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提高（gāo）三角形（xíng）螺紋數控車削質（zhì）量的方法

2018-6-11 來源：鄭州工業應用技術學院作（zuò）者：牛瑞利

摘要: 三角形螺紋在工程中應用廣泛，其（qí）加工質量是保（bǎo）障產品質量的一個（gè）重要環節。在車削加工中，根據不（bú）同材料的（de）工件需要選用不同材料的刀具、設置不同的切削參數和（hé）選擇不同的切削液等，螺距的（de）不（bú）同（tóng）也需要采用不同的編程方法。本文結合實例從工藝因素、切削方式、程序編製和操作等方麵闡述（shù）了提高（gāo）三角形螺紋數控車削質量的方法。

關（guān）鍵詞: 三角形螺紋; 刀具; 切削用量; 切削方（fāng）式; 編程。

0 引言

螺紋聯（lián）接在工程應用中經常用到，螺紋車（chē）削是數控車床常見的任務。數控車床可以加工多種螺紋而三角（jiǎo）形螺紋加（jiā）工是最為普遍的。用數控車床車削螺（luó）紋比用普通車床車削螺

紋操（cāo）作方（fāng）便（biàn），加工效率高，是目前（qián）加工螺（luó）紋（wén）普遍采用的方法。螺紋（wén）的加（jiā）工質量與參數工藝選擇、刀（dāo）具選擇、編程和操作（zuò）等因素有關。

本文以（yǐ） GSK980TD 數控係統，加（jiā）工（gōng）材料為 45 鋼（gāng），毛坯為 Φ42mm 棒料，螺距為 1. 5mm 的（de）三角螺紋為（wéi）例，加工工件如圖 1 所示，就如何提高三角形螺紋的車削質量進行探討（tǎo）。

圖1 零件圖

1 、工藝因素對（duì）加工質量的影響

螺紋加工的工藝因素是對螺紋加工（gōng）質量（liàng）影響的基本因素（sù），掌握好螺紋加工的工藝因素對提高螺紋加工質量非常重要。

1. 1 刀具材料和刀具幾何角度的（de）合理選擇（zé）

刀具在切削過（guò）程中要受高壓、高溫和（hé）較大摩擦力（lì）作用，因此（cǐ）刀具要有高硬度、高耐（nài）熱性、好的耐磨性，也要有足夠的強度和韌性（xìng）。強度（dù）和（hé）韌性好的材料，其硬度和耐磨性較差（chà），反之亦然。數控車刀（dāo）常用的材料有（yǒu）高速鋼、硬質合金、陶瓷和超硬材料等。

根據工件（jiàn）的材料不同，選（xuǎn）用適合的刀具，可以提高零件質量、提高生產（chǎn）效率和降低成（chéng）本。

對於螺紋刀具，除了選擇合適的材料外，合理選擇刀具的（de）幾何角度和刀尖過渡刃形狀對（duì）提高加工質量很重要。車刀的幾何角度（dù）有主偏角、副偏角、刀尖角、刃傾角、前角、後角和（hé）副後角。螺紋車刀的主要角度是刀尖角（jiǎo），其刀尖角的大小直接決定螺紋的牙型，普通三角螺紋車刀，刃傾（qīng）角一般為 10°，刀尖角為 59°16'，刀尖圓弧半徑公式計（jì）算 r = 0. 144P( 式中 P為螺距)。

副偏角（jiǎo）對表麵粗糙度影響最大，主（zhǔ）偏（piān）角和（hé）副偏角愈小，刀尖（jiān）圓角半徑愈大的螺紋（wén）車（chē）刀加工出的螺紋表麵質量越低（dī）。刀具前角和後角愈大，刀具愈鋒利，螺紋表麵質量越高，但強度變差。

1. 2 切削用量的（de）合理選用

合理（lǐ）選（xuǎn）用切削（xuē）用量對提高數控車床的加工質量至關重要。切削用量（liàng）包括背（bèi）吃刀（dāo）量、進給量和切削速度，螺紋切削（xuē）用量的選擇應根據工件的材料、螺距大小以及（jí）螺紋所處的（de）加工（gōng）

位置等因素來決定。螺紋的切削用量應逐漸減小，螺紋精車時根據材料有時可選零進給用量。經過總（zǒng）結，列（liè）出車削鋼類材（cái）料的三角（jiǎo）形螺紋常用切削（xuē）用量表（biǎo），如表 1 所示。

