試論數(shù)控車床普通螺紋的加工

1、淺談數(shù)控車床普通螺紋的加工在數(shù)控車床上可以車削米制、英寸制、模數(shù)和徑節(jié)制四種標(biāo)準(zhǔn)螺紋，無(wú)論車削哪一種螺紋， 車床主軸與刀具之間必須保持嚴(yán)格的運(yùn)動(dòng)關(guān)系：即主軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)（即工件轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)） ，刀具應(yīng) 均勻地移動(dòng)一個(gè)（工件的）導(dǎo)程的距離。以下通過(guò)對(duì)普通螺紋的分析，加強(qiáng)對(duì)普通螺紋的了解，以便更好的加工普通螺紋。一、普通螺紋的尺寸分析數(shù)控車床對(duì)普通螺紋的加工需要一系列尺寸， 普通螺紋加工所需的尺寸計(jì)算分析 主要包括以下兩個(gè)方面：1、螺紋加工前工件直徑考慮螺紋加工牙型的膨脹量，螺紋加工前工件直徑D/d 0.1P,即螺紋大徑減0.1 螺距，一般根據(jù)材料變形能力小取比螺紋大徑小 0.1 到 0.5 。2、螺紋加工

2、進(jìn)刀量螺紋加進(jìn)刀量可以參考螺紋底徑，即螺紋刀最終進(jìn)刀位置。螺紋小徑為：大徑2倍牙高；牙高 =0.54P （ P為螺距）螺紋加工的進(jìn)刀量應(yīng)不斷減少，具體進(jìn)刀量根據(jù)刀具及工作材料進(jìn)行選擇。二、普通螺紋刀具的裝刀與對(duì)刀車刀安裝得過(guò)高或過(guò)低過(guò)高， 則吃刀到一定深度時(shí)， 車刀的后刀面頂住工件， 增 大摩擦力，甚至把工件頂彎，造成啃刀現(xiàn)象；過(guò)低，則切屑不易排出，車刀徑向 力的方向是工件中心， 加上橫進(jìn)絲杠與螺母間隙過(guò)大， 致使吃刀深度不斷自動(dòng)趨 向加深，從而把工件抬起，出現(xiàn)啃刀。此時(shí)，應(yīng)及時(shí)調(diào)整車刀高度，使其刀尖與工件的軸線等高（可利用尾座頂尖對(duì)刀）。在粗車和半精車時(shí)，刀尖位置比工件的出中心高1%D左右（

3、D表示被加工工件直徑）。工件裝夾不牢工件本身的剛性不能承受車削時(shí)的切削力，因而產(chǎn)生過(guò)大的撓度， 改變了車刀與工件的中心高度 （工件被抬高了） ，形成切削深度突增， 出現(xiàn)啃刀， 此時(shí)應(yīng)把工件裝夾牢固，可使用尾座頂尖等，以增加工件剛性。普通螺紋的對(duì)刀方法有試切法對(duì)刀和對(duì)刀儀自動(dòng)對(duì)刀，可以直接用刀具試切對(duì)刀，也可以用G50設(shè)置工件零點(diǎn)，用工件移設(shè)置工件零點(diǎn)進(jìn)行對(duì)刀。 螺紋加工對(duì) 刀要求不是很高，特別是Z向?qū)Φ稕](méi)有嚴(yán)格的限制，可以根據(jù)編程加工要求而定。三、普通螺紋的編程加工在目前的數(shù)控車床中，螺紋切削一般有三種加工方法：G32直進(jìn)式切削方法、G92直進(jìn)式切削方法和G76斜進(jìn)式切削方法，由于切削方法的不

4、同，編程方法不同， 造成加工誤差也不同。 我們?cè)诓僮魇褂蒙弦屑?xì)分析， 爭(zhēng)取加工出精度高的零件。1、G32直進(jìn)式切削方法，由于兩側(cè)刃同時(shí)工作，切削力較大，而且排削困難， 因此在切削時(shí)， 兩切削刃容易磨損。 在切削螺距較大的螺紋時(shí)， 由于切削深度較 大，刀刃磨損較快，從而造成螺紋中徑產(chǎn)生誤差；但是其加工的牙形精度較高， 因此一般多用于小螺距螺紋加工。 由于其刀具移動(dòng)切削均靠編程來(lái)完成， 所以加 工程序較長(zhǎng)；由于刀刃容易磨損，因此加工中要做到勤測(cè)量。2、G92直進(jìn)式切削方法簡(jiǎn)化了編程，較 G32指令提高了效率。3、G76斜進(jìn)式切削方法，由于為單側(cè)刃加工，加工刀刃容易損傷和磨損，使加 工的螺紋面不直

