數(shù)控車工實習教學中螺紋加工的實踐與研究

1、數(shù)控車工實習教學中螺紋加工的實踐與研究【摘要】螺紋加工是數(shù)控車工實習教學的重要內(nèi)容，也是在數(shù)控車工職業(yè)資格等級考試中必考的工程，本文結合在在螺紋加工數(shù)控車工實習教學實踐過程中學生出現(xiàn)的螺紋加工的問題進行總結，方便學生更好地掌握此項技能。【關鍵詞】螺紋加工;螺紋參數(shù);刀具;切削用量;編程指令;螺紋檢測1.前言在生活中，我們經(jīng)常見到許多具有螺紋的零件，那是由于螺紋常用于緊固、聯(lián)接及調(diào)節(jié)，又可用來傳遞動力，因此應用十分廣泛。螺紋的種類有很多，其中三角形螺紋主要用于聯(lián)接，也最為常見，在數(shù)控車實習教學中，三角形圓柱外螺紋的數(shù)控加工是中職學校學生的一個重要實習內(nèi)容，在數(shù)控車工職業(yè)資格等級考試中也是必考的操

2、作技能。在使用數(shù)控車床對三角形圓柱外螺紋進行加工的教學實踐過程中，我發(fā)現(xiàn)學生在初學螺紋加工時，總會出現(xiàn)各種各樣的問題，導致最后加工出來的螺紋不合格，這些問題歸結為：螺紋參數(shù)的查表與計算，螺紋刀的刃磨與安裝，切削用量的選擇以及螺紋加工程序編制和螺紋的測量，我將從以上所說的五個方面來說明在數(shù)控車床上加工三角形圓柱外螺紋的整個過程。為了便于說明螺紋加工的過程和方法，我以在數(shù)控系統(tǒng)GSK980TD上加工圖1所示的螺紋為例進行闡述。圖111圖22.分析零件圖，確定螺紋參數(shù)螺紋參數(shù)主要有螺紋大徑、螺紋中徑、螺紋小徑，導程等，具體內(nèi)容見圖2所示，但在計算時主要是螺紋大徑、螺紋中徑、螺紋小徑這個參數(shù)。2.1螺

3、紋大徑與外螺紋牙頂或內(nèi)螺紋牙底相重合的假想圓柱面的直徑，稱為螺紋大徑，外螺紋用d表示，國標GB193-81規(guī)定，普通螺紋大徑的根本尺寸為螺紋的公稱直徑，其位置在原始三角形上部H/8削平處，在圖2中用d表示。螺紋大徑的尺寸影響螺紋的結合性及連接的可靠性，因此必須加以限制，規(guī)定其公差。我們可以通過查表得知M16×1.5-6g的螺紋大徑為16。所以，螺紋大徑的最大極限尺寸為：16-0.032=15.968mm螺紋大徑的最小極限尺寸為：16-0.268=15.732mm在實習教學過程中，如果加工精度要求不高，我們可以使用公式d=16-0.1P=15.85mm來計算螺紋大徑。外螺紋大徑的極限尺

4、寸可以用游標卡尺、千分尺或是光滑極限卡規(guī)來測量控制，確保加工的正確性。2.2螺紋中徑d2中徑是一個假想圓柱的直徑，是該圓柱的母線通過牙型上的溝槽和凸起寬度相等的地方的直徑。在圖中用d2表示。螺紋中徑完全不受其大徑、小徑尺寸變化的影響。中徑的大小決定了螺紋牙側對于軸線的徑向位置。因此，中徑是螺紋公差與配合的主要參數(shù)之一。螺紋中徑的尺寸可以通過公式計算或是查普通螺紋根本尺寸表取得。計算公式為：d2=d-2×3/8H=d-0.6495P=15.026mm2.3螺紋小徑d1與內(nèi)螺紋牙頂相重合的假想圓柱體直徑，其位置在原始三角形下部H/4削平處，在圖中用d1表示。在數(shù)控車削加工中，螺紋小徑是編

5、寫數(shù)控程序的重要依據(jù)。一般，螺紋小徑的尺寸可以通過公式計算或是查普通螺紋根本尺寸表取得。計算公式為：d1=d-2×5/8H=d-1.0825P=14.376mm在螺紋加工實習過程中常常出現(xiàn)這樣一種情況：學生應用上述公式計算出來的尺寸，編制到程序中以后，經(jīng)過對刀后加工出來的螺紋，經(jīng)過測量后，發(fā)現(xiàn)中徑不符合要求。原因是我們?nèi)心サ穆菁y車刀刀尖角度小于60或者可轉(zhuǎn)位機加車刀的刀尖比較鋒利，寬度上達不到上述公式反映的理論刀尖P/4的寬度。為了解決這個問題，我們可以通過逐漸減少螺紋小徑，增大螺紋深度的方法，即改變公式中的系數(shù)來慢慢調(diào)試。經(jīng)屢次實驗發(fā)現(xiàn)，如果將系數(shù)從1.0825增加至1.3之間，學

