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雙線梯形螺紋加工方案設（shè）計

2018-6-20 來源（yuán）：廣（guǎng）東廣州市（shì）增城區職（zhí）業技術學校作者：楊華貴（guì）

摘要：在車床（chuáng）上（shàng）加工梯形螺紋，有一定的技術難度，不能很好地保證螺紋的（de）表麵粗糙度，也達不到加工的要求。本文通（tōng）過運用數控（kòng）車床進行加（jiā）工雙線梯形螺紋，提出實用、安（ān）全、可行（háng）的加工方案，運用宏程序（xù）編程，解決在數（shù）控車床上加工梯形螺紋的技術難（nán）度，提（tí）高生產效率。

關鍵詞：梯形螺紋，加工方案，分層切削，宏（hóng）程序

0、前言

在現在製造業中，梯形（xíng）螺紋以其精確（què）的傳動得（dé）到廣泛的應用。而（ér）在普通（tōng）車（chē）床加工梯形螺紋的過程中，遇到（dào）較大（dà）的技術難關：因切削深度（dù）大，梯形螺（luó）紋（wén）刀（dāo）受到螺紋參數的影響而使得（dé）刀頭寬度較小，所以刀（dāo）具剛性較差，壽命（mìng）較短；與加工普通三角螺紋相比，其導程（chéng）大、牙型高度高、切除（chú）餘量大、切削抗力大、螺紋精度難控製等。因此，在數（shù）控車削雙線梯形螺紋（wén）時，需精細的計算（suàn）和優（yōu）化的加工工藝，方能解決其精度和生產效率的問題。

1 、加工工藝

加工（gōng）工藝是在加工過程中利用製造技術手段，是以完（wán）成零件加工（gōng）為目（mù）的（de）一種加工方案。其手段主（zhǔ）要（yào）是在機（jī）床（chuáng）運（yùn）作的情況（kuàng）下，運用夾具、刀具、量具及測量技術等（děng）合（hé）理隨（suí）機（jī）的組（zǔ）合，去（qù）完成零件加（jiā）工的一（yī）種過程。而這個過程就是加工工藝。在數控車床完成零件加工的過（guò）程，稱之（zhī）為數控車（chē）削（xuē）加工工藝（yì）。數（shù）控車削加工（gōng）工藝由一個或（huò）多個加工工序組成，其中包括（kuò）機床的選擇、零件圖樣的分析、程序的編（biān）寫及對機床的巧妙（miào）操作等。

下麵通過在數控車床上（shàng）加工梯（tī）形螺紋的實例，為其設（shè）計出合理（lǐ）的加工方案，解決技（jì）術難題（tí），提高精度與生產效率。車削的梯（tī）形螺紋工件如圖 1 所示，材料為 45 號鋼。

2、設計（jì）加工方案

2.1 零（líng）件（jiàn）圖（tú）樣分析

數控車削加工的素材是工件，零件圖樣的完整性是加工方案製定的（de）重要前（qián）提。在進行零件圖樣分析時（shí），特別要（yào）重點關注（zhù）以下幾方麵：

1）分析（xī）尺寸標注。分析零件圖尺（chǐ）寸的關（guān）鍵一步是標注是否（fǒu）齊全、標準與清楚。嚴謹的尺寸標注（zhù）是數控加工工（gōng）藝的製定的一個因素，影響著產品的質量與（yǔ）生產時間。圖 1 所示的尺寸標注齊全、標準、直觀，可滿足數控車削編（biān）程（chéng）的加工要求。

圖 1 梯形螺紋工件圖樣

2）分析公差、精度要求。公差要求是機械加工的重要部（bù）分，產品是否有效是由公差精度決定的。因此在使（shǐ）用數控機床加工零件時要考慮兩個因素：一是考慮數控機床的精度是否達標，二（èr）是考慮如何優化加工工藝。兩因素確保零件精度是否可以達到圖樣要求（qiú）。

