數控機床螺紋加工方法研究

解廣娟

摘要：螺紋加工是采用切削、車削、銑削、磨削等工藝對工件進行加工的工藝，一般指用成形刀具或磨具在工件上加工螺紋的方法，主要有車削、銑削、攻絲、套絲、磨削、研磨和旋風切削等。其中車削和銑削應用最為廣泛，文章著重闡述了應用最為廣泛的數控車削和銑削兩種加工方法及程序代碼的使用，為生產實際提供了理論和應用依據。

Abstract： Thread machining is the process of processing workpieces by cutting， turning， milling， grinding and other processes. Generally， it refers to the method of machining threads on the workpiece with shaped tools or abrasive tools， mainly including turning， milling， tapping and threading， Grinding and Cyclone Cutting etc. Among them， turning and milling are the most widely used. The article focuses on the most widely used CNC turning and milling two processing methods and the use of program codes， which provide theoretical and application basis for actual production.

關鍵詞：螺紋切削;車削;銑削

Key words： thread cutting;turning;milling

中圖分類號：TG62? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）29-0115-02

0? 引言

在機械及機器零部件中，螺紋零件主要用來聯接和傳動。螺紋是在圓柱或圓錐表面上沿螺旋線形成的具有相同剖面形狀的連續凸起（牙）。螺紋的種類有多種：固定螺距螺紋和變螺距螺紋，單線螺紋和多線螺紋，外螺紋和內螺紋，三角螺紋、梯形螺紋、鋸齒形螺紋和圓弧形螺紋等。螺紋加工方法較多，通常在車床和銑床上加工。通常在一根圓柱（或圓錐）形的軸上（或內孔表面）用刀具或砂輪切成，此時工件轉一轉，刀具沿著工件軸向移動一定的距離，刀具在工件上切出的痕跡就是螺紋。車削加工螺紋是工件做旋轉運動，刀具沿著軸線做進給運動加工出螺紋。銑削加工螺紋是刀具做旋轉運動的同時進給一個螺距加工出螺紋。目前傳統設備逐漸被數控設備替換，文章主要研究數控車床和數控銑床（加工中心）加工螺紋方法。

1? 數控車床加工螺紋零件的方法

在當前的數控車床中，螺紋切削通常有三種加工辦法：G32直進式切削方法、G92直進式切削方法和G76斜進式切削方法，因為切削方法的不一樣，編程方法也不一樣，形成加工效果也不一樣。在加工過程中仔細分析裝備的操作使用，才能加工出精度更高的螺紋零件。

1.1 G32直進式切削方法? 格式G32 X（U）_Z（W）_ F_，X、Z用于絕對編程，U、W用于相對編程，F為螺距。走刀軌跡如圖1所示。進給走刀為G00，切削走刀為G01，G32是單步螺紋切削指令，G32編程切削深度分配方式一般為常量值，雙刃切削，其每次切削深度一般由編程人員編程給出。

該種切削方法因為兩邊刃一起工作，測刃承受的切削力較大，排削困難，故在切削加工時，兩側切削刃容易磨損。在切削螺距較大的螺紋時，由于切削深度較大，刀刃磨損較快，然后形成螺紋中徑產生誤差較大，但加工的牙型精度較高，因而常常用于小螺距螺紋加工。G32螺紋加工因為其刀具移動切削均靠編程來完結，所以加工程序較長，再加上刀刃容易磨損，所以加工過程中要勤測量，以保證螺紋的加工精度。

1.2 G92直進式切削方法? G92螺紋加工簡化了編程，較G32指令提高了功率。其格式為G92 X（U）_ Z（W）_R_ F_ ，X、Z用于絕對編程，U、W用于相對編程，F螺距，R表示錐螺紋起始點與終結點在X軸方向的坐標增量（指半徑值），圓柱螺紋切削循環時R為零，可省，其走刀軌跡類似G32。

G92是刀具走刀軌跡為矩形，采用直進式進刀，兩條切削刃同時工作，切削力較大，加工時兩條切削刃同時磨損，但螺紋牙型角的精度較高，一般用于小螺距螺紋。

下面以G92編寫M60x25螺距2.0內螺紋的加工程序。

首先確定底徑60-2.0，大約58.2±0.1，再確定刀具，用16NR G60-M20 的普通刀片即可，確定走刀次數，2.0螺距的一般8刀即可，對于難加工材料可以多加幾刀。程序為：T0101（調1號刀1號刀補 內螺紋刀）;M3 S500 （主軸正轉）;G0 X55. Z2.;（定位到車牙起始點）;G92 X58.7 Z-25. F2. （開車第一刀）;X59.1（第二刀）;X59.4（第三刀）;X59.7（第四刀）;X59.9（第五刀）;X60.（第六刀）;X60.05（第七刀）;G28 G0 Z0.（退刀至Z軸零點）;最后車完，如有毛刺的話可以調鏜刀，照原來尺寸快進給空走一下，由于鏜刀車完，可能會有毛刺翻到螺紋里面，然后再調刀空走一刀。T0101;M3 S500;G0 X55. Z2.;G92 X60.05 Z-25. F2.;G28 G0 Z0.;M5;M9;M30。

