數控車(chē)床加工多頭螺紋過(guò)程
數控車(chē)床加工多頭螺紋過(guò)程
摘要：數控車(chē)床主要用來(lái)加工軸類(lèi)或盤(pán)類(lèi)的回轉零件，利用經(jīng)濟型數控機床加工多頭螺紋，是螺紋加工的難點(diǎn)。
本文筆者通過(guò)多年的教學(xué)實(shí)踐，總結多頭螺紋的加工要點(diǎn)和操作要領(lǐng)，為職業(yè)院校的數控加工實(shí)習提供理論依據。
關(guān)鍵詞：數控車(chē)床 多頭螺紋 加工操作要領(lǐng)
在現代工業(yè)生產(chǎn)中，利用數控車(chē)床加工螺紋，能大大提高生產(chǎn)效率、保證螺紋加工精度，減輕操作工人的勞動(dòng)強度。
下面通過(guò)螺紋零件的實(shí)際加工分析，闡述多頭螺紋的加工步驟和方法。
1 螺紋的基本特性
在機械制造中，螺紋聯(lián)接被廣泛應用，它是在圓柱或圓錐表面上沿著(zhù)螺旋線(xiàn)所形成的具有規定牙型的連續凸起和溝槽，有外螺紋和內螺紋兩種。
在各種機械中，螺紋零件的作用主要有以下幾點(diǎn)：一是用于連接、緊固;二是用于傳遞動(dòng)力，改變運動(dòng)形式。
三角螺紋常用于連接、堅固;梯形螺紋和矩形螺紋常用于傳遞動(dòng)力，改變運動(dòng)形式。
由于用途不同，它們的技術(shù)要求和加工方法也不一樣。
2 加工方法
螺紋的加工，隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，除采用普通機床加工外，常采用數控機床加工。
數控機床加工螺紋常用G32、G92和G76三條指令。
其中指令G32用于加工單行程螺紋，編程任務(wù)重，程序復雜;而采用指令G92，可以實(shí)現簡(jiǎn)單螺紋切削循環(huán)，使程序編輯大為簡(jiǎn)化，但要求工件坯料事先必須經(jīng)過(guò)粗加工。
指令G76，克服了指令G92的缺點(diǎn)，可以將工件從坯料到成品螺紋一次性加工完成，且程序簡(jiǎn)捷，可節省編程時(shí)間。
在普通車(chē)床上進(jìn)行多頭螺紋車(chē)削一直是一個(gè)加工難點(diǎn)：當第一條螺紋車(chē)成之后，需要手動(dòng)進(jìn)給小刀架并用百分表校正，使刀尖沿軸向精確移動(dòng)一個(gè)螺距再加工第二條螺紋;或者打開(kāi)掛輪箱，調整齒輪嚙合相位，再依次加工其余各頭螺紋。
受普通車(chē)床絲杠螺距誤差、掛輪箱傳動(dòng)誤差、小拖板移動(dòng)誤差等多方面的影響，多頭螺紋的導程和螺距難以達到很高的精度。
3 實(shí)例分析
現以FANUC系統的GSK980T車(chē)床，加工螺紋M30×3/2-5g6g為例，說(shuō)明多頭螺紋的數控加工過(guò)程：
工件要求：螺紋長(cháng)度為25mm，兩頭倒角為2×45°、牙表面粗糙度為Ra3.2的螺紋。
采用的材料是為45#圓鋼坯料。
3.1 準備工作。
通過(guò)對加工零件的分析，利用車(chē)工手冊查找M30×3/2-5g6g的各項基本參數：該工件是導程為3mm紋且螺距為1.5(該參數是查表的重要依據)的雙線(xiàn)螺;大徑為30，公差帶為6g，查得其尺寸上偏差為-0.032、下偏差為-0.268、公差有0.236，公差要求較松;中徑為29.026，公差帶為5g，查得其尺寸上偏差為-0.032、下偏差為-0.150，公差為0.118，公差要求較緊;小徑按照大徑減去車(chē)削深度確定。
螺紋的總背吃刀量ap與螺距的關(guān)系近經(jīng)驗公式ap≈0.65P，每次的背吃刀量按照初精加工及材料來(lái)確定。
大徑是車(chē)削螺紋毛壞外圓的編程依據，中徑是螺紋尺寸檢測的標準和調試螺紋程序的依據，小徑是編制螺紋加工程序的依據。