5、，刀尖角發(fā)生變化，而造成牙形精度較差。但由于其為單側(cè)刃工作，刀具負(fù)載較小，排屑容易，并且切削深度為遞減式。因 此，此加工方法一般適用于大螺距螺紋加工。 由于此加工方法排屑容易， 刀刃加 工工況較好， 在螺紋精度要求不高的情況下， 此加工方法更為方便。 在加工較高 精度螺紋時(shí)，可采用兩刀加工完成，既先用 G76加工方法進(jìn)行粗車，然后用 G32 加工方法精車。但要注意刀具起始點(diǎn)要準(zhǔn)確，不然容易亂扣，造成零件報(bào)廢。4、螺紋加工完成后可以通過(guò)觀察螺紋牙型判斷螺紋質(zhì)量及時(shí)采取措施，當(dāng)螺紋 牙頂未尖時(shí)，增加刀的切入量反而會(huì)使螺紋大徑增大，增大量視材料塑性而定， 當(dāng)牙頂已被削尖時(shí)增加刀的切入量則大徑成比例減

6、小， 根據(jù)這一特點(diǎn)要正確對(duì)待 螺紋的切入量，防止報(bào)廢。在機(jī)械制造業(yè)中采用數(shù)控車削的方法加工螺紋是目前常用的方法。與普 通車削相比，螺紋車削的進(jìn)給速度要高出 10倍，螺紋刀片刀尖處的作 用力要高1001000倍，切削速度較快，切削力較大和作用力聚集范圍 較窄導(dǎo)致螺紋的加工難度高。筆者通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)，認(rèn)為要從刀具的幾 何參數(shù)、切屑液和程序的編輯 3 個(gè)方面來(lái)提高數(shù)控車削螺紋的精度。圖1 接頭零件 （45 鋼）圖2 螺紋車刀圖 3 G92 直進(jìn)式切削方法圖 4 G76 斜進(jìn)式切削方法1 實(shí)例分析例如加工圖 1 所示零件1. 選擇合理的刀具幾何參數(shù)由圖 1 可知該螺紋屬于細(xì)牙 普通螺紋，選擇硬質(zhì)合金三

7、角 形外螺紋車刀。 螺紋車刀的幾 何形狀見(jiàn)圖 2。 在螺紋刀的兩個(gè)切削刃上磨 出寬度為0.20.4mm的倒 棱，其 =5°，由于高速切削 螺紋的時(shí)候?qū)嶋H牙型角會(huì)擴(kuò) 大，因此刀尖角應(yīng)減小 30' ， 磨成 59.5°較好。螺紋車刀 前、后刀面的表面粗糙度必須 很小，磨刀時(shí)一定要正確修整 砂輪或用油石精研刀具。 在安 裝螺紋車刀時(shí)要盡量減少伸 出長(zhǎng)度，防止刀桿剛性不夠， 切削時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)。 螺紋車刀安 裝高度也很講究， 過(guò)高或過(guò)低 都會(huì)出現(xiàn)“扎刀” 現(xiàn)象。過(guò) 高，則吃刀到一定深度時(shí)， 后 刀面頂住工件，增大摩擦力， 造成“扎刀”： 過(guò)低，則切屑 不易排出，從而把工件頂起，

8、 出現(xiàn)“扎刀”現(xiàn)象。 正確的位 置是刀尖位置比工件中心高 0.10.3mm。2. 選擇合適的切削液車削螺紋時(shí)，恰當(dāng)?shù)厥褂们邢饕?，能降低切削時(shí)產(chǎn)生的熱量，減少由于 溫度升高引起的加工誤差：能在金屬表面形成薄膜，減少刀具與工件的 摩擦，并可沖走鐵屑，從而降低工件表面粗糙度值，減少刀具磨損。根 據(jù)實(shí)驗(yàn)，加工一般要求螺紋使用水基切削液就可以達(dá)到要求，如果精度 要求高就必須使用油基切削液，如煤油、植物油等。車床的水箱一般都 裝水基切削液，那么在加工螺紋時(shí)可以使用油槍進(jìn)行手工潤(rùn)滑就能滿足 精度要求。3. 對(duì)編輯的加工程序合理地進(jìn)行工藝處理我校使用的是廣州數(shù)控系統(tǒng)-GSK980T該系統(tǒng)螺紋編程指令有 G32

