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車床尾座絲杆（gǎn）的數控車削加（jiā）工（gōng）工藝分（fèn）析

2020-11-20 來源：鹽城市經（jīng）貿高級職業鹽（yán）城工業職業技術作者：費美扣王元生

摘要：針對傳統的車床尾座（zuò）絲杆加工工藝的不足，在分析（xī）絲杆零（líng）件工藝特點的基礎上，探討了應用ＦＡＮＵＣ０ｉ－ｍａｔｅ係統數控車床加工（gōng）絲杆的兩（liǎng）種車削工藝方案，采用螺（luó）紋（wén）循環指令及用戶宏程序編（biān）製了梯（tī）形螺紋加工程序（xù）並（bìng）進行了試（shì）切。結果表明：運用（yòng）左右切削法編程加（jiā）工絲（sī）杆（gǎn），顯著提高了絲杆零件的加工質量和（hé）生產效率，提（tí）高了絲杆產品的互換性，降低（dī）了勞動強度。

關鍵詞：車床尾座；絲杆；數控加工（gōng）

０引言

尾座是臥式車床的重要附件，主要用（yòng）於安裝頂尖，對長軸（zhóu）類零件（jiàn）定心（xīn）和（hé）夾緊，確保加工精度和表麵粗糙度；也可用於安裝麻花鑽或鏜刀刀杆等（děng），完成對工件孔的加工。

市（shì）場調研結果顯示，現有臥式車床絕大多數使用了手（shǒu）動套筒式尾座（zuò），該類尾座利用絲杆螺母副傳動機構（gòu）調整套筒的伸縮行程（chéng），實現頂尖夾緊或（huò）刀具（jù）進（jìn）。顯而易見，絲杆是影響尾座精度的關鍵零件之一。

傳統的尾座絲杆加工是在通用車床上進行，這種加工方法存在兩方麵缺點（diǎn）：一是對（duì）機床（chuáng）操作人員的（de）技能要求非常高，產（chǎn）品生產效率較低（dī）；二是絲杆產品的（de）尺寸（cùn）一致性差，後續加工螺母時需要與絲杆進行配合加工，產品的互換性較差（chà），維修成本高。

本文針對尾座絲杆傳統生產（chǎn）工藝的不足，在詳細分析絲杆工藝難點的基礎上，探討應（yīng）用ＦＡＮＵＣ　０ｉ－ｍａｔｅ係統數控車床的兩種加工方案，並采（cǎi）用螺紋循環指令及用（yòng）戶宏程序進行編程和試切加工，以提高絲杆的加工質量和生產效率，提高產品的互換性。

１　、絲杆工藝性分（fèn）析

車（chē）床尾座絲杆如圖１所示，材料為４５鋼，中（zhōng）小批量生產。

１．１　零件圖（tú）分析

絲杆零件長３１５±０．２（ｍｍ），最大外（wài）圓 Φ３５　０－０．０３ｍｍ。加工內容包（bāo）括外（wài）圓（yuán）、倒角、退刀槽、三角螺紋和梯形螺紋。３處外圓相對於兩端中心孔的圓（yuán）跳動度小於０．０４０ｍｍ或０．０２５ｍｍ，２處外圓表麵粗糙度為Ｒａ１．６。絲杆上梯形螺紋Ｔｒ２０×４－７ｈ－Ｌ是常用（yòng）的傳動螺（luó）紋，公稱直徑為２０ｍｍ，螺（luó）距為（wéi）４ｍｍ，中徑公差（chà）帶代號為７ｈ，長旋合長度。

梯形螺紋（wén）的大徑相對於兩端中心孔的圓跳動（dòng）度小於０．０２５ｍｍ，螺牙頂麵及兩側麵表麵粗糙度為Ｒａ１．６。

１．２　加工難點分析

由上述對零件（jiàn）尺寸和工藝（yì）結構的分析可知（zhī），絲杆零件存在以下工藝難點：

（１）絲杆最小直徑為 Φ１０ｍｍ，位於螺紋退刀（dāo）槽處，長徑比為３１．５∶１，屬細長軸，剛性較差。在車削加（jiā）工時，因受切削力、切削（xuē）熱和振動等作（zuò）用和（hé）影響，極（jí）易（yì）產生彎曲變形，出現直線度（dù）、圓柱度（dù）等加工誤差，導致切削加工很困難。

（２）梯形螺紋Ｔｒ２０×４－７ｈ－Ｌ為左旋螺紋，車削時，應使用左偏刀沿主軸軸線由卡盤向尾座方向（xiàng）走（zǒu）刀，或在後置刀具數控車（chē）床上（shàng）車削。

梯（tī）形螺紋刀進行成型切削時，切削力較大，容易產生振動，使工（gōng）件受力（lì）變形，因而難於加工。

圖１　車床尾座絲杆

２　、數控加工工藝設計

為（wéi）保證絲杆加工精度，采用“粗車—精車”的加工工藝步驟，以下著重（chóng）討（tǎo）論絲杆加工難點（diǎn）———梯形（xíng）螺紋加（jiā）工工藝設計。