3）分析工件（jiàn）結構。影響數控加工方案製定的設計製造 > Design ＆ Manufacture36重要因素就是零件的（de）結構，其複雜程度決定加工效率的高低。經過詳細分析零件圖樣，確定理想的加工方案，明確每道加工工序及注意事項。例如根據零件的結構選擇合適裝夾工具，完成一個工序的加工（gōng）。根據以上分析，我們選用了法拉克數控係統數控車（chē）床 FANUC 0i-TD，它（tā）可以滿足零件精度（dù）要求。圖樣尺寸標注（zhù）合理，滿足（zú）數控編程加工（gōng）要求；為防止加工螺紋時，工（gōng）件往卡盤方向移動，我（wǒ）們采取兩頂尖同夾加工的辦法，即在三爪裏麵加放一自製頂尖，如圖 2 所示。

圖 2 裝夾圖樣

2.2 刀具選擇

為提高加工效率，選擇高速進行粗車加工（gōng）。由於總（zǒng）的切削（xuē）深度大，刀具尺寸又受到梯形螺紋幾何尺寸的限製，所以在刀具選擇的時候要注意選用車刀的材料和（hé）其角度，以保證螺紋車（chē）刀車削時與工件螺紋的牙形相吻合。車刀的角度（dù）一定（dìng）滿足粗（cū）、精的要（yào）求，特別是螺紋精車刀，其刀刃刃磨的準確性，刀具的耐磨性和（hé）車刀相對（duì）於工件理論安裝位置的精確性，都會直接影響牙形輪廓，而產生（shēng）誤（wù）差。

1）刀具角度參數確定。根據零件圖紙（zhǐ）中梯（tī）形螺紋（wén）的條件，運（yùn）用螺旋角計算公式：

確定刀具的螺旋角 5.05°。因此左（zuǒ）側後（hòu）角大於5.05°，就不會涉螺紋線，因此確定（dìng）為 6～8°；右側後角約為 2°，可（kě）提高刀具剛（gāng）性。同時刀具前角取（qǔ）為 6～8°，一方麵方（fāng）便排屑，增（zēng）加刀具壽命；另一方麵增強刀具更加鋒利程度又利於斷屑（如圖3所示）。

圖 3 梯形螺紋刀角度參數

再根（gēn）據梯形螺紋的尺（chǐ）寸標注，結（jié）合公式計算其相關參數如下（單位均為（wéi） mm）：

結合零件（jiàn）材料、刀具的幾（jǐ）何（hé）角（jiǎo）度及梯形螺紋的相關參數，我們選用超硬白鋼刀，通過（guò）數控線（xiàn）切割加工刀具刀頭寬（kuān）約為（wéi） 0.8 mm。

2.3 切削方式選擇

目（mù）前，在車床上加工梯形螺紋用得比較（jiào）多的方法主要（yào）有三（sān）種，分別是直進法、斜進法（fǎ）和分層左右切（qiē）削法。

直進法加工梯（tī）形螺紋（wén）對刀具要求比較高（gāo），在加工時刀具刀刃三麵參與切削，切削力大，排屑難，散熱條件差，刀（dāo）具壽（shòu）命（mìng）短，甚至還會紮（zhā）刀，影（yǐng）響（xiǎng）加工質量與生產效率。直進法（fǎ）一般適合導程較小的梯形螺紋加工。

斜進法雖然（rán）克服了直進（jìn）法的缺點，但隨著梯形螺紋牙高的增加，刀具的斜進刀量不斷變小（xiǎo），精度難以控（kòng）製，同時（shí）隨著進刀深度的增加，左（zuǒ）右趕（gǎn）刀亦趨於頻繁，精度亦更難控製。

分層左右切削法擁有直進法和斜進法的優（yōu）點，加工時減（jiǎn）小了刀刃的切（qiē）削力，增長刀具的壽命，左右加工進刀（dāo）量易把控，精度（dù）得以保證，在加（jiā）工大導程梯形（xíng）螺紋時，選擇分層左右切削（xuē）法是（shì）一種較為理想的加工（gōng）方式。