9、G92G76其中G32是簡(jiǎn)單螺紋切削指令，顯然不適合，G92螺紋切削循環(huán)采 用直進(jìn)式進(jìn)刀方式，G76螺紋切削循環(huán)采用斜進(jìn)式進(jìn)刀方式，由于切削 方法的不同，編程方法不同，造成加工誤差也不同。在操作使用上要仔 細(xì)分析，采用合適的編輯指令才能加工出精度高的零件。G92和 G76的加工誤差分析：a. G92直進(jìn)式切削方法，如圖3所示。由于兩側(cè)刃同時(shí)工作，切削 力較大，而且排削困難，因此在切削時(shí)，兩切削刃容易磨損。在 切削螺距較大的螺紋時(shí)，由于切削深度較大，刀刃磨損較快，從 而造成螺紋中徑產(chǎn)生誤差：但是其加工的牙形精度較高，因此一 般多用于小螺距螺紋加工。b. G76 斜進(jìn)式切削方法，如圖 4所示。由于

10、為單側(cè)刃加工，加工刀 刃容易損傷和磨損，使加工的螺紋面不直，刀尖角發(fā)生變化，而 造成牙形精度較差。但由于其為單側(cè)刃工作，刀具負(fù)載較小，排 屑容易，并且切削深度為遞減式。因此，此加工方法一般適用于 大螺距螺紋加工。 由于此加工方法排屑容易， 刀刃加工工況較好， 在螺紋精度要求不高的情況下，此加工方法更為方便。從以上對(duì)比分析可以看出，只簡(jiǎn)單利用一個(gè)指令進(jìn)行車削螺紋是不夠完善的，采用G92 G76混用進(jìn)行編程，即先用G76進(jìn)行螺紋粗加工，再 用G92進(jìn)行精加工的方式在螺紋加工中將有兩大優(yōu)點(diǎn)：一方面可以避免 因切削量大而產(chǎn)生的變形：另一方面能夠保證螺紋加工的精度。但要注 意粗車和精車刀具起始點(diǎn)要一致，

11、不然會(huì)亂扣，造成零件報(bào)廢。根據(jù)以上分析，采用GSK980黴控系統(tǒng)所編制的螺紋加工程序如下： 01234： 程序號(hào):（省略外圓加工程序）T0303： 調(diào) 3 號(hào)螺紋車刀G00 X37.0 Z5.0： 快速定位螺紋加工起點(diǎn)G76 P010160 Q25 R0.05: 用G76螺紋車削循環(huán)指令G76 X34.45 Z-58.0 P775 Q350 F1.5: 粗車 M3& 1.5 螺紋部分G00 X37.0 Z5.0： 快速定位到 76螺紋加工起點(diǎn)G92 X34.4 Z-58.0 F1.5: 用G92螺紋車削循環(huán)指令X34.376： 精車螺紋X34.376：G00 X100 Z100 M05

12、： 返回安全點(diǎn)，主軸停止轉(zhuǎn)動(dòng)M30： 程序結(jié)束，返回程序起始段加工時(shí)的幾點(diǎn)注意事項(xiàng)：a. 工件要夾緊，以防在車削時(shí)打滑飛出傷人和扎刀：b. 要注意安全文明生產(chǎn)。本文介紹了用數(shù)控車床車削加工三角螺紋的方法，并以廣州GSK980t數(shù)控系統(tǒng)加工M30X2的外三角螺紋為例 , 進(jìn)行探討分析螺紋加工過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題和解決的方法。用數(shù)控車床車削螺紋相對(duì)于用普通車床車削螺紋來(lái)說(shuō)是比較省心的，但本人認(rèn)為要車好 高質(zhì)量的螺紋還是要過(guò)好參數(shù)工藝關(guān)、 刀具關(guān)、 編程關(guān)和檢測(cè)關(guān)。 本文以廣州 GSK980t 數(shù)控系統(tǒng) 加工M30X2的外三角螺紋為例（如圖 1示），就如何車削岀高質(zhì)量的螺紋與同行進(jìn)行探討交流。一、 車

13、削螺紋工件的螺紋參數(shù)和工藝要求1 、確定螺紋大徑、中徑、小徑。外螺紋大徑（公稱直徑d ） 一般應(yīng)車得比基本尺寸小 0.20.4mm （約 0.13P），保證車好螺紋后牙頂處有0.125P的寬度（P是螺距）。具體數(shù)值應(yīng)參 照基準(zhǔn)制來(lái)選擇，基軸制的值應(yīng)小些，基孔制則可大些。中徑 d 2=d-0.6495P ， 在中徑處螺紋牙厚和槽寬相等。小徑的計(jì)算公式為： d 1 =d- 1 .3P 。則在上例中的 參數(shù)分別是： d =29.629.8 ， d2=28.701， d1=27.4 。2 、螺柱右端面要倒角至螺紋小徑，左邊加工退刀槽。3 、確定背吃刀量。螺紋切削用量的選擇應(yīng)根據(jù)工件材料的螺距大小以及所

