摘　要：本文介紹螺紋成形的（de）原理和普通車床加工的要素，並以分件供送螺杆為例，研究數控機床上加工變導程螺紋的（de）工藝方法，從 CAD 到 CAM 對整個螺紋加工流程進（jìn）行全麵實踐（jiàn）驗證，達（dá）到理想的效果。
 
    關鍵詞：螺紋加工 機床 變螺距螺杆 工藝研究
 
     引言
 
    機械上主要的連接法中，螺紋連接是一種能夠簡單地分解、結合的連接方式。螺紋的用（yòng）處（chù）很廣，既可用於連接、緊固和（hé）調（diào）節，又可（kě）用於傳速動力或（huò）改變運動（dòng）形式。例如，
車（chē）床的主軸與卡盤的連接，方刀架上（shàng）螺釘對刀具的（de）緊固，絲杠與螺母的傳動等。
 
     1　、螺紋的成形原理
 
    在直徑為 D 的圓柱上卷上（shàng）一張（zhāng）直角三角形 abc 的紙片，如圖 1 所示（shì），它的斜邊（biān） ac 就成為一條螺旋線。如果沿這條曲線加工，使它像卷（juàn）上一條斷麵呈三角（jiǎo）形或四角形的帶子，就形（xíng）成了螺紋。
  
      

    
                           圖 1　螺牙的形成
 
     2　、普（pǔ）通（tōng）車床加工螺紋的特點（diǎn）
 
    用普通車（chē）床車螺紋時，是把坯料裝（zhuāng）到車床上，使其旋轉，再由主絲杠規定車刀的進度，使進度相當於螺紋的導程，用車刀車削（xuē）出螺紋，如圖 2 所示，在車床上攻內外（wài）螺紋。車床車螺紋時走的是絲杆路線，且轉速一定，在退刀時，主軸的轉動方向與進刀時相反（即反（fǎn）轉，而且是無慣性轉動）這就保證刀具進刀時都是（shì）在同（tóng）一點（diǎn）上，使之不會（huì）出現亂牙。
控車床車螺紋不亂牙（yá）主要靠主軸上（shàng）安裝的編碼器實現。
  
    
  
                    圖 2　用車（chē）床攻螺紋
 
    相配的內外螺紋，除旋向與線數（shù）一致外 , 螺紋的配合質量主（zhǔ）要取決牙型角 α、螺距 P 和中徑 D2（d2）三個基本要素的精度，如圖 3 所示。
  

    
  
                 圖（tú） 3　普通螺紋的基本要素
   
    （1）牙型角 α 的保證。取決於車刀的刃磨和（hé）安裝。車（chē）刀刃磨兩側刃的夾角應等於螺紋軸向剖麵的牙型角 α，且應前角 γ0=10°。螺紋車刀安裝（zhuāng）時，刀（dāo）尖必須與工（gōng）件軸線垂直。因此，要用對刀樣（yàng）板。
 
    （2）螺距（jù） P 的保證。基本方法是在工（gōng）件旋轉（zhuǎn）一周時，車（chē）刀對準（zhǔn）移動一個螺（luó）距。所需配換齒輪的齒（chǐ）數及進給箱手柄的位置均標注在進（jìn）給箱上的標牌上，使用時按照調整即
可。利用車床進給係統中的反向機構進行右旋和左旋螺紋的調節。
 
    車螺紋需經多次縱向走（zǒu）刀才能完成。在多次切削中，必須保證車刀總是落（luò）在已切出的螺紋槽（cáo）中，否則將出現“亂扣”，工（gōng）件便為廢品。如果車（chē）床絲杠的（de）螺距 P 是工件螺距 P
的（de）整數倍，則每（měi）次切削後，可打開“對開（kāi）螺母”縱向搖回刀架，而不會（huì）亂扣；如（rú）果不是整數倍，則不能打開“對（duì）開螺（luó）母”揺回刀架，隻能（néng）打反車（即主軸反轉）使刀架（jià）縱向退回。

