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數(shù)車加工普通多線螺紋的研究

2017-7-14 來源：寧波大紅鷹學(xué)院作者：蔡志蘭

摘要：以往采用普通車床加工多線螺紋的工藝過程比較復(fù)雜，后來隨著數(shù)控車床的問世，多線螺紋的加工精度和加工效率得到了大大提高，因此數(shù)車加工普通多線螺紋被廣泛地應(yīng)用到了實(shí)際生產(chǎn)工作當(dāng)中。而在數(shù)車加工普通多線螺紋的過程中，某些重要操作環(huán)節(jié)是否合理直接關(guān)系著螺紋加工精度。本文以 FANUC 數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)車為例，對(duì)數(shù)車加工普通多線螺紋的相關(guān)技巧進(jìn)行了研究，希望對(duì)這方面工作有一定助益。

關(guān)鍵詞：數(shù)控車床；數(shù)車；多線螺紋；研究

很多機(jī)械產(chǎn)品的零件上都帶有螺紋，螺紋的主要作用是連接固定、傳遞動(dòng)力及減速運(yùn)動(dòng)。多線螺紋的特點(diǎn)是各螺旋線均沿軸向等距離分布，而影響螺紋的精度和使用壽命的是最大因素是等距誤差。普通車床加工多線螺紋不但過程復(fù)雜，并且螺紋在分線過程中極易出現(xiàn)誤差，從而導(dǎo)致加工精度降低。而利用數(shù)車加工不但可以簡(jiǎn)化加工過程，提高加工效率，更能夠有效提高加工精度。不過，數(shù)車在加工普通多線螺紋的過程中同樣也面臨著一些問題，只有正確地選擇及使用刀具，確定合理的參數(shù)，選用合理的編程指令，才能夠進(jìn)一步提高加工效率和精度。以下筆者就以 FANUC 數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)車為例來談?wù)剶?shù)車加工普通多線螺紋的相關(guān)技巧。

一、車刀的選擇及刃磨

（一）車刀選擇

目前在數(shù)車加工普通多線螺紋的過程中，比較常用的螺紋車刀材質(zhì)主要有兩種，一種是高速鋼，這種材質(zhì)的車刀比較適用于進(jìn)行塑性材料的車削；另一種是硬質(zhì)合金，這種材質(zhì)的車刀比較適用于進(jìn)行脆性材料的車削。一般對(duì)于 45# 圓鋼材料來說最宜選用的車刀是 YT15 硬質(zhì)合金車刀，這種車刀具有較強(qiáng)的通用性，利用它來進(jìn)行數(shù)車多線螺紋加工既可以粗加工，也能夠滿足精加工的要求[ 1 ]。

（二）車刀刃磨在刃磨方面，高速鋼材質(zhì)的螺紋車刀的刃磨以選用 80# 氧化鋁砂輪為佳，磨刀時(shí)壓力應(yīng)比普通車刀小，為避免刀尖退火，若感到發(fā)熱發(fā)燙應(yīng)及時(shí)以水冷卻。而硬質(zhì)合金材質(zhì)的螺紋車刀的刃磨應(yīng)注意操作順序，即先粗磨刀頭后部，再刃磨兩側(cè)面，這樣能夠避免刀尖爆裂等問題；精磨時(shí)則應(yīng)注意調(diào)節(jié)好壓力，避免因壓力過大而將刀片震碎，同時(shí)還要

避免驟冷驟熱，以免損壞刀片[ 2 ]。

二、螺紋各參數(shù)的確定

（一）解讀標(biāo)注

該螺紋的標(biāo)注參數(shù)如表 1 所示。

表 1 螺紋標(biāo)注參數(shù)表

（二）螺紋大徑、中徑及小徑

經(jīng)過計(jì)算和查表得出，螺紋的大徑尺寸 =30- 0.13×1.5=29.805mm，上偏差為 - 0.032mm、下偏差為 - 0.268mm；中徑尺寸 =30- 0.64951.5=29.026mm，上偏差為 - 0.032mm，下偏差為 - 0.182mm；小徑 =30- 1.31.5=28.05mm。