14、處的加工位置等 因素來(lái)決定。 前幾次的進(jìn)給用量可大些， 以后每次進(jìn)給切削用量應(yīng)逐漸減小。 切 削速度應(yīng)選低些，粗車時(shí)每次切深 0.3mm左右，最后留余量0.2mm ;精車時(shí)每 次切深0.10.2mm左右，粗精車的總切深為1.3P。經(jīng)過(guò)總結(jié)，本人列出下表僅 供參照。、車刀的選擇、刃磨和安裝螺紋車刀的選擇主要考慮刀具、形狀和幾何角度等三個(gè)方面。高速鋼車 刀用于加工塑性（鋼件）材料的螺紋工件；白鋼刀刃磨螺的紋車刀，適用于加工 大螺距的螺紋和精密絲等工件；硬質(zhì)合金螺紋車刀適用于加工脆性材料（鑄鐵） 和高速切削塑性工件。車刀的幾何角度有三個(gè)（1）刀尖角£應(yīng)等于牙型角，車削普通三角形 螺紋是60

15、0； （2）前角Y 一般為0o15o,螺紋車刀的徑向前角對(duì)牙形角有很大 的影響，對(duì)精度高的螺紋徑向前角可適當(dāng)取小一些（約0o5o）;（ 3）后角a一般為5o10o,因螺紋升角的影響，兩后角大小應(yīng)該磨成不同，進(jìn)刀方向一面 應(yīng)稍大一些。但對(duì)大直徑、小螺距的三角形螺紋，這種影響可忽略不計(jì)。刃磨車 刀時(shí)要根據(jù)粗、精車的要求，刃磨出合理的前、后角。粗車刀前角大，后角小， 精車刀則相反。車刀的左右刀刃必須是直線，無(wú)崩刃。刀尖角的刃磨比較困難， 為保證磨出準(zhǔn)確的刀尖角，在刃磨時(shí)用螺紋角度樣板測(cè)量刀尖角（見(jiàn)圖2）。測(cè)量時(shí)，把刀尖角與樣板貼合，對(duì)準(zhǔn)光源，仔細(xì)觀察兩邊貼合的間隙，并以此為依 據(jù)進(jìn)行修磨。另外車刀磨

16、損過(guò)大時(shí)會(huì)引起切削力增大， 頂彎工件，出現(xiàn)啃刀現(xiàn)象。 此時(shí)應(yīng)對(duì)車刀加以修磨。車削螺紋時(shí)， 為了保證牙形正確， 對(duì)安 裝螺紋車刀提出了嚴(yán)格的要求。 安裝時(shí)刀尖高度必須對(duì)準(zhǔn)工件旋轉(zhuǎn)中心 （可根據(jù) 尾座頂針高度檢查），車刀安裝得過(guò)高，則吃刀到一定深度時(shí)，車刀的后刀面頂 住工件，增大摩擦力，甚至把工件頂彎，造成啃刀；過(guò)低，則切屑不易排出，車 刀徑向力的方向是工件中心， 加上橫進(jìn)絲杠與螺母間隙過(guò)大， 致使吃刀深度不斷 自動(dòng)徑向加深， 從而把工件抬起， 導(dǎo)致啃刀； 車刀刀尖角的中心線必須與工件嚴(yán) 格垂直，裝刀時(shí)可用樣板來(lái)對(duì)刀（見(jiàn)圖 3）。如果車刀裝歪，就會(huì)產(chǎn)生牙形歪斜 （見(jiàn)圖4）;刀頭伸出不能太長(zhǎng)，一般為

17、 2025m（約刀桿厚度的1.5倍）。車 削螺紋時(shí)， 為了保證牙形正確， 對(duì)安裝螺紋車刀提出了嚴(yán)格的要求。 安裝時(shí)刀尖 高度必須對(duì)準(zhǔn)工件旋轉(zhuǎn)中心（可根據(jù)尾座頂針高度檢查），車刀安裝得過(guò)高，則 吃刀到一定深度時(shí)，車刀的后刀面頂住工件，增大摩擦力，甚至把工件頂彎，造 成啃刀;過(guò)低，則切屑不易排出，車刀徑向力的方向是工件中心，加上橫進(jìn)絲杠 與螺母間隙過(guò)大， 致使吃刀深度不斷自動(dòng)徑向加深， 從而把工件抬起， 導(dǎo)致啃刀; 車刀刀尖角的中心線必須與工件嚴(yán)格垂直，裝刀時(shí)可用樣板來(lái)對(duì)刀（見(jiàn)圖 3）。 如果車刀裝歪， 就會(huì)產(chǎn)生牙形歪斜（見(jiàn)圖 4）;刀頭伸出不能太長(zhǎng)， 一般為 2025mm （約刀桿厚度的 1.5

