多头螺纹的数控车床加工过程研究

本资料包含pdf文件1个，下载需要1积分

在制造业现代化高速发展的今天，高精度数控车床和高性能数控系统的应用使许多普通机床和传统工艺难以控制的精度变得容易实现，而且生产效率和产品质量也得到了很大程度的保证。下面笔者将从四个方面对多头螺纹的数控车床加工过程进行分析。

-、螺纹的基本特性在机械制造中，螺纹联接被广泛应用，例如数控车床的主轴与卡盘的联接、方刀架上螺钉对刀具的紧固、丝杠螺母的传动等。它是在圆柱或圆锥表面上沿着螺旋线所形成的具有规定牙型的连续凸起和沟槽，有外螺纹和内螺纹两种。按照剖面形状的不同，螺纹主要分为三角螺纹、梯形螺纹、锯齿螺纹和矩形螺纹四种；按照线数不同，螺纹又可分为单线螺纹和多线螺纹。在各种机械中，螺纹零件的作用主要有以下两个：-是用于联接、紧固；二是用于传递动力，改变运动形式。三角螺纹常用于联接、紧固；梯形螺纹和矩形螺纹常用于传递动力，改变运动形式。由于用途不同，它们的技术要求和加工方法也不-样。

二 、加工方法随着科学技术的发展，螺纹除采用普通机床加工外，还常采用数控机床加工，这样既能减轻加工难度，又能提高工作效率，还能保证加工质量。用数控机床加工螺纹常用G32、G92和G76三条指令。

其中指令 G32用于加工单行程螺纹，编程任务重，程序复杂；而采用指令 G92，可以实现简单螺纹切削循环，使程序编辑大为简化，但要求工件坯料事先必须经过粗加工；指令 G76能克服指令 G92的缺点，可以将工件从坯料到成品螺纹-次性加工完成，且程序简单，可节省编程时间。

在普通机床上进行多头螺纹车削-直是加工的难点：当第-条螺纹车成之后，需要手动进给小刀架并用百分表校正，使刀尖沿轴向精确移动-个螺距，再加工第二条螺纹；或者打开挂轮箱，调整齿轮啮合相位，再依次加工其余各头螺纹。受普通机床丝杠螺距误差、挂轮箱传动误差、小拖板移动误差等方面的影响，多头螺纹的导程和螺距难以达到很高的精度。而且在整个加工过程中，不可避免地存在刀具磨损甚至打刀等问题，-旦换刀，新刀必须精确定位在未完成的那条螺纹线上。这-切都要求操作者具备丰富的经验和高超的技能。然而，在批量生产中，单靠操作者的个人经验和技能是不能保证生产效率和产品质量的。在制造业现代化高速发展的今天，高精度数控机床和高性能数控系统的应用使许多普通机床和传统工艺难以控制的精度变得容易实现，而且生产效率和产品质量也得到了很大程度的提高。

三、实例分析现以GSK980T数控车床，加工螺纹 M30×3/2。

收稿日期：2013-02-04作者简介：罗明菊(1983-)，女，广东省农工商职业技术学校机电工程系教师。

- 76 - 工件要求：螺纹长度为 25 mm，两头倒角为2×45。，牙表面粗糙度为 Ra3.2；采用 的是 45#圆钢材料。

(-)准备工作在分析加工零件的基础上，利用车工手册查找M30×3/2-5g6g的各项基本参数：该工件是导程为 3mm纹且螺距为 1.5(该参数是查表的重要依据)的双线螺；大径为 30 mm，公差带为6 g，查得其尺寸上偏差为 -0.032 mm、下偏差为 -0.268 mm，公差有0.236 mm，公差要求较松；中径为 29.026 mm，公差带为5 g，查得其尺寸上偏差为 -0.032 mm、下偏差为-0.150 mm，公差为0.118 mm，公差要求较紧；卸由大径减去车削深度确定。螺纹的总背吃刀量 印 与螺距的关系按经验公式 ap 0.65 P，每次的背吃刀量按照粗精加工及材料来确定。