    （3）中（zhōng）徑 d2（D2）的保證。螺紋中徑是靠控（kòng）製多次進刀的（de）總切深量保證。一般根據最紋牙高由（yóu）刻度盤大致地控（kòng）製，再用螺紋量規（guī）進行檢驗。如果通規（端）能擰進，而
止（zhǐ）規（端）擰不進，則螺紋合格。這種方法除檢驗中徑外（wài），還同時檢驗牙型（xíng）和螺距 [1]。
 
     3、　數（shù）控機床（chuáng）螺紋車（chē）削
 
    螺紋的加工方法很（hěn）多，隨著數控技術的日益發（fā）展，采用數控機床加工螺紋已逐漸（jiàn）普及。以分件供送螺杆為例，研究三段組合式分件供送螺杆（等速度段、變加速段、等
加速段），並建立構建（jiàn）螺旋槽的接觸線，運用計算機輔助設計建立一個三維參（cān）數（shù）化實體模型，在四軸聯動的銑削加工中心上模擬出變螺距螺杆的加工過（guò）程 [2]。

     3.1　建立三位實體模型
 
    在 ProeE/Wildfire5.0 軟件中，采用至頂向下的（de）設（shè）計方法（fǎ）建立分件螺（luó）杆（gǎn）的三維實體模型。創建三維參數化實體模型，如圖 4 所示。

          圖 4　三（sān）段式變螺距螺杆
 
    3.2　製訂加工方案，確（què）定工藝路線
  
    變螺距螺杆具有一定的剛性，在加工中心加工時在第四軸（A 軸）采用的夾緊方法為：一夾一頂（dǐng），夾具類型為軸套（tào）類夾具，此軸類（lèi）工件較為特殊，需（xū）要在其上麵加工變螺
距螺旋槽，故夾具上應設（shè）計有導引裝置，考慮到（dào）工件的安裝（zhuāng）還應設（shè）計一個芯軸安裝工件，同時為保證芯軸的剛度，還需設計一個支架，其夾緊與對刀裝置前兩步已設計 [3]。
故（gù）確定其總體布局（jú）為導套 + 支架 + 芯軸 + 導引裝置的（de）布（bù）局（jú），選擇合理的設備和刀具後，根據計算和設計（jì）要求，確定出變（biàn）螺距螺杆加工（gōng）工藝過程卡，見表 1。
 
                  表 1　變螺距螺杆加工工藝過程（chéng）卡（kǎ）
     
   
     3.3　基於 Pro/E 變螺距螺杆的模擬加工
 
     在帶有螺紋的運行程序段運行期間進給倍率無效。在加工螺紋期間，不允許更改主軸倍（bèi）率。首先，獲取設計模型和工件規劃，選擇加工機床、設置夾具和刀具，要注（zhù）意的是建立參照坐標係中 Z軸要與分件螺杆（gǎn）的軸線（xiàn）垂直而不是（shì）平行（háng），它（tā）控製主軸的進（jìn）給方向。然後進行操作設置（如進給速度、進給量和機床主軸轉速等）。根（gēn）據變螺（luó）距螺杆的特點，選擇（zé）“自曲麵等值線”曲麵銑削作為該零件的切削方式，通過屏幕顯示，生成（chéng）刀具路徑。設置 NC 序列，加工（gōng）仿真。最後，創建CL 數據文件，利用後處理器生成 NC 代碼。

      在“NC 序列”菜單中選擇“播放路徑”→“屏幕（mù）演示”命令，此時彈出“播放路徑”對話框，單擊“播放”按鈕，可以觀察刀具的走刀（dāo）路線，如圖 5 所示。單擊（jī）“CL 數據”可以查看生（shēng）成的 CL 數據，如圖 6 所示。加工成型的（de）變螺距螺（luó）杆（gǎn）如圖 7 所（suǒ）示。

         
         圖 5　演示刀具軌跡          圖 6　CL 數據

      圖（tú） 7　加工成型的變螺距螺杆
 
     4　、結語
 
     機床中螺紋的加（jiā）工方法有（yǒu）多種，螺紋（wén）的種類不同，加工的方法有所區別。要綜合考慮螺距的大小、刀具的強度及機床的剛性等情況，合理選擇加工方法，並根據工藝分析，在機床上加工出合格（gé）的螺紋。利用數控（kòng）加工可以節約工時，並（bìng）能加工出複雜的螺紋型麵，而且完全實現自動化生產過（guò）程。