18、 倍）。車削螺紋時(shí)，為了保證牙形正確，對(duì)安裝螺紋車刀提 出了嚴(yán)格的要求。 安裝時(shí)刀尖高度必須對(duì)準(zhǔn)工件旋轉(zhuǎn)中心 （可根據(jù)尾座頂針高度 檢查），車刀安裝得過(guò)高，則吃刀到一定深度時(shí)，車刀的后刀面頂住工件，增大 摩擦力，甚至把工件頂彎，造成啃刀;過(guò)低，則切屑不易排出，車刀徑向力的方 向是工件中心，加上橫進(jìn)絲杠與螺母間隙過(guò)大， 致使吃刀深度不斷自動(dòng)徑向加深， 從而把工件抬起， 導(dǎo)致啃刀; 車刀刀尖角的中心線必須與工件嚴(yán)格垂直， 裝刀時(shí) 可用樣板來(lái)對(duì)刀（見(jiàn)圖 3）。如果車刀裝歪，就會(huì)產(chǎn)生牙形歪斜（見(jiàn)圖 4）;刀頭伸出不能太長(zhǎng)，一般為2025m（約刀桿厚度的1.5 倍）三、編寫程序的方法要求廣州數(shù)控G980

19、t系統(tǒng)中有G32 G92和G76三個(gè)切削螺紋的指令，加工 螺紋的進(jìn)刀方法有直進(jìn)法（見(jiàn)圖 5）和斜進(jìn)法（見(jiàn)圖 6）。因此在編程過(guò)程中不 同的切削方法應(yīng)選用不同的指令。G32、G92屬于直進(jìn)式切削方法，由于兩側(cè)刃同時(shí)工作，切削力較大，而 且排削困難，因此在切削時(shí)，兩切削刃容易磨損。在切削螺距較大的螺紋時(shí)，由 于切削深度較大， 刀刃磨損較快， 從而造成螺紋中徑產(chǎn)生誤差； 但是其加工的牙 形精度較高， 因此一般多用于小螺距螺紋加工。 由于其刀具移動(dòng)切削均靠編程完 成，導(dǎo)致加工程序較長(zhǎng)，但比較靈活。G76 屬于斜進(jìn)式切削方法，因?yàn)槭菃蝹?cè)刃加工，所以右邊刀刃容易損傷 和磨損，使加工的螺紋面不直；另外，刀尖

20、角一旦發(fā)生變化，就會(huì)造成牙形精度 較差。但這種加工方法的優(yōu)點(diǎn)是切削深度為遞減式，刀具負(fù)載較小，排屑容易。故此加工方法適用于大螺距螺紋的加工。 由于此加工方法排屑容易， 刀刃加工工 況較好， 在螺紋精度要求不高的情況下， 此加工方法尤其方便。 在加工較高精度 螺紋時(shí)，可用雙刀加工，即先用G76加工方法進(jìn)行粗車，然后用G32加工方法進(jìn) 行精車，但要注意刀具起始點(diǎn)一定要準(zhǔn)確，不然容易亂扣，造成零件報(bào)廢。另外，在編程中螺紋刀的起點(diǎn)應(yīng)定在大于 2P處，收尾處要比螺紋長(zhǎng)度大 一些；粗、精車時(shí)螺紋刀的起點(diǎn)應(yīng)相同；另外，由于切削力較大，所以吃刀量要 小，否則可能會(huì)因工件移位導(dǎo)致亂扣；加工時(shí)主軸轉(zhuǎn)速一般在 650r/min ，切削 過(guò)程中不能變速，否則會(huì)亂扣；用 G32或G92編程時(shí)，可走多一到兩次的空刀， 以提高螺紋表面的粗糙度等級(jí)。 車削螺紋時(shí)， 恰當(dāng)?shù)厥褂们邢饕海?也可提高生產(chǎn) 率和零件質(zhì)量。舉例如下：O 0001 ；G0 X100 Z100 ；M3 S650 ；T0101 M8 ；G0 X30 Z5 ；（ Z5,大于 2P）G92 X29.7 Z-19 F2 ；（ z -19，要大于螺紋長(zhǎng)度，F(xiàn)2是螺距）X29.6 ；X29.5 ；X27.4 ；X27.4 ；