根據圖（tú）樣所示（shì），優先（xiān）選擇分層左右切削法（fǎ）以確保大導程梯形螺（luó）紋的（de）精度及生（shēng）產效率。

2.4 數控程序編（biān）寫

在一般的加工中，人們往往運用 G76 進（jìn）行編寫程（chéng）序，因為（wéi） G76 一（yī）段（duàn）簡單的程（chéng）序段就可以加工完成一個梯形螺（luó）紋，盡（jìn）管（guǎn）其在加工過程中，刀（dāo）具會斜進法走（zǒu）刀，但卻無法完成螺紋的（de）精度要求。為達精（jīng）度要求及（jí）提高生產效率，運（yùn）用（yòng）宏程序進行編程雖然較G76 編程稍為（wéi）複雜，但（dàn）能解決技術難關，大大提高生產效率。加（jiā）工（gōng）梯形螺紋（wén）的宏程序如下：

T0303；（調（diào）用螺紋刀並進行刀具補償）

#1=36：（螺紋直徑賦值）

#2=5；（螺紋螺距賦值（zhí））

#3=10；（螺紋導程賦值）

#4=#3／#2；（螺紋線數計算）

#5=0.25；（螺紋頂隙賦值）

#6=2*#3；（升速進刀段距離（lí）計算）

#7=-70；（螺紋（wén）加工長度賦值（zhí））

#8=0；（X 方向加工深度變量賦初（chū）值）

#12=0.8；（螺紋刀頭寬度賦值）

N10 #9= 0；（X 方向（xiàng）深度（dù）進刀次數）

N20 #10= 0.5；（Z 向每刀移動量賦值）

#11=0；(z 方向進刀量累計變量賦（fù）值)

#9=#9+1：（切深進刀累加計數）

IF[#2GT5]THEN [#14=1.5]；

#8=#14*SQRT[#9]；（每（měi）層切（qiē）深計算）

IF[#8]GE[2*[0.5*#2+#5]] ；

THEN#8=[#2*[0.5*#2+#5]]；（切深判別）

N30#13=0.634*#2-#8*[0.268*#2+0.536*#5]/[0.5*

#2+#5]-#12-0.2；（每層（céng）槽寬計算）

IF[#11GE#13]THEN[#11=#13]；（判斷本層槽寬（kuān））

G01 X[#1+5] Z[#6+#11]F350；（螺紋起（qǐ）刀點定位）

092 X[#l-#8] Z[#7]F[#3]；

#11= #11+#10；

IF[#11LT[#13+#10]] GOTO 30；（本層槽寬加工完成條件轉移）

IF[#8LT[2*[0.5*#2+#5]] GOTO 20；（總切深加工完成判別）

G01X[#1+5] Z[#6+0.1]F350；（精（jīng）加工左牙側刀具時刀具起點定位）

G92X[#1-#8] Z[#7]F[#3]；（精加工左牙側）

G01X[#1+5]Z[#6-#11-0.1] F350；（精加工右（yòu）牙側刀具時刀具起點定（dìng）位）

G92X[#1- #8]Z[#7]F[#3]；（精加工（gōng）右牙側（cè））

#6=#6+#2；

IF[#4LT2]GOT0 10；

IF[#4EQ2]GOTO 40；

N40 GOO X100 Z100；

M30.

根據以上方案，在數控車床（chuáng）運（yùn）用宏程序加工出來的梯（tī）形螺紋精度高，牙型角、梯形螺紋（wén）的大、中、小徑都完全符合零件圖樣的尺寸要求（qiú），比簡單運用數控車螺紋指令加工出來的梯形螺紋分線（xiàn）精度高，同時螺紋兩側（cè）的粗糙度也達到要求，加工效率可提高一倍。

3、結束語

通過對（duì）雙線梯形螺（luó）紋加工方（fāng）案的（de）設計，對圖紙進行分析（xī），選擇了符合梯形螺紋精度的數控車床，確定了（le）“兩頂一夾”的裝夾方式，防止加工工件被加工（gōng）時向後（hòu）移動的可（kě）能；選用了超硬白鋼刀（dāo）具，利用分層左右（yòu）切（qiē）削的優點（diǎn）來確保加工時的（de）安全可靠；運（yùn）用宏程序加（jiā）工優化模塊化，實現不同規格梯形螺紋的複雜粗加工（gōng）和精（jīng）加工，大大提高了加工梯形螺紋的加工速度，保證了梯形螺紋的精度（dù），解決數控車切削梯形螺紋的技術難關。

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