探討用數(shù)控車床車削出高質(zhì)量螺紋的方法

1、探討用數(shù)控車床車削出高質(zhì)量螺紋的方法鎮(zhèn)江技師學(xué)院譚振芳摘要：隨著機(jī)械加工行業(yè)越來(lái)越數(shù)字化，更多的機(jī)械零件都是通過(guò)人控制數(shù)控機(jī)床，自動(dòng)加工出來(lái)的。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GSK980TD數(shù)控系統(tǒng)加工M302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。關(guān)鍵字：三角形螺紋 車刀 指令 參數(shù) 檢測(cè)三角形螺紋是常用的機(jī)械連接零件，三角形螺紋的加工是數(shù)控加工中的一個(gè)基本操作。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，但要車好高質(zhì)量的螺紋還是要經(jīng)過(guò)參數(shù)工藝、刀具、編程和檢測(cè)四個(gè)過(guò)程。本文以廣州GSK980TD數(shù)控系統(tǒng)加工M302的外三角

2、螺紋為例（如圖1示），就如何車削出高質(zhì)量的螺紋進(jìn)行探討。 一、 車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：d1=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

3、擇應(yīng)根據(jù)工件材料的螺距大小以及所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。 二、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；白鋼刀刃磨螺紋的車刀，適用于加工大螺距的螺紋和精密絲杠等工件；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

4、是60O；（2）前角一般為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。另外車刀磨損過(guò)大時(shí)會(huì)引起切

5、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2025mm（約刀桿厚度的1.5倍）。 三、編寫(xiě)程序的

6、方法要求 廣州數(shù)控G980TD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；但其優(yōu)點(diǎn)是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

7、，刀尖角一旦發(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，不然容易亂牙，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)致亂牙；加工時(shí)主軸轉(zhuǎn)速一般在650r/min ，切

8、削過(guò)程中不能變速，否則會(huì)亂牙；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?，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；（走空刀的好處是使螺紋表面光滑） M5； M0； M3 S650； T0101 M8； G0 X30 Z5；（定位應(yīng)與粗車時(shí)相同） G92 X27.4 Z-19 F2； GO

9、 X100 Z100； M30；四、 檢測(cè)螺紋參數(shù) 檢測(cè)螺紋主要測(cè)量螺距、牙型角和螺紋中徑，而且這些測(cè)量要在拆卸工件、刀具前進(jìn)行，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題才能及時(shí)補(bǔ)救。 1、 測(cè)量螺距、牙型角 螺距是由車床的運(yùn)動(dòng)關(guān)系來(lái)保證的，用鋼尺測(cè)量即可。普通螺紋的螺距一般較小，在測(cè)量時(shí)，最好量10個(gè)螺距的長(zhǎng)度，再除以10得到一個(gè)螺距的尺寸。牙型角是由車刀的刀尖以及正確安裝來(lái)保證的，一般用樣板測(cè)量。也可用螺距規(guī)同時(shí)測(cè)量螺距和牙型角（見(jiàn)圖7）。2、測(cè)量螺紋中徑 螺紋中徑常用螺紋千分尺測(cè)量（見(jiàn)圖8）。使用方法跟一般的外徑千分尺相似。它有兩個(gè)可以調(diào)換的測(cè)量頭，在測(cè)量時(shí)，兩個(gè)跟牙形相同的觸頭正好卡在螺紋的牙形面，所得到的千分尺讀數(shù)就是該螺紋的中徑實(shí)際尺寸。 3、 綜合測(cè)量 用螺紋環(huán)規(guī)檢查三角形外螺紋（見(jiàn)圖9）。首先應(yīng)對(duì)螺紋的直徑、螺距、牙形和粗糙度進(jìn)行檢查，然后再用環(huán)規(guī)測(cè)量外螺紋的尺寸精度。如果環(huán)規(guī)通端正好擰進(jìn)去，而止端擰不進(jìn)去，說(shuō)明螺紋精度符合要求。對(duì)于精度要求不高的也可用標(biāo)準(zhǔn)螺母檢查（生產(chǎn)中常用），以擰上工件時(shí)是否順利和松動(dòng)的感覺(jué)來(lái)確定。檢查有退刀槽的螺紋時(shí)，環(huán)規(guī)應(yīng)通過(guò)退刀槽與階臺(tái)端面靠平。 總之，車削螺紋時(shí)產(chǎn)生的故障形式多種多樣，既有設(shè)備