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1、数控车床螺纹加工工艺方案分析【摘要】这里分析了轴类零件中螺纹加工工艺方案的制订，承受BEI-JING-FANUC 0i 系统的数控车床运用不同指令进展螺纹加工的误差分析。【关键词】螺纹；工艺；误差分析常用螺纹的牙型有三角形、梯形、矩形等。螺纹的加工方法多种多样，大规模生产直径较小的三角螺纹，常承受滚丝、搓丝或轧丝的方法，对数量较少或批量不大的螺纹常承受车削的方法。随着数控技术的渐渐普及，轴类零件越来越多的承受数控车床加工。这里以BEIJING-FANUC 0i 系统为例，介绍在数控车床上加工螺纹时，其工艺方案的制订及数控加工程序的不同所造成的误差分析。一、加工工艺分析在数控车床上加工螺纹，首先
2、要制订合理的工艺方案，然后才能进展编程和加工。工艺方案的好坏不仅会影响数控车床效率的发挥，而且将直接影响到螺纹的加工质量。1、走刀路线确实定在数控车床上车螺纹时，沿螺距方向的,向进给应和车床主轴的旋转保持严格的速比关 系，考虑到刀具从停顿状态到达指定的进给速度或从指定的进给速度降为零，驱动系统必有一个过渡过程，因此沿轴向进给的加工路线长度，除保证螺纹长度外，还应增加刀具引入距离 1 和超越距离 2见图 1， 1 和 2 的数值与车床拖动系统的动态特性、螺纹的螺距和精度有关。一般 1 为 2-5mm，对大螺距和高精度的螺纹取大值； 2 一般为退刀槽宽度的一半左右，取 1-3mm 左右。假设螺纹收
3、尾处没有退刀槽时，收尾处的外形与数控系统有关，一般按 45退刀收尾。2、螺纹车刀的选用螺纹车刀属于成形刀具，要保证螺纹牙型的精度，必需正确刃磨和安装车刀。对螺纹车刀的要求主要有以下几点：(1) 车刀的刀尖角确定要等于螺纹的牙型角；(2) 精车时车刀的纵向前角应等于0；粗车时允许有 5-15的纵向前角；(3) 因受螺纹升角的影响，车刀两侧的静止后角应不相等，进给方向后面的后角较大，一般应保证两侧面均有 3-5的工作后角；(4) 车刀两侧刃的直线性要好。制造螺纹车刀的材料有高速钢和硬质合金两种。高速钢螺纹车刀刃磨便利、切削刃锐利、韧性好，能承受较大的切削冲击力，加工的螺纹外表粗糙度小。但它的耐热性
4、差，不宜高速 车削。硬质合金螺纹车刀的硬度高、耐磨性好、耐高温，但抗冲击力气差。数控车床一般选用硬质合金可转位车刀。3、三角螺纹的车削方法车螺纹的进刀方式有直进式和斜进式，直进式车螺纹简洁保证牙型的正确性，但车削时， 车刀刀尖和两侧切削刃同时进展切削，切削力较大，简洁产生扎刀现象，因此只适用于车 削较小螺距的螺纹。用斜进法车削螺纹，刀具是单侧刃加工，排屑顺当，不易扎刀。当螺 距 P3mm 时，一般承受直进法；螺距P3mm 时，一般承受斜进法。4、切削用量的选择4.1 主轴转速确实定在车削螺纹时，车床的主轴转速将受到螺纹的螺距或导程大小、驱动电机的升降频特性及螺纹插补运算速度等多种因素影响，故对
5、于不同的数控系统，推举有不同的主轴转速选择范围。如大多数经济型车床数控系统推举车螺纹时的主轴转速如下：n1200/P-K式中：P 是螺纹的螺距(mm)；K 是保险系数，一般取为 80。4.2 走刀次数和背吃刀量确实定螺纹加工中的走刀次数和背吃刀量会直接影响螺纹的加工质量，车削螺纹时的走刀次数和背吃刀量可参考表 1。表 1 一般螺纹走刀次数和背吃刀量的参考表二、编程例如不同的数控系统，车螺纹的编程指令有所不同。对于BEIJING-FANUC 0i 系统来说，有三种指令可用于等螺距直螺纹、锥螺纹的车削。加工图 1 所示零件M30X2 的一般外螺纹，主轴转速n1200/P-K=1200/2-80=5
