大螺距矩形螺紋、梯形螺紋及大模數ZA蝸桿 在數控車的加工方法及切削參數的探討

能徐文 向紅明 胡大成

摘?要：大螺距多頭矩形螺紋、梯形螺紋的結構比較復雜，在普通車床上加工大螺距多頭螺紋時，存在依靠不同尺寸樣板磨成型刀刀具，對操作者技能要求較高，加工精度低，分頭的準確性低，從而影響大螺距多頭螺紋的表面質量與使用壽命，現淺談自己實踐探索在數控車加工大螺距矩形螺紋、梯形螺紋的加工方法與切削參數，為數控車加工大螺距螺紋提供借鑒。

關鍵詞：大螺距螺紋;數控;切削方法;刀具

目前大螺距矩形螺紋、梯形螺紋都在普通車床上利用成型刀進行加工，分頭分別利用小刀架移動與墊塊規、脫開掛輪和分度盤，而數控加工大螺距多頭矩形螺紋、梯形螺紋能夠準確的控制定位與精度、提高工件表面質量和提高切削效率。

1 刀具的選用與加工方法的分析

1.1 刀具選用

經過實踐試切，選用切槽刀對大螺距多頭矩形螺紋、梯形螺紋進行加工，并對刀桿主后面、副后面分別進行加工，使主后面、副后面加工的角度分別大于齒形角（α）和螺旋升角，保證刀桿主后面、副后面角度對大螺距多頭矩形螺紋、梯形螺紋槽的側面無干涉，保證槽側面的光潔度。此刀具相比普通的刃磨刀具，第一，在數控加工中，刀片磨損之后，可以隨時更換刀片，不存在對刀問題;第二，對刀具的合理利用，降低了企業的加工成本。

1.2 加工方法的分析

數控車上加工大螺距矩形螺紋、梯形螺紋方法采用交錯式徑向進刀（如圖1所示）。根據螺紋性質的周期性變化，編制程序時只考慮一個周期中的牙型槽，內容為：

①判斷齒根圓槽寬度大于刀片寬度（ap）;②沿齒根槽中間位置軌跡Ⅰ徑向切削;③沿軌跡Ⅱ有一定角度徑向切削;④沿軌跡Ⅲ有一定角度徑向切削;⑤沿軌跡Ⅳ有一定角度徑向切削;⑥沿軌跡Ⅴ有一定角度徑向切削。切削過程中，保證所有進刀軌跡的徑向進刀量一致。此方法相比成型刀具，不存在隨著刀具徑向進給增加，切削面積的增大。

2 切削程序的優化與加工指令的確定

切削大螺距螺紋槽時，槽側面是由相同徑向進給的切削線組成斜面，所有軌跡徑向進給量小于切槽刀片的刀尖圓弧半徑，有利于提高大螺距螺紋槽側面的光潔度;根據周期性的變化，在數控系統為SINUMERIK828D的數控車上利用恒螺距螺紋切削G33、起始點偏移SF、輪廓定義ANG進行編程，從而優化程序，根據不同大螺距多頭矩形螺紋、梯形螺紋及大模數ZA蝸桿牙型進行編制程序。

對大模數ZA蝸桿為例（如圖2）。模數m=5、頭數z=2、齒形角α=20°、導程角γ=9.46°、蝸桿特性系數q=12。

蝸桿軸向齒距P這是一段中文版式雙行合一，請在合適位置插入換行符?X=πm

蝸桿齒頂高h?a?=h?a?*m=m

蝸桿齒根高h?a?=h?a?*m+c*m=1.2m

齒根圓槽寬度L=P?x?/2-2h?f?tan20°=3.486

軌跡3、5進刀位置槽寬度B=P?x?/2+2（h?a?+5）tan20°=15133（5為安全距離）

軌跡2、4進刀位置槽寬度S=P?x?/2+2（h?a?+5）tan10°=9.13（5為安全距離）

根據加工方法分析，加工ZA蝸桿選用3mm切槽刀，M為螺紋有效長度，N為安全距離，a?p?為刀片寬度（SINUMERIK828D系統）。

G0 X80 Z30 M03 S160

R17=0 R18=1;R17分頭初始角度 R18頭數

ABA：

R100=70 R200=80;R100初始值R200退刀

R1=N-a?p/2?R2=N-（9.13/2） R3=N-（15.133/2）

R4=N+（9.13/2）-a?p?R5=N+（15.133/2）-a?p

AAA：

G0 Z=R1

X=R100

G33 Z=-M?K=15.708 SF=R17

G00 X=R200

Z20

G01 Z=R2 F0.2

X=R100 ANG=-80

G33 Z=-M?K=15.708 SF=R17

G00 X=R200

G00 Z20

G01 Z=R3

X=R100 ANG=-70

G33 Z=-M K=15.708 SF=R17

G00 X=R200

G00 Z20

G01 Z=R4

X=R100 ANG=-100

G33 Z=-M K=15.708 SF=R17

G00 X=R200

G00 Z20

G01 Z=R5

X=R100 ANG=-110

G33 Z=-M K=15.708 SF=R17

G00 X=R200

Z=R3

R100=R100-0.1;0.1每次切削徑向進給

IF R100>=47.6 GOTOB AAA

G0 Z50

R17=R17+360/R18

R18=R18-1

IF R18>0 GOTOB ABA

G0 Z50 M9 M5 M30

3 結論

在企業中存在大螺距矩形螺紋、梯形螺紋的批量生產，根據螺距矩形螺紋、梯形螺紋或ZA蝸桿的齒形角，合理的編制程序，提高了加工效率，并合理利用刀具，節省了企業的成本。此方法適用大螺距矩形螺紋、梯形螺紋及大模數ZA蝸桿的加工與切削。

參考文獻：

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[2]馮鏗鏘.利用數控車加工大螺距螺紋的方法.2018.

[3]鄧云輝.左右法分層數控車削梯形螺紋[J].科技創新導報，2014（18）：85-86.