多頭螺紋的數(shù)控車床加工過程分析的論文

　　【摘要】數(shù)控車床主要用來加工軸類或盤類的回轉零件，利用經濟型數(shù)控機床加工多頭螺紋，是螺紋加工的難點。本文作者通過多年的教學實踐，總結多頭螺紋的加工要點和操作要領，為職業(yè)院校的數(shù)控加工實習提供理論依據(jù)。

　　【關鍵詞】數(shù)控車床 多頭螺紋 加工操作要領在現(xiàn)代工業(yè)生產中，利用數(shù)控車床加工螺紋，能大大提高生產效率、保證螺紋加工精度，減輕操作工人的勞動強度。但在高職院校的數(shù)控車床實習培訓教學中普遍存在如下現(xiàn)象：部分教師和絕大多數(shù)學生對螺紋加工感到棘手，特別是加工多頭螺紋，更加無所適從。下面通過對螺紋零件的實際加工分析，闡述多頭螺紋的加工步驟和方法。

　　一、螺紋的基本特性

　　在機械制造中，螺紋聯(lián)接被廣泛應用，例如數(shù)控車床的的主軸與卡盤的聯(lián)結，方刀架上螺釘對刀具的緊固，絲杠螺母的傳動等。它是在圓柱或圓錐表面上沿著螺旋線所形成的具有規(guī)定牙型的連續(xù)凸起和溝槽，有外螺紋和內螺紋兩種。按照螺紋剖面形狀的不同，主要有三角螺紋、梯形螺紋、鋸齒螺紋和矩形螺紋四種。按照螺紋的線數(shù)不同，又可分為單線螺紋和多線螺紋。在各種機械中，螺紋零件的作用主要有以下幾點：一是用于連接、緊固；二是用于傳遞動力，改變運動形式。三角螺紋常用于連接、緊固；梯形螺紋和矩形螺紋常用于傳遞動力，改變運動形式。由于用途不同，它們的技術要求和加工方法也不一樣

　　二、加工方法

　　螺紋的加工，隨著科學技術的發(fā)展，除采用普通機床加工外，常采用數(shù)控機床加工。這樣既能減輕加工螺紋的加工難度又能提高工作效率，并且能保證螺紋加工質量。數(shù)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，編程任務重，程序復雜；而采用指令G92，可以實現(xiàn)簡單螺紋切削循環(huán)，使程序編輯大為簡化，但要求工件坯料事先必須經過粗加工。指令G76，克服了指令G92的缺點，可以將工件從坯料到成品螺紋一次性加工完成。且程序簡捷，可節(jié)省編程時間。

　　在普通車床上進行多頭螺紋車削一直是一個加工難點：當?shù)谝粭l螺紋車成之后，需要手動進給小刀架并用百分表校正，使刀尖沿軸向精確移動一個螺距再加工第二條螺紋；或者打開掛輪箱，調整齒輪嚙合相位，再依次加工其余各頭螺紋。受普通車床絲杠螺距誤差、掛輪箱傳動誤差、小拖板移動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。而且，在整個加工過程中，不可避免地存在刀具磨損甚至打刀等問題，一旦換刀，新刀必須精確定位在未完成的那條螺紋線上。這一切都要求操作者具備豐富的經驗和高超的技能。然而，在批量生產中，單靠操作者的個人經驗和技能是不能保證生產效率和產品質量的。在制造業(yè)現(xiàn)代化的今天，高精度數(shù)控機床和高性能數(shù)控系統(tǒng)的應用使許多普通機床和傳統(tǒng)工藝難以控制的精度變得容易實現(xiàn)，而且生產效率和產品質量也得到了很大程度的保證。

　　三、實例分析

　　現(xiàn)以FANUC系統(tǒng)的GSK980T車床，加工螺紋M30×3/2-5g6g為例，說明多頭螺紋的數(shù)控加工過程：

　　工件要求：螺紋長度為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，

　　1.準備工作

　　通過對加工零件的分析，利用車工手冊查找M30×3/2-5g6g的各項基本參數(shù)：該工件是導程為3mm紋且螺距為1.5(該參數(shù)是查表的重要依據(jù))的雙線螺；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削深度確定。螺紋的總背吃刀量ap與螺距的關系按經驗公式ap≈0.65P，每次的背吃刀量按照初精加工及材料來確定。

　　大徑是車削螺紋毛坯外圓的編程依據(jù)，中徑是螺紋尺寸檢測的標準和調試螺紋程序的依據(jù)，小徑是編制螺紋加工程序的依據(jù)。兩邊留有一定尺寸的車刀退刀槽。

　　2.正確選擇加工刀具

　　螺紋車刀的種類、材質較多，選擇時要根據(jù)被加工材料的種類合理選用，材料的牌號要根據(jù)不同的加工階段來確定。對于45#圓鋼材質，宜選用YT15硬質合金車刀，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(shù)控車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刀的角度、對稱度。車削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，而刀尖圓弧半徑則由公式R=0.144P確定(其中P為螺距)，刀尖圓角半徑很小在磨制時要特別細心。   四、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實現(xiàn)。假定毛坯已經按要求加工，螺紋車刀為T0303，采用如下兩種方法來進行編程加工。

　　1.用G92指令來加工圓柱型多頭螺紋

　　G92指令是簡單螺紋切削循環(huán)指令，我們可以利用先加工一個單線螺紋，然后根據(jù)多頭螺紋的結構特性，在Z軸方向上移過一個螺距，從而實現(xiàn)多頭螺紋的加工。程序編輯如圖。(工件原點設在右端面中心)

　　2.用G33指令來加工圓柱型多頭螺紋

　　用G33指令來編程時，除了考慮螺紋導程(F值)外，還要考慮螺紋的頭數(shù)(P值)來說明螺紋軸向的分度角。

　　G33 X(U) Z(W) F(E) P

　　式中：X、Z——絕對尺寸編程的螺紋終點坐標(采用直徑編程)。

　　U、W——增量尺寸編程的螺紋終點坐標(采用直徑編程)

　　F——螺紋的導程

　　P——螺紋的頭數(shù)

　　3.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題的控制：

　　(1)主軸轉速S280的確定。由于數(shù)控車床加工螺紋是依靠主軸編碼器工作的，主軸編碼器對不同導程的螺紋在加工時的主軸轉速有一個極限識別要求，要用經驗公式S≦1200/P-80來確定(式中P為螺紋的導程)，S不能超過320r/min，故取S280 r/min。

　　(2)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。

　　(3)批量加工過程控制。對試件切削運行程序之前除按正常要求對刀外，在FANUC數(shù)控系統(tǒng)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行精密測量并記錄數(shù)據(jù)，將磨損值減少0.2，進行第二次自動加工，并將測量數(shù)據(jù)記錄，以后將磨損補償值的遞減幅度減少并觀察它的減幅與中徑的減幅的關系，重復進行，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(guī)抽檢，并通過更改程序中的X數(shù)據(jù)，也可以通過調整刀具磨損值進行補償。

　　參考文獻：

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