數(shù)控車床加工梯形螺紋的方法與技巧

1、1. 用數(shù)控車床加工梯形螺紋的方法與技巧摘 要：通過對g32 指令格式及說明、梯形螺紋的參數(shù)的計(jì)算、借刀量的計(jì)算、加工程序的編寫等內(nèi)容介紹了用g32 指令加工梯形螺紋的的步驟和方法，其核心是利用刀具的偏移借刀量來改變梯形螺紋刀的進(jìn)刀方式，從而加工出合格的螺紋。關(guān)鍵詞：g32；參數(shù)；借刀量；程序用普通機(jī)床加工梯形螺紋費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，對工人操作機(jī)床的熟練程度和技術(shù)要求也較高，而且加工的工件質(zhì)量較低且不穩(wěn)定。為改變這種情況，我們使用數(shù)控車床加工梯形螺紋，結(jié)果加工的工件質(zhì)量穩(wěn)定且高，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)效率。fanuc 數(shù)控系統(tǒng)螺紋加工指令有g(shù)32、g76、g92 三個(gè)，在這里只對g32 指令

2、進(jìn)行簡單的探討。1 g32 指令格式及使用說明格式：g32-x(u)-z(w)-f式中：x(u)、z(w) 螺紋切削的終點(diǎn)坐標(biāo)值；f 螺紋導(dǎo)程。g32 加工螺紋的一個(gè)循環(huán)分4 個(gè)程序段完成，如圖1 所示，即：g0 x20；（x 軸快速進(jìn)刀）g32 x20 z44 f4;（螺紋切削加工）g0 x24;（x 軸快速退刀）g0 z5；（z 軸快速退刀），提醒注意：設(shè)定1、2 的數(shù)值要合適恰當(dāng)。圖1 車刀走刀路線2 梯形螺紋參數(shù)的計(jì)算以圖2 為例說明梯形螺紋參數(shù)的計(jì)算。圖2 零件圖表1 梯形螺紋參數(shù)表名稱 代號 計(jì)算公式 計(jì)算結(jié)果/mm螺距牙頂間隙大徑中徑小徑牙高pacdd2d3h4 mm0.25 m

3、m公稱直徑d2 =d-0.5pd3=d-2hh=0.5p+ac40.25222017.502.253 采用偏移刀具的方法加工梯形螺紋g32 加工螺紋的進(jìn)刀是直進(jìn)法，如圖3 所示，這種進(jìn)刀法是車刀的三棱同時(shí)切削，容易產(chǎn)生震動(dòng)和扎刀現(xiàn)象。如采用偏移刀具的方法，即使車刀沿著z軸方向移動(dòng)一定的量（普通車床中的借刀量），那么車刀的進(jìn)刀方式就變成圖4 所示的方式，這樣車刀的兩棱切削能有效的防止震動(dòng)和扎刀，提高了梯形螺紋的質(zhì)量。圖3 車刀直進(jìn)法圖4 車刀斜進(jìn)法以表2 為例說明借刀量的計(jì)算：總借刀量的計(jì)算 ：htan150=2.250.2679=0.603 mm每刀借刀量的計(jì)算：aptan150每刀借刀量的數(shù)

4、值如表2 所示。5 零件質(zhì)量檢查用三針法對已加工梯形螺紋中徑的測量（所用量針直徑為2.10 mm，千分尺讀數(shù)值m=20+4.8642.10-1.8664=22.75 mm，測量結(jié)果在梯形螺紋公差之內(nèi)；用比較法檢查梯形螺紋的槽壁和槽底表面質(zhì)量也合乎要求，說明了用g32 加工的梯形完全合格。第一刀 第二刀 第三刀 第四刀 第五刀 第六刀 第七刀 第八刀 第九刀 第十刀 第十一刀 第十二刀 第十三刀 第十四刀直徑借刀量21.60021.200.05420.800.10820.400.162200.21619.700.256219.400.296419.100.336618.800.376818.50

5、0.41718.200.457217.900.497417.600.537617.500.5494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。 以下通過對普通螺紋的分析，加強(qiáng)對普通螺紋的了解，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/d0.1p，即螺紋大徑減0.1螺距，一般根據(jù)材料

6、變形能力小取比螺紋大徑小0.1到0.5。2、螺紋加工進(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刀車刀安裝得過高或過低過高，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（可利用尾座頂尖對刀）。在粗車和半精車時(shí)，刀尖位置

7、比工件的出中心高1d左右（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。普通螺紋的對刀方法有試切法對刀和對刀儀自動(dòng)對刀，可以直接用刀具試切對刀，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)行對刀。螺紋加工對刀要求不是很高，特別是z向?qū)Φ稕]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

8、切削方法的不同，編程方法不同，造成加工誤差也不同。我們在操作使用上要仔細(xì)分析，爭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)切削均靠編程來完成，所以加工程序較長；由于刀刃容易磨損，因此加工中要做到勤測量。2、g92直進(jìn)式切削方法簡化了編程，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，刀尖角發(fā)生變化

9、，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小，根據(jù)這一特點(diǎn)要正確對待螺紋的切入量，

10、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)合金三角形外螺紋車刀。螺紋車刀的幾何形狀見圖2。 在螺紋刀的兩個(gè)切削刃上磨出寬

11、度為0.20.4mm的倒棱，其g=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，過高或過低都會(huì)出現(xiàn)“扎刀” 現(xiàn)象。過高，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”：過低，則切屑不易排出，從而把工件頂起，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

12、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)行手工潤滑就能滿足精度要求。 3. 對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g(shù)32、g92、g76。其中g(shù)32是簡單螺紋切削指令，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

13、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

14、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。 從以上對比分析可以看出，只簡單利用一個(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，不然會(huì)亂扣，造成零件報(bào)廢。 根據(jù)以上分析，采用gsk980t數(shù)控系統(tǒng)所編制的螺紋加工程序如下： 01234： 程序號 ： (省略外圓加工程序) t0303： 調(diào)3號螺紋車刀 g00 x37.0 z5.

15、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m361.5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： 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

16、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程中應(yīng)注意的問題和解決的方法。 用數(shù)控車床車削螺紋相對于用普通車床車削螺紋來說是比較省心的，但本人認(rèn)為要車好高質(zhì)量的螺紋還是要過好參數(shù)工藝關(guān)、刀具關(guān)、編程關(guān)和檢測關(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），就如何車削出高質(zhì)量的螺紋與同行進(jìn)行探討交流。 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

17、體數(shù)值應(yīng)參照基準(zhǔn)制來選擇，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)過總結(jié)，本人列出下

18、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60o；（2）前角一般為0o15o，螺紋車刀的徑向前角對牙形角有很大的影響，對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。但對大直徑、小螺距的三角形螺紋，這種影響可忽略

19、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)用螺紋角度樣板測量刀尖角（見圖2）。測量時(shí)，把刀尖角與樣板貼合，對準(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)對車刀加以修磨。 車削螺紋時(shí)，為了保證牙形正確，對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

20、成啃刀；過低，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)可用樣板來對刀（見圖3）。如果車刀裝歪，就會(huì)產(chǎn)生牙形歪斜（見圖4）；刀頭伸出不能太長，一般為2025mm（約刀桿厚度的1.5倍）。 三、編寫程序的方法要求 廣州數(shù)控g980t 系統(tǒng)中有g(shù)32、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（見圖5）和斜進(jìn)法（見圖6）。因此在編程過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

21、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，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

22、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。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