表 1 鋼類（lèi）材料的三角螺紋常用切削用量表

螺紋切削速度（dù）應選（xuǎn）低些，數控車床車螺紋主要是依靠主軸編碼器，當（dāng）主軸轉（zhuǎn）速選擇過（guò）高（gāo）時，通過編碼器發出的定位脈衝有可能因“過衝”而導致螺紋爛（làn）牙，大多數數控（kòng）車床的數（shù）控

1. 3 切（qiē）削液的合理選擇

合理地使（shǐ）用切削液，能（néng）減小由於溫度升高引起（qǐ）的加工（gōng）誤差，切削液在刀具和工件（jiàn）表麵（miàn）間形成潤滑（huá）膜，衝走鐵屑減少刀具與工件間的摩擦，減（jiǎn）少刀具磨損，提（tí）高刀具（jù）的使用壽命（mìng），防止工件生鏽。

數控車削中常用的（de）切削液（yè）是乳化液，濃度為5% － 25% ，有些螺紋加工還可以選用油為切削液。在車削（xuē）鑄鐵等脆性（xìng）材料時，不（bú）用（yòng）切削液，因為碎切屑容易與切削液混在（zài）一起阻塞機床床鞍的運動，車螺紋時可以刷少量（liàng）的油（yóu）; 用（yòng）高速鋼刀具切削鋼、鋁等塑性金屬時，要用切削液; 當切削液的（de）流量能完全冷（lěng）卻硬質合金（jīn）刀具時，可以提高刀具（jù）的使用壽命（mìng），所以車削鋼（gāng）等塑性材料以用（yòng）切削液為好。

1. 4 工件裝夾方法的合理選（xuǎn）擇

工件（jiàn）的裝夾一定要牢固和有足夠的剛度。軸類零件一般用（yòng）三爪自定心卡盤（pán）直（zhí）接（jiē）裝夾，在保證加工長度的前提下工件伸出長度越小越好，保證工件的加工剛度，棒料中心線盡量與主軸中心（xīn）線重合，以防止打刀。工件的裝夾方法必須合理，否則對工件的（de）加（jiā）工質量將帶來負麵影響，不能發揮數控（kòng）車床高精度加工的優越性。

2 、螺紋切削的（de）進刀（dāo）方式（shì）

螺紋的切削方式主要是根據螺距大小來確定，受切削機床、工件材料、刀片槽形的影響。直螺紋切削的進刀方（fāng）式主要有直進式切削、斜進式切削和左右側（cè）麵交替進刀（dāo）三種，如圖 2所示（shì），正確選擇螺紋切（qiē）削的進刀方式對螺紋加工的質（zhì）量也很重要。

圖 2 螺（luó）紋車削進（jìn）刀方式

直進式切削就是指螺紋刀具徑向（xiàng）直接進（jìn）刀，又叫（jiào）徑向（xiàng）切削（xuē）。螺（luó）紋（wén）刀的兩側刃都參加了切削，所以刀具在軸向的切削（xuē）分力會相互抵消，刀具磨損均勻，減小螺紋車削時因軸向（xiàng）切削分力導致車刀偏歪的現象，加工的螺紋牙形清晰，質量較好。但由於直（zhí）進式切削螺紋時受力集中，排屑不暢，散熱不好等因（yīn）素，特別是車削大於（yú） 3mm 以上的螺距時，由於切削深度大，刀刃磨損（sǔn）較快（kuài），容易造成螺紋中（zhōng）徑（jìng）產生誤差，所以直進式切削法適用於 3mm 以下（xià）的（de）螺（luó）紋車削。斜進式切削是指刀具以和徑（jìng）向成 27°－30°的角度進（jìn）刀車削。

在（zài）螺紋車削中，由於其為單（dān）側刃切削，刀具受力較小，排屑流暢，散熱效果好，所以加工出的螺紋表麵粗糙度稍低（dī）。但（dàn）是刀刃（rèn）較易（yì）損傷（shāng）和磨損，造成加工出的螺紋表麵不直，刀尖角容易因磨損發生變化，加工出的螺紋牙形精度較差（chà）。因此，斜進式切削適合加工螺距在 3mm 以上的螺紋。