6、生加工出來的螺紋就符合技術要求。但在實習過程中我們還應注意，同樣尺寸的螺紋，不同的學生使用自己刃磨的螺紋車刀，所取的系數(shù)是不一樣的，也就是加工螺紋的程序中小徑的值是不一樣的，系數(shù)具體要取多少適宜，還需要通過屢次的測試加工獲得，但只要掌握正確的方法，就能夠加工出合格的螺紋。3.螺紋車刀的刃磨和安裝實習過程中，我們使用的硬質(zhì)合金刀具，如果刀刃崩了，經(jīng)過刃磨以后，可以繼續(xù)使用，節(jié)省本錢。3.1螺紋車刀的刃磨關于螺紋車刀的刃磨，必須要掌握螺紋車刀的幾何角度，分別是刀尖角、前角和后角，刀尖角應等于牙型角，對于實習過程中普通三角形螺紋的刀尖角是60o;前角，一般為0o15o，螺紋車刀的徑向前角對牙形角有很

7、大的影響，對精度高的螺紋徑向前角可適當取小一些約0o5o;后角一般為5o10o，需要特別注意的是，因為螺紋升角的影響，兩個后角大小應該磨成不同，進刀方向一面應稍大一些。3.2螺紋車刀的安裝車削螺紋時，為了保證牙形正確，對安裝螺紋車刀提出了嚴格的要求。安裝時刀尖高度必須對準工件旋轉(zhuǎn)中心，車刀安裝得過高，那么吃刀到一定深度時，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;過低，那么切屑不易排出，車刀徑向力的方向是工件中心，加上橫進絲杠與螺母間隙過大，致使吃刀深度不斷自動徑向加深，從而把工件抬起，導致啃刀;車刀刀尖角的中心線必須與工件嚴格垂直，裝刀時可用樣板來對刀。4.切削用量確實定加

8、工螺紋的參數(shù)主要有：主軸轉(zhuǎn)速、進給速度和背吃刀量。4.1主軸轉(zhuǎn)速螺紋加工時主軸轉(zhuǎn)速可用下面經(jīng)驗公式n=1200/P-K進行計算，P為工件螺距，K為保險系數(shù)，一般取80。在本例中主軸轉(zhuǎn)速經(jīng)計算應取n=1200/1.5-80=720mm/min4.2工作臺縱向移動速度螺紋加工時數(shù)控車床主軸轉(zhuǎn)速和工作臺縱向進給量存在嚴格數(shù)量關系，即主軸旋轉(zhuǎn)1轉(zhuǎn)，工作臺移動一個待加工工件螺紋導程距離。因此在加工程序中只要給出主軸轉(zhuǎn)速和螺紋導程，數(shù)控系統(tǒng)會自動運算并控制工作臺縱向移動速度。4.3背吃刀量如果螺紋牙型較深、螺距較大，那么可采用分次進給方式進行加工。每次進給的背吃刀量用螺紋深度減去精加工背吃刀量所得的差按遞

9、減規(guī)律分配。本例中的零件，因為使用的棒料直徑不大，螺紋牙型不深，屬于小螺距。5.螺紋加工程序編制螺紋加工指令有單行程螺紋切削指令G32、螺紋切削指令G92和螺紋切削復合循環(huán)指令G76，常用的是G92，因篇幅有限，只寫出加工螺紋局部的程序，如下所示：M03 S720 T0404;4號刀為螺紋刀G00 X18 Z2;快速定位G92 X15.2 Z-17 F1.5;用螺紋固定循環(huán)指令G92車螺紋X14.6X14.376G00 X100 Z100;返回換刀點M05;主軸停轉(zhuǎn)M30;程序結束并返回程序開頭6.螺紋參

10、數(shù)的檢測檢測螺紋主要測量螺距、牙型角和螺紋中徑，而且這些測量要在拆卸工件、刀具前進行，發(fā)現(xiàn)問題還能及時補救。6.1測量螺距、牙型角螺距是由車床的運動關系來保證的，用鋼尺測量即可。普通螺紋的螺距一般較小，在測量時，最好量10個螺距的長度，再除以10得到一個螺距的尺寸。牙型角是由車刀的刀尖以及正確安裝來保證的，一般用樣板測量。也可用螺距規(guī)同時測量螺距和牙型角。6.2測量螺紋中徑螺紋中徑常用螺紋千分尺測量。使用方法跟一般的外徑千分尺相似。它有兩個可以調(diào)換的測量頭，在測量時，兩個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際尺寸。6.3綜合測量用螺紋環(huán)規(guī)檢查三角形外螺紋。首先應對螺紋的直徑、螺距、牙形和粗糙度進行檢查，然后再用環(huán)規(guī)測量外螺紋的尺寸精度。如果環(huán)規(guī)通端正好擰進去，而止端擰不進去，說明螺紋精度符合要求。圖1中加工的螺紋用到的螺紋環(huán)規(guī)型號為：M16×1.5-6g。對于精度要求不高的也可用標準螺母檢查，以擰上工件時是否順利和松動的感覺來確定。檢查有退刀槽的螺紋時，環(huán)規(guī)應通過退刀槽與階臺端面靠平。7.結論在數(shù)控車床上進行螺紋的加工，不僅僅是一個指令的事情，它涉及到螺紋參數(shù)、刀具、切削用量、編程指令和量具使用等多方