梯形螺紋的數控技術分析及應用
2016-9-12 來源：石家莊工業泵廠有限公司 作者：賈志欣
【摘 要】 隨著工業化的快速推進，我國制造業得到了迅猛的發展，同時也對元器件的生產工藝提出了越來越高的要求和標準。為了滿足日益增長的生產工藝需求，梯形螺紋加工工藝作為一種新型的數控加工工藝而被研發出來。現階段梯形螺紋加工逐漸成為當下一種常用的數控加工工藝，但是由于這種數控加工工藝所使用的螺紋牙角較小，刀具強度也較弱，同時工藝的程序控制步驟也比較復雜，這大大增加了其在實際操作中的難度。基于此，本文將著重分析探討梯形螺紋的數控技術要點及不把控。
【關鍵詞】 梯形螺紋；數控技術；措施
1、梯形螺紋的數控技術
1.1、梯形螺紋加工工藝流程
首先，調整梯形螺紋加工所用數控機床的精準度，然后在對應的數控機床中加入選定的加工材料，在數控機床正式工作之前，相應的機床操作人員一定要檢驗機床的精度，確保機床加工的精確度符合規定的要求，即滿足加工的需求。其次，數控機床操作人員在加工過程中需要使用規范的機床車削方法和裝夾方式，我們加工過程中常用的裝夾方式主要是通過使用三抓盤夾持固定在工件的一端，用頂尖將工件的另一端頂住，同時，為了避免工件在機床加工過程中發生軸振動而造成機床加工精度不準的問題發生，數控機床裝夾的一端通常需要設置成臺階式。此外，為了避免梯形螺紋出現變形的問題，機床操作人員在機床加工的過程中要注意將頂尖頂住元件的時候不能過緊，需要預留一定的空間范圍。
1.2、主要技術參數及刀具選用
螺距：螺距反應的是螺紋牙跟牙之間的距離，其值一般按國家標準給定。牙型角：一般牙型角的度數有30 和60 度等。螺紋大徑：即螺紋的公稱直徑。中徑：一般為大徑減去一半螺距，主要用來測量螺紋是否合格的尺寸。小徑、牙高、牙頂寬、牙槽底寬主要構成了螺紋的基本形狀。牙頂間隙：ac，當P 為1.5--5，時，ac 值為0.25。梯形螺紋的代號：一般用字母“Tr”表示，區別于普通螺紋“M”標示。梯形螺紋刀具有兩種，第一：高速鋼涂層梯形螺紋車刀。這種刀具主要用于粗加工，去除較大的加工余量，獲得較好的加工效率及較差的表面粗糙度。第二：硬質合金刀具。該刀具的切削性能較好，能獲得較好的表面質量和較高的加工精度，主要用于梯形螺紋的精加工。
1.3、多頭螺紋加工
1）直進法。加工方法是在加工過程中對刀具的z 軸（軸向方向）不進行改變，分次進給（直徑方向），來完成螺紋的切削。2）斜進法。在每次住復行程后，除了做橫向進刀以外，只在縱向的一個方向微量進給。3）左右切削法。加工方法是通過改變z 軸的方向，也是進刀的起始點，來完成對螺紋一個側面的加工，完了再加工另外一個側面，最后對兩側面和底面進行修光。
1.4、梯形螺紋檢測
梯形螺紋檢測主要檢測螺紋的大徑、中經、小徑尺寸和表面質量。1）大徑尺寸主要由游標卡、千分尺測量；2）底徑尺寸一般由程序控制牙型高度，而間接控制底徑尺寸；3）中經尺寸可以用單針測量或三針測量法，為提高螺紋檢測精度，選擇三針測量法，量針直徑為3.1mm；根據中經允許的極限偏差，千分尺讀數為M 為36.409-36.764mm 之間尺寸合格；4）螺紋螺距通過螺紋規檢查螺紋螺距是否正確；5）根據零件的技術要求，檢查牙頂、牙底、兩牙側面的表面粗糙度是否符合要求；6）內梯形螺紋檢測主要通過綜合測量來檢測螺紋是否正確。梯形螺紋加工編程的方法很多，這只是其中一種編程方法，此方法是在實訓教學過程中總結出來的，在FANUC數控系統車床實際加工上得到正確驗證。能加工出符合圖紙要求零件，并且效率較高。
2、梯形螺紋數控技術應用實例及注意事項
我公司主要生產渣漿泵、脫硫泵、船用泵，挖泥泵等，其中一些過流部件（如葉輪）的材料是我公司自主研制的高鉻鑄鐵工件，葉輪螺紋孔為盲孔結構，螺紋為美制Acme 梯形螺紋，國內幾乎沒有相關螺紋加工的技術資料可做參考，并且螺紋直徑及導程大，螺紋牙型角29°，螺旋槽深達13mm，且工件經正火處理其硬度在HRC58-65，工件硬度高，若采用直切法加工刀具與工件接觸面積大，切削力大，易產生振動，對刀具的磨損也很大，無法保證螺紋加工的精度。通過反復切削試驗，借助數控編程，實現螺紋的半成型刀具交錯切削，同時設計機夾立方氮化硼（BN-S）盲孔梯形螺紋刀具，一種專用于加工高鉻鑄鐵工件梯形螺紋的刀具，其包括由45# 鋼制成的刀體，立方氮化硼材料制成的刀片，刀體的基面凹槽與刀片底面的凸起精密定位，從而實現刀片的互換，同時刀片尺寸的改變可適用于不同螺距的螺紋加工，不僅可以保證螺紋的精度，其效率也得到了提高。如圖1 所示。
圖1
具體工作中，要特別注意的是：1）車削梯形螺紋時，要加足切削液的供給，以免刀具受熱發生刀具損壞。2）粗精車梯形車刀的刀頭寬度相差要小，避免粗車后，精加工時發生刀具損壞的現象。3）車削梯形螺紋時，切削刃應保證鋒利，兩側切削刃應對稱，刀體不能外斜。4）對于工件的裝夾，往往采用兩頂夾或者一夾一頂裝夾。粗車較大螺距時，也可采用四爪卡盤一夾一頂，以保證裝夾牢固，同時使工件的一個臺階靠在卡盤上面，用來固定工件的軸向位置。加工時切削力不能過大，否則容易使工件移位而毀壞螺紋。在加工的時候，要選擇精度高和磨損少的機床，通過適當調配機床的各處的間隙，對床鞍與中小滑的配合部位進行檢查和調整，選用磨損較少的交換齒輪即可。5）當然如果在批量生產加工時還是要一次一次地改變螺紋車刀車削前的軸向起點位置來修光梯形螺紋的兩側面，生產效率將大大降低，為了解決這個問題，我們可以將梯形螺紋左右兩側面的加工過程分別編成兩個子程序，每次調用時使車刀軸向偏移0.1lmm，在工件的首件試切中確定需調用子程序的次數，從而將整個加工過程編人程序當中，即從加工第二件工件時車床就可以一直自動運行下去，直到工件被加工合格。
總而言之，梯形螺紋牙形角度小，深度大，可以與梯形螺母完美匹配，并且通過梯形螺紋加工工藝在數控機床加工中的應用可以極大地提高數控機床加工的質量和效率，進而可以為加工企業謀取更多的社會和經濟效益。因此有必要在以后的實際工作中得到我們進一步研究應用。
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如果您有機床行業、企業相關新聞稿件發表，或進行資訊合作，歡迎聯系本網編輯部， 郵箱：skjcsc@vip.sina.com
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