1.3 G76斜進式切削辦法? 其格式為：

G76 P- Q- R-;

G76 X（U）-Z（W）- P- Q- R- F-;

第一行P后6位數，分別指精加工重復次數（前2位）、退尾長度（中2位）、刀尖角度（后2位），Q指定最小切深，R指定精加工余量。

第二行X、Z用于絕對編程;U、W用于相對編程;F為導程，P指令螺紋高，Q指定第一刀切深，R指定螺紋半徑差（直螺紋為0，錐螺紋按實際值取）。其走刀軌跡如圖3所示。G76循環進行單邊切削，減小了刀尖的受力。第一次切削時切削深度為Δd，第n次的切削總深度為Δdn，每次循環的背吃刀量為Δd（-），圖2中，C到D點的切削速度由F代碼指定，而其它軌跡均為G00。

由于G76為單側刃加工，加工刀刃簡單損傷和磨損，導致加工的螺紋面不直，刀尖角發生變化，而形成牙形精度較差。但因是單側刃作業，刀具負載較小，排屑簡單，而且切削深度為逐漸遞減。因而，此加工辦法通常適用于螺距較大的螺紋加工。因為此加工辦法排屑簡單，刀刃加工工況較好，在螺紋精度需求不高的情況下，此加工辦法更為便利。在加工較高精度螺紋時，可采用兩刀加工完結，既先用G76加工辦法進行粗車，然后用G32加工辦法精車。但要留意刀具起始點要精確，否則簡單亂扣，形成零件作廢。G76車削螺紋路線為斜進法，G92直進式車削螺紋。

1.4 螺紋加工的常見問題及解決方法? 如果加工鋁件，由于轉速較高，再沒有退刀槽，要特別注意在螺紋尾端加上退尾量，否則最后兩扣螺紋會被破壞。

如果加工過程出現大小頭，跟機床水平、尾座是否在中心、刀具磨損是否嚴重有關。

如果螺紋精度達不到要求，應檢查螺紋深度是否達到要求，牙型角是否正確，刀具有沒有裝歪，切削參數是否正確。

如果出現亂牙，首先應檢查編碼器是否與機床同步，檢查機床導軌運動是否阻滯現象。

2? 數控銑床螺紋

螺紋銑削是采用螺紋銑削刀具加工內螺紋或外螺紋，具有以下特點：

①刀具一般為硬質合金材料，速度快，銑削的螺紋精度高，加工效率也高;

②相同的螺距，無論是左旋螺紋還是右旋螺紋，都能使用一把刀具，降低刀具的成本;

③螺紋銑削法特別適用于不銹鋼、銅等比較難加工材料的螺紋加工，易于排屑和冷卻，能保證加工的質量和安全;

④沒有刀具前端引導，比較方便加工螺紋底孔較短的盲孔或是沒有退刀槽的孔。

螺紋銑削的刀具分為機夾式硬質合金刀片銑刀和整體式硬質合金銑刀兩種，機夾式刀具既能加工螺紋深度小于刀片長度的孔，也能加工螺紋深度大于刀片長度的孔;而整體式硬質合金銑刀用于加工螺紋深度小于刀具長度的孔。

以單刃螺旋銑刀銑削內螺紋為例講解，程序可以如下編制：#100（螺紋銑刀半徑）;#101（工件半徑）;#102 （Z向坐標）：#103（螺紋深度）;#104（導程）;#105=#101-#100（外螺紋為銑刀半徑加工件半徑）;G0X#105（快移到起始點，X向）;Z#102+1（Z向進刀）;G1Z#102F1000（Z向進刀）;WHILE[#102GT#103]DO1（如果深度沒達到要求的螺紋深度繼續，WHILE與END之間的循環）;#102=#[#102-#104]（每進行一個循環#102坐標數值減一個導程）;G02I-#105Z#102F1000（三軸聯動，走刀軌跡為螺旋線）; END1G0X-5（加工完X向退刀）;Z100（Z向退刀）;M99（程序結束）。

單齒螺紋銑刀用宏程序加工螺紋工藝上的優勢是很明顯的，理論上可以加工任何直徑的螺紋（只要內螺紋孔徑大于銑刀半徑），可以加工任何螺距的螺紋，無需各種規格的絲錐等，還有重要的一點就是如果主軸的電機不是伺服電機就不能用絲錐攻絲，而螺紋銑刀則可以用。

3? 總結

螺紋加工有車削、銑削、攻絲、套絲、磨削、研磨和旋風切削等，文章主要闡述螺紋車削和銑削兩種應用最為廣泛的加工方法。車刀車削螺紋，由于刀具結構簡單，是單件和小批生產螺紋工件的常用方法。螺紋銑刀用于銑削內、外普通螺紋和錐螺紋，由于是用單刃或多刃銑刀銑削，其工作部分的長度又大于被加工螺紋的長度，故工件只需要旋轉1.25～1.5轉就可加工完成，生產率很高。這種方法適用于成批生產一般精度的螺紋工件或磨削前的粗加工。不同的加工方法都有其加工特點和適用范圍，在生產中應結合實際進行權衡適用。

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