大径是车削螺纹毛坯外圆的编程依据，中径是螺纹尺寸检测的标准和调试螺纹程序的依据，卸是编制螺纹加工程序的依据。两边 留有-定尺寸的车刀退刀槽。

(二)正确选择加工刀具螺纹车刀的种类、材质较多，操作时要根据被加工材料的种类合理选择，材料的牌号要根据不同的加工阶段来确定。对于 45#圆钢材质，宜选用YT15硬质合金车刀，该刀具材料既适合于粗加工，也适合于精加工，通用性较强，对数控车床加工螺纹而言是比较适合的。另外，还需要考虑螺纹的形状误差与磨制的螺纹车刀的角度、对称度。车削 45钢螺纹，刃倾角为 10。，主后角为6。，副后角为4。，刀尖角为59。l6 ，左右刃为直线，而刀尖圆浑径则由公式R0.144P确定(其中P为螺距)，刀尖圆角半径很小，在磨制时要特别细心。

多头螺纹的编程方法和单头螺纹相似，采用改变切削螺纹初始位置或初始角来实现。假定毛坯已经按要求加工，螺纹车刀为 T0202，采用如下两种方法进行编程加工。

1.用 G92指令来加工圆柱型多头螺纹G92指令是简单螺纹切削循环指令，可以先加工-个单线螺纹，然后根据多头螺纹的结构特性，在 z轴方向上移动-个螺距，从而实现多头螺纹的加工。

2.用 G32指令来加工圆柱型多头螺纹用G32指令来编程时，除了要考虑螺纹导程(F值)外，还要考虑螺纹的头数(P值)，以说明螺纹轴向的分度角。

G32 X(U)Z(W)F(E)P式中：X、z为绝对尺寸编程的螺纹终点坐标(采用直径编程)，U、W 为增量尺寸编程的螺纹终点坐标(采用直径编程)，F为螺纹的导程，P为螺纹的头数。

(三)多头螺纹加工的控制因素在运用程序加工多头螺纹时，要特别注意控制以下问题：1.主轴转速 s280的确定由于数控车床加工螺纹是依靠主轴编码器工作的，主轴编码器对不同导程的螺纹在加工时的主轴转速有-个极限识别要求，这个要用经验公式S 1200/P-80来确定 (式中 P为螺纹的导程)，主轴转速 s不能超过320转/分钟，故取主轴转速 s为280辕， o2.表面粗糙度要求螺纹加工的最后-刀基本采用重复切削的办法，这样可以获得更光滑 的牙表面，达到 Ra3.2要求。

3.批 量加工过程控制对试件(第-个)切削运行程序之前除按正常要求对刀外，还要在GSK980T数控系统中设定刀具磨损值为 0.3～0.6 mm，第-次加工完后用螺纹千分尺进行精密测量并记录数据，将磨损值减少0.2mm，然后进行第二次自动加工，并记录测量数据，再将磨损补偿值的递减幅度减少，并观察它的减幅与中径减幅的关系，重复进行，直至将中径尺寸调试到公差带的中心为止。在以后的批量加工中，尺寸的变化可以用螺纹环规抽检，并通过更改程序中的x数据或调整刀具磨损值进行补偿。

四、多头螺纹jn-r-的注意事项利用数控车床加工螺纹时，程序可以通过试车调整得到优化，其中日常出现的问题是刀具磨损和打刀。为了提高刀具的使用寿命，保证螺纹的加工精度，应注意以下几点。

- 是在数控车床上车削多头螺纹的关键是分线要准确，其工艺、刀具方面和普通机床基本相同。

在车螺纹前精车外圆工序，应保证-定的尺寸精度、圆度、圆柱度和表面粗糙度，以使加工余量均匀，车削平稳。

这里应注意车螺纹时，螺纹底径应车削到的尺寸；走刀进行中，不能改变主轴转速倍率开关。

四是车削低碳钢、不锈钢等材料时，会出现不易断屑的长条状切屑，应防止其卷入车刀和工件之间，使刀尖因受挤压而断裂；操作者必须注意人身安全。

五是在实际加工中，发生过因为打刀而使刀片和后刀体-起损坏的情况，所以有必要增加-个刀位作为备用。需要注意的是，在对刀时必须保证两个刀位上螺纹刀刀尖点坐标-致，以免乱扣。

综上所述，多头螺纹的加工只有掌握好其工艺参数、熟悉其控制因素，方能做好。而数控技术的发展是与计算机技术、电子技术的发展同步的，也是以生产发展的需要为依据的。现在，数控技术已经成熟，发展将更深、更广、更快，而未来的 CNC系统将使机械更好用、更便宜。