２．１　裝夾與定位

為提高絲杆的剛性，采用一夾一頂（dǐng）裝夾方式。工件的一端用（yòng）三爪卡盤夾持，軸肩緊靠卡爪外端麵，以固定工件的軸向位置，防止發生軸向竄動，另一端以頂尖支撐。

２．２　選擇（zé）刀具（jù）

選擇梯形螺紋（wén）車（chē）刀，采用ＳＥＬ２０２０Ｋ２２型機夾刀（dāo）杆，安裝２２ＥＬ４．０ＴＲ型可轉位刀片（piàn），刀片材料為塗層硬質合（hé）金，刀尖角（jiǎo）為３０°，取左刀尖為編程刀位點。梯形螺紋左偏車（chē）刀如圖２所示。

圖２　梯形螺紋左偏車刀

一（yī）般情況下，梯形螺紋車刀有３個刀（dāo）刃參與切削，承受的切削（xuē）力較大（dà），容易崩刃，其加（jiā）工精度和表麵（miàn）粗糙度不易保證，因此，進刀量宜（yí）小而均勻。

采用左右切削法可以獲（huò）得較理想的切削效果，此時，應在牙槽（cáo）兩側邊各留０．１５ｍｍ左右的（de）精車（chē）餘量，同（tóng）時選擇主切削刃寬度略小於牙槽底寬的刀片，確保能夠進（jìn）行左（zuǒ）右切削加工（gōng）。

２．３　切削方式

結合ＦＡＮＵＣ係統Ｇ功能的螺（luó）紋切（qiē）削指令，既可以采用螺紋切削複合循環（huán）指令Ｇ７６進行（háng）成（chéng）型切削加工（gōng），也可（kě）以采用螺紋切削（xuē）固定循環（huán）指令Ｇ９２進行左右切削加工。兩種（zhǒng）切削加工方法的進刀路線和適用場合有（yǒu）所區別。Ｇ７６成型（xíng）切削法（fǎ），刀具沿牙槽一側邊斜進（jìn）切入，這種進刀方法實際是使該側副切削刃與工（gōng）件處於摩擦（cā）狀態，有（yǒu）效地減小了螺紋車刀承受的切（qiē）削力反力，適合於小導程梯形（xíng）螺紋加工。Ｇ９２左右切削法，刀具沿徑向直進切入，為避免３個切削刃同時切削而產生振動，利用用戶宏程序條件循（xún）環指令編程，控製刀具分別（bié）向右、向左偏移一個距離，進行螺紋車削，該方法尤其適合車削大導程梯形螺紋。

當螺紋牙型較深時，還應將螺紋的切深分為多個切削層，在每個切削（xuē）層，當刀具正常切到該層的切深（shēn）後，再使用左右切削（xuē）法加工螺紋。

３　、數控編程與（yǔ）工件試切

３．１　成型（xíng）切削法編程應（yīng）用（yòng）

Ｇ７６指令編（biān）程，成型切削加工梯形螺紋（wén）的主要程序如下：

３．２　左右切削法編程應用

Ｇ９２指令編（biān）程，左右切削梯形螺紋的（de）主要程序如下：主程序：

應用上述兩種編程方（fāng）法，在精度較高、磨損較少的機床上進行試切加工，並使用（yòng）千（qiān）分尺、梯形（xíng）螺（luó）紋樣板、螺紋環規及表麵粗（cū）糙度儀等量具和設備（bèi），對梯形螺紋的牙型與尺寸進行檢驗分析。分析結果表明：應用兩種工藝方案加工絲杆零件均為合格；應用左（zuǒ）右切削（xuē）法加（jiā）工尾（wěi）座絲杆，獲得梯形螺紋尺寸（cùn）精度較高，牙型兩側麵表（biǎo）麵粗糙度值較小（xiǎo），加工質量（liàng）優於應用成型切削法加工。加工的尾座絲杆如圖３所示。

圖３　車床尾座絲杆

４、結論

在數控（kòng）車床上加工尾座絲杆，顯著提高產了品質量和生產效率，提高了絲杆產品互換性（xìng），並大幅度減輕了勞動（dòng）強（qiáng）度。應用（yòng）Ｇ７６循環指（zhǐ）令成型切削加工絲杆時，切削效率較高（gāo），切削力較大，振動大，容（róng）易產生腰鼓形誤差和（hé）表麵振紋；使用Ｇ９２循環指（zhǐ）令（lìng）及用戶宏程序編程進行左右（yòu）切削加工時，每次進給切削量（liàng）小而均勻，但編程難度高，車削時間較長。應用左右切削法加工尾座絲杆（gǎn）的梯形螺紋，所獲產品（pǐn）的尺寸精度和表麵質量顯著優於應用成（chéng）型切（qiē）削法加工的。

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