兩邊留有一定尺寸的車(chē)刀退刀槽。
3.2 正確選擇加工刀具。
螺紋車(chē)刀的種類(lèi)、材質(zhì)較多，選擇時(shí)要根據被加工材料的種類(lèi)合理選用，材料的牌號要根據不同的加工階段來(lái)確定。
對于45#圓鋼材質(zhì)，宜選用YT15硬質(zhì)合金車(chē)刀，該刀具材料既適合于粗加工也適合于精加工，通用性較強，對數控車(chē)床加工螺紋而言是比較適合的。
另外，還需要考慮螺紋的形狀誤差與磨制的螺紋車(chē)刀的角度、對稱(chēng)度。
車(chē)削45鋼螺紋，刃傾角為10°，主后角為6°，副后角為4°，刀尖角為59°16′，左右刃為直線(xiàn)，而刀尖圓弧半徑則由公式R0.144P確定(其中P為螺距)，刀尖圓角半徑很小在磨制時(shí)要特別細心。
4 多頭螺紋加工方法及程序設計
多頭螺紋的編程方法和單頭螺紋相似，采用改變切削螺紋初始位置或初始角來(lái)實(shí)現。
假定毛坯已經(jīng)按要求加工，螺紋車(chē)刀為T(mén)0303，采用如下兩種方法來(lái)進(jìn)行編程加工。
4.1 用G92指令來(lái)加工圓柱型多頭螺紋。
G92指令是簡(jiǎn)單螺紋切削循環(huán)指令，我們可以利用先加工一個(gè)單線(xiàn)螺紋，然后根據多頭螺紋的結構特性，在Z軸方向上移過(guò)一個(gè)螺距，從而實(shí)現多頭螺紋的加工(工件原點(diǎn)設在右端面中心)
4.2 用G33指令來(lái)加工圓柱型多頭螺紋。
用G33指令來(lái)編程時(shí)，除了考慮螺紋導程(F值)外，還要考慮螺紋的頭數(P值)來(lái)說(shuō)明螺紋軸向的分度角。
G33 X(U) Z(W) F(E)
式中：X、Z――絕對尺寸編程的螺紋終點(diǎn)坐標(采用直徑編程)。
U、W――增量尺寸編程的螺紋終點(diǎn)坐標(采用直徑編程)
F――螺紋的導程
P――螺紋的頭數
4.3 應用G76指令加工多線(xiàn)螺紋。
G76P(m)(r)(a)Q(△dmin)R(d);
G76X(U)Z(W)R(i)P(k)Q(△d)F(L);
式中：
m――精加工重復次數(1-99),模態(tài)值
r――倒角量,模態(tài)值
a――刀尖角度(螺紋牙型角),模態(tài)值,一般為60°
△dmin――最小背吃刀量(半徑值)，模態(tài)值
d――精加工余量(半徑值)，模態(tài)值
X(U)、Z(W)――螺紋終點(diǎn)坐標值
i――螺紋錐度值(半徑差值)，若i0,則為普通圓柱螺紋，可省略
k――螺紋高度(半徑值)
△d――第1刀背吃刀量(半徑值)
L――螺紋導程
m,r,a由地址P同時(shí)指定，例如，當m2,r1.2L,a600時(shí)，表示為P021260
5 多頭螺紋加工的控制因素。
在運用程序加工多頭中，要特別注意對以下問(wèn)題的控制：
5.1 表面粗糙度要求。
螺紋加工的最后一刀基本采用重復切削的辦法，這樣可以獲得更光滑的牙表面，達到Ra3.2要求。
5.2 批量加工過(guò)程控制。
對試件切削運行程序之前除正常要求對刀外，在FANUC數控系統中要設定刀具磨損值在0.3～0.6之間，第一次加工完后用螺紋千分尺進(jìn)行精密測量并記錄數據，將磨損值減少0.2，進(jìn)行第二次自動(dòng)加工，并將測量數據記錄，以后將磨損補償值的遞減幅度減少并觀(guān)察它的減幅與中徑的減幅的關(guān)系，重復進(jìn)行，直至將中徑尺寸調試到公差帶的中心為止。
在以后的批量加工中，尺寸的變化可以用螺紋環(huán)規抽檢，并通過(guò)更改程序中的X數據，也可以通過(guò)調整刀具磨損值進(jìn)行補償。
參考文獻
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