左右側麵交替進刀是（shì）指刀具每次徑（jìng）向進給時，刀具橫向向左或（huò）向右移運動一定的距離，使車（chē）刀每次進（jìn）刀隻（zhī）有一側刃參加切削，左右交（jiāo）替進行。由於此方法（fǎ）編程較複雜，操作不如上（shàng）麵兩種方便，一（yī）般用於通用車床和（hé）螺距在 3mm 以上的螺紋加工。

3 、三角形螺紋數控車削的編程

以 GSK980TD 為例，該係統螺紋加工指令有等螺距（jù）螺紋切削（xuē）指令（lìng） G32、變螺（luó）距螺紋（wén）切削指令 G34、Z 軸攻絲（sī）循環指令G33、螺紋（wén）切削循環指令 G92 和（hé）多重（chóng）螺紋切削（xuē）循環指令G76］。G32 和 G92 指令可以加工等螺距的直螺紋、錐螺紋、端麵螺紋，切削方式屬於直進式切削和左右側麵交替切削，G32 指（zhǐ）令屬於單（dān）程序段，多次走刀（dāo）切削時編程較長，一般不常用，G92 指（zhǐ）令的（de）切削方（fāng）式屬於直進式切削和左右側（cè）麵交替切削，由於（yú）該指（zhǐ）令加工螺紋中徑誤差較大，但牙形精度較（jiào）高，一般多用於小螺距高精度螺（luó）紋（wén）的加工。

G76 指令可以（yǐ）加工帶螺紋退（tuì）尾的直螺紋和錐螺紋，可實現單側刀刃螺紋切削，吃刀量逐漸減小，有（yǒu）利於保（bǎo）護刀（dāo）具、提高螺紋精度，但不能加工（gōng）端麵螺（luó）紋，由於（yú）該（gāi）指令（lìng）工藝性比較（jiào）合理且編程效率較高所以應用較為廣泛。根據以上分析，圖 1 所示的螺紋加工用 G92 指令，G92 指令的螺紋走（zǒu）刀路徑如圖 3 所（suǒ）示，A 點為螺（luó）紋起刀點（diǎn）( 終點) ，B點為螺紋切削起點，L1 為螺紋空刀切（qiē）入量( L1≥2P) ，L0 為螺紋有效切削量，L2 為螺紋空刀退出量( L2≥0. 5P) ，L3 為螺紋退尾寬度( 當螺紋沒有退刀槽時根據（jù）螺距設置，有退刀槽時可以為 0) ，C 點為（wéi）切削（xuē）終點，D 點為螺紋徑向退刀終點。

圖 3 G92 指令的走刀（dāo）路（lù）徑

4 、螺紋加工的操作技巧

螺紋刀的對（duì）刀技巧，螺紋刀具不像外圓車刀能（néng）精確地對出其位置。螺紋軸向對刀一般是靠操作者（zhě）的目測刀尖（jiān）與工件原點是否重合。

在螺紋軸向要求較高時，由於操作者的目測誤差，易出（chū）現對刀不準確，造成過切的現象。解（jiě）決此問題，操（cāo）作者可在對刀時，在軸向和徑向方向都預留（liú）對刀餘量( 螺紋長軸一般多留

0. 5mm － 1mm，螺紋短軸一般多留（liú） 0. 2mm －0. 5mm) 。

通過首件試切（qiē），測量（liàng）後精確調整刀補進行修正( 軸向用±W，徑向用±U) ，確保不出現過切現象。螺紋刀多次（cì）使用後，特別（bié）是在加工不（bú）鏽（xiù）鋼、鎳合金等硬度（dù）高的材料時，刀具磨損（sǔn）較快，要多測量，工件在測量合格後方可卸下，掌握刀（dāo）具磨損規律，可在程序運（yùn）行（háng）前修（xiū）改刀補，提高螺紋加工質量和（hé）生（shēng）產效率。

5 、結語

在實際加（jiā）工生產中，除了根據工件材料、螺距等選擇適合的刀（dāo）具，還要根據螺紋的螺距及加（jiā）工特點來選擇（zé）適宜的編程方式，靈活地運用螺紋加工指令（lìng），有時還可以采用兩次加工，循（xún）環指令( G76) 和單段指令( G32) 相結合的方法，發揮各指令的特長，保證螺紋的（de）加工質量。合理運用以上知識，可有效地提高螺紋加工的（de）合格（gé）率，保證三角形螺紋的（de）加工質量（liàng）

。

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