三、切削用量的確定

1）背吃刀量。在確定背吃刀量之時(shí)，需要參考工件及刀具材料的硬度和強(qiáng)度，且每次進(jìn)給背吃刀量應(yīng)依次遞減，這點(diǎn)對(duì)于初學(xué)者來說往往是一個(gè)較大的難點(diǎn)，需要有豐富的經(jīng)驗(yàn)才能夠把握好。2）主軸轉(zhuǎn)速。在對(duì)多線螺紋進(jìn)行車削時(shí)，其主軸轉(zhuǎn)速會(huì)受很多因素的影響，例如螺距、導(dǎo)程、驅(qū)動(dòng)電機(jī)升降頻特性以及螺紋插補(bǔ)運(yùn)算速度等等。不同的數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)選擇不同的主軸轉(zhuǎn)速范圍，在實(shí)際生產(chǎn)中，大多數(shù)的數(shù)車都是選擇 n≤1200/P- K 的轉(zhuǎn)速，式中 P 指的是螺距，K 指的是保險(xiǎn)系數(shù)。

四、編程指令

（一）編程指令及切削方法

FANUC 數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)車比較常用的螺紋切削指令主要有兩種，一種是 G92，該指令為直進(jìn)式進(jìn)刀，比較適用于對(duì)螺距＜2mm 和脆性材料的多線螺紋進(jìn)行加工，其在切削螺紋時(shí)，螺紋刀的刀尖和兩側(cè)刀刃都需要參與切削，并且每次進(jìn)刀均為徑向進(jìn)給；另一種是 G76，該指令為斜進(jìn)式進(jìn)刀，比較適用于對(duì)低速車削螺距＞2mm 和塑性材料的多線螺紋進(jìn)行加工，其在切削螺紋時(shí)，螺紋刀既要行徑向進(jìn)給，同時(shí)又要沿走刀方向一側(cè)行軸向微量進(jìn)給[ 3 ]。由于以上兩種螺紋切削指令所對(duì)應(yīng)的切削方法不同，所以其所產(chǎn)生的加工誤差也有所不同。當(dāng)加工大螺距、高精度的多線螺紋時(shí)，可以結(jié)合兩種指令共同進(jìn)行編程，即利用 G76 指令作粗加工，利用 G92 指令作精加工。

（二）編程

在對(duì)數(shù)車進(jìn)行編程時(shí)，首先需要確定第一條螺旋槽的切削起點(diǎn)，而當(dāng)加工完第一條螺旋槽后，再需重新確定第二條螺旋槽的切削起點(diǎn)，使之與第一條軸向相差一個(gè)螺距。即先車削完第一條螺旋槽，然后更改切削起點(diǎn)的 Z 軸，再重新執(zhí)行程序，實(shí)現(xiàn)對(duì)第二條螺旋槽的切削。以此類推，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)多線螺紋的車削。該方法是目前在數(shù)車加工普通多線螺紋中所普遍采用的方法。

五、螺紋的檢測(cè)

螺紋的中徑?jīng)Q定著其互換性與配合性，因此中徑是檢驗(yàn)精密螺紋合格與否的重要指標(biāo)之一。通常是采用三針法來測(cè)量外螺紋的中徑，該方法具有操作簡(jiǎn)單、測(cè)量精度高的優(yōu)點(diǎn)。具體來說，在利用三針法來測(cè)量外螺紋的中徑之時(shí)，首先需要取三根量針分別置于螺紋兩側(cè)的螺旋槽內(nèi)，然后再用千分尺測(cè)量?jī)蛇吜酷橅旤c(diǎn)之間的距離，最后再根據(jù)這個(gè)距離來計(jì)算實(shí)際螺紋中徑尺寸[ 4 ]。普通螺紋的中徑尺寸 = 中徑 +3×量針直徑 - 0.866P×螺距。在實(shí)際加工中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)螺紋的特點(diǎn)及相關(guān)技術(shù)要求來合理選擇工藝、編程指令及測(cè)量方法，從而最大程度地提高螺紋加工效率和精度，獲得更高質(zhì)量的多線螺紋產(chǎn)品。

六、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在利用數(shù)車加工普通多線螺紋之時(shí)，需要注意的問題有很多，包括車刀的選擇及刃磨、螺紋各參數(shù)的確定、切削用量的確定、編程指令、螺紋的檢測(cè)等等，無論是哪方面問題都需要認(rèn)真對(duì)待，從而選擇出最佳的工藝技術(shù)，以提高螺紋加工效率和加工精度。

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