 經過多次試驗，確定錐面公差范圍：外螺紋錐面尺寸控制在φX-0.5 -0.6。

在錐面尺寸公差范圍確定后，就是如何控制錐面尺寸的精確性。由于刀尖半徑的存在，在加工斜面時會存在過切或欠切的顯現，導致加工的斜面尺寸存在一定的誤差。而目前我公司對于加工的錐面沒有專門的錐面檢測儀器儀表，都是靠配干或錐度試規檢測，但此種檢測方法并不能準確的檢測尺寸。于是，針對錐面尺寸檢測問題，根據刀尖半徑補償原理，提出了利用數控車床進行錐面尺寸檢測的方法（圖2）：在程序編制過程中，（1）在編程圖上工件錐面處按程序中要求使用的刀片圓角半徑做出刀尖半徑補償線，（2）在錐面處選擇兩點（最好是選擇X或Z方向為整數的點，便于后續操作），給出補償線上這兩點的坐標值。（3）精車完錐面后，將精車刀的G54值（加工時給定的工件坐標系值）X、Z方向均重新校對，（4）將坐標值為整數的方向固定，讓刀具從另一方向接近工件，比較實際值與給定值是否有誤差，以此判斷錐面加工是否正確。

圖2錐面尺寸檢測方法示意圖

2.2螺紋牙型加工

在加工牙型前先要進行數控加工程序的編制，因為使用的數控車床控制系統為西門子系統，車削螺紋可以使用螺紋循環指令CYCLE97

編制的數控程序段如下：

……

T2 ;螺紋車刀，車外螺紋，右手刀正裝，主軸反轉

G0 G95 G90 X170 Z20 S130 M4 M8

CYCLE97（6.35，，0，-140，160，183，6，5，3，0，0，0，45，2，1，1）

G0 X200 Z100

Z200

……

通過多次試切驗證，確定合適的加工參數如下：

1）切削刀數的確定，經試驗確定加工刀數

2）錐螺紋小端尺寸給定后，根據螺紋的有效長度及退刀槽的寬度尺寸確定螺紋車削時走刀長度，計算出螺紋終點處錐面尺寸，即為程序中螺紋大端尺寸值。

3）加工類型（切削方式）選擇：螺紋加工類型分為兩種，恒定進給（深度）切削、恒定切削截面積切削

恒定進給（深度）切削：切屑厚度固定，需要較多次走刀，刀具負荷逐漸增大

恒定切削截面積切削：加工效率高，起始切深相對較大，每次切削切削刃具有均勻負荷，刀具壽命長

考慮此螺紋螺距（P=6）、齒高（h=3）等因素，選擇恒定切削截面積切削方式進行加工。

3? 結語

由于我單位產品種類的原因，此前并沒有進行過此類API螺紋的加工，因此，該螺紋的加工對于我們也是一項新的挑戰。在實際加工過程中遇到了不少問題，經過多次切削試驗一一解決，終于圓滿完成了API螺紋的加工，為后續加工類似產品積累了加工經驗。

參考文獻：

[1] 西門子 SINUMERIK 802D控制系統.編程手冊，2003.11