6、20r/min.依据零件材料、刀具等因素可以取 n=400r/min。螺纹的螺距为 2，依据表1 可知其牙深为 1.3，安排5 次走刀，每次的背吃刀量分别为0.9、0.6、0.6、0.4、0.1，车螺纹时设定升速段 1 取值 5mm，降速段 2 取值 2mm。1、用 G32 指令进展车螺纹T0101 M03 S400；T0101 为螺纹车刀，主轴正转，转速为 400 r/min G00 X29.1 Z5；G32 Z-42.F2.0；第一次车螺纹，背吃刀量为0.9mm G00 X32；Z5； X28.5；G32 Z-42.F2.0；其次次车螺纹，背吃刀量为0.6mm G00 X32；Z5； X2
7、7.9；G32 Z-42.F2.0；第三次车螺纹，背吃刀量为0.6mm G00 X32；Z5； X27.5；G32 Z-42.F2.0；第四次车螺纹，背吃刀量为0.4mm G00 X32；Z5； X27.4；G32 Z-42.F2.0；最终一次车螺纹，背吃刀量为0.1mm G00 X32；X100 Z100； M05； M30；2、承受 G92 指令进展车螺纹T0101 M03 S400；T0101 为螺纹车刀，主轴正转，转速为 400 r/min G00 X32 Z5；刀具定位到循环起点G92 X29.1 Z-42 F2.0；第一次车螺纹 X28.5；其次次车螺纹 X27.9；第三次车螺纹
8、X27.5；第四次车螺纹X27.4；最终一次车螺纹G00 X100 Z100；刀具回换刀点 M05；M30；3、承受 G76 指令进展车螺纹T0101 M03 S400；T0101 为螺纹车刀，主轴正转，转速为 400 r/min G00 X32 Z5；刀具定位到循环起点G76 P011060 Q100 R0.2；车螺纹G76 X27.4 Z-42 R0 P1300 Q900 F2.；0距为 2mmG00 X100 Z100；刀具回换刀点 M05；M30；螺纹高度为 1.3mm，第一次车削深度为 0.9mm，螺通过对同一螺纹三种不同的编程方法进展分析，可以知道承受 G32 编程，程序段长，一般
9、很少承受此种方法；承受G92 编程，条理很清楚并且走刀路线直观，程序段也不是太长； 承受 G76 编程最为便利，程序段最少，但是参数计算比较简洁。在实际加工中，G92 编程和G76 编程的区分，主要看工件要求的精度来确定。三、加工误差分析及使用1、 G92 直进式切削方法由于两侧刃同时工作，切削力较大，而且排削困难，因此在切削时，两切削刃简洁磨损。在切削螺距较大的螺纹时，由于切削深度较大，刀刃磨损较快，从而造成螺纹中径产生误差； 但是其加工的牙形精度较高，因此一般多用于小螺距螺纹加工。由于其刀具移动切削均靠编 程来完成，所以加工程序较长；由于刀刃简洁磨损，因此加工中要做到勤测量。2、 G76
10、斜进式切削方法由于为单侧刃加工，加工刀刃简洁损伤和磨损，使加工的螺纹面不直，刀尖角发生变化， 而造成牙形精度较差。但由于其为单侧刃工作，刀具负载较小，排屑简洁，并且切削深度为 递减式。因此，此加工方法一般适用于大螺距螺纹加工。由于此加工方法排屑简洁，刀刃加 工工况较好，在螺纹精度要求不高的状况下，此加工方法更为便利。四、完毕语在加工合格且精度要求较高螺纹时，要在生产实践中不断总结阅历，避开消灭故障。特别在应用数控车床加工精度要求较高的螺纹时，可承受两刀加工完成，即先用 G76 加工方法进展粗车，然后用 G92 加工方法进展精车，可以到达比较好的效果。但要留意刀具起始点要准确，不然简洁消灭乱扣，造成零件报废。参考文献：1 FANUC series Oi Mate-TC 操作说明书2 高枫.数控车削编程与操作训练.高等教育出版社，2023. 3于华.数控机床的编程及实例.北京：机械出版社，1998.