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數控車床（chuáng）去除螺紋不完整螺扣宏程序研究（jiū）

2019-6-4 來源：中國航發哈爾濱東安發動機有限公司作者（zhě）：孫浩，王春雷，趙興福

摘要：螺紋被廣泛應（yīng）用於航空航天領域，是最常見的機械結構之一。由於螺紋螺旋線的特殊性質，使螺紋在加工後會在所在軸徑的（de）起始端、結（jié）束端形成尖銳的不完整螺扣，該不完整螺扣易產生彎曲變形使得裝配難度加大（dà），降低螺紋的（de）使（shǐ）用壽命（mìng），同時不完整螺（luó）扣在工作過程中脫落後會汙染油路係統，對機（jī）器運行產（chǎn）生很大影響。目前（qián）采用人工手動（dòng）打磨或使用專用設備用以去除該（gāi）部分，效率低、質量差，同時（shí）受工件結構限製，工裝工具往往無法到達指定位置。文章介紹了依據數（shù）控車床螺紋（wén）成形原理編製宏程序，實現螺紋加工、去除不完整扣一道工序高質量、高效率（lǜ）加工。

關鍵詞：螺紋；不完整螺（luó）扣；宏程序

螺（luó）紋常見的（de）加工方法有：攻絲、套絲、數（shù）控車、數控（kòng）銑、滾壓螺紋、磨螺紋等（děng），其中數控車螺紋因其生產效率高（gāo）、質（zhì）量穩定、通（tōng）用性強而被廣泛應用。螺紋加工後形成的不完整螺（luó）扣（見圖1），該不完整螺（luó）扣易產生彎曲變形使得（dé）裝配旋合難（nán）度（dù）加大，降低螺紋的使（shǐ）用壽命，同時不（bú）完整螺扣在工作過程中脫落後會汙染（rǎn）油路（lù）係統，對機器運行產生很大影響。為了提高（gāo）螺紋質量，大部分航（háng）空航天領域的螺紋結構已經明確要求去除不完整螺扣，常見的要（yào）求為去除1/4、1/2、1個不完整螺扣（kòu）。目（mù）前采用手銼、打磨（mó）、數控銑、專（zhuān）用設備等方法去除，但存在勞動強度大、效率低、經濟性差等弊端，往往某工件內（nèi）孔深處的內螺紋尾部（bù）不完（wán）整螺扣，受（shòu）工件結構限製，以上（shàng）方法均無法適用。為了實現螺紋不完整螺扣去除（chú），現（xiàn）根據螺紋加工原理，研究了一（yī）套數控車床去除螺紋不完整螺扣的宏程序，使得（dé）隻要可以數控車（chē）加工的螺紋均可以使（shǐ）用數（shù）控車直接去（qù）除，去不完整螺扣工作有了質的（de）飛躍。

1、數控車床去除螺紋不完（wán）整螺扣原理

數控車床加工螺紋時，是工（gōng）件的旋（xuán）轉（zhuǎn）運動與刀具的直線運動的複合運動（dòng），如刀片位置突（tū）然改變，則會產生（shēng）螺紋“亂扣”現象（xiàng），“亂扣（kòu）”是螺紋加工報廢的常見原因（yīn）之一。如果對已加（jiā）工完好的螺紋（wén）不完整螺扣部分補充進行人為

圖（tú）1螺（luó）紋結構圖（tú）

“亂扣”加工，則“亂扣”的結果是螺紋不完整（zhěng）螺扣被去除。但需要解決兩個問題，一是如何保證去螺（luó）扣時與加工螺紋時的角向關係，使得去不完整螺（luó）扣的刀具能準確定位螺扣的起始（shǐ）、結束點，保證去螺扣角向。二是如何使去螺扣的加工長（zhǎng）度可控且去除表麵連續，保證去螺扣表麵（miàn）質量。常用的（de）數控機床都有主軸角向記（jì）憶功能，加工同一個工件的不同刀具之（zhī）間主軸的起始角向是一致的。所以，去除不完整螺扣（kòu）的刀具隻要保持著與加工螺紋刀具（jù）具有相同（或相差N個（gè）螺距（jù），N為整（zhěng）數）進刀（dāo）點，那麽角向關係就找（zhǎo）到了。采用該方法去除不完整螺扣，如僅是一條螺旋線，會將不完整螺扣（kòu）實體一分為二。為（wéi）了去除整個不完整螺扣，需要構建一簇軸向連續的螺旋線，每一條（tiáo）螺旋線與（yǔ）原螺紋不完整螺扣實體重（chóng）疊，而這些連續的螺（luó）旋線可以通過編製一套宏（hóng）程序（xù）來實現。

2、應用實例

某螺紋參（cān）數如下（單位：mm）：

表1

使用某SIEMENS數控係統的數控車床（刀台（tái）在機床外側）加工螺紋（wén）時的最後一刀程（chéng）序為：T1D1M03S200；G0X200Z100；G0X96Z8；G33Z-22K2；G0X200；G0Z200M0。可（kě）直接用該螺（luó）紋刀具進行起始端去螺扣加工，程序為：T1D1M03S200；G0X96；R1=0.05（去螺扣時每刀軸向竄動量0.05，該值由去（qù）螺扣刀具的刀尖半徑大小決定（dìng），其大小不能大於刀尖半徑值，為了保證刀具使用壽命，建議該值（zhí）為1/2～1/3的刀尖半徑大小）；AAA：R2=8-R1（“AAA”為定義宏程序，R2為去螺扣時的軸向進刀起始點，可以按螺距整數倍適當增大或減小）；R3=-R1（R3為去螺扣時的軸向進刀結束點）；G0Z=R2；X96；G33Z=R3K2（執（zhí）行去螺扣（kòu）加工的語句）；G33X106I10（退刀，這是一個端麵螺紋指令，I10代表刀（dāo）具由X95退到X106，按照工件每一轉退刀距離10進行，I值越大退刀過程越迅速，但工件表麵粗（cū）糙度較差，I值過小會導致退刀過慢，刀具（jù）會在工件完整螺扣圓周上產生劃痕，該（gāi）值需（xū）要結合實際調整（zhěng））；G0X110（退刀）；R1=R1+0.05（控製每（měi）刀軸向（xiàng）竄量的宏程序（xù）語句）；IF R1≤2 GO－TOB AAA（R1初始值為0.05，結束值為2，代表去螺扣總長度為（wéi）2，2/0.05=40刀）；G0Z200M0（退刀）；見圖2。

為提高去螺（luó）扣效率及降（jiàng）低螺紋刀具磨損，去螺扣時可以更換剛性更強的刀具加工，但須與螺紋刀具（jù）具有相通的對刀零點，以保證去螺（luó）扣時（shí）的角向關係。去除螺紋結束端不完（wán）整螺扣（kòu）時為避免（miǎn）破壞完整螺紋，需從空刀槽處向螺紋起始端進刀。建議（yì）使用有效寬（kuān）度（dù）大於螺（luó）距的槽刀片加工以提高效率，刀具扣裝（刀尖朝下），且對刀點與最初的螺紋（wén）刀具一致，主軸（zhóu）反轉，程序為：T2D1M04S200（刀具扣裝，主軸反轉，使用刀具右切削刃在原零點對（duì）刀）；G0X110；R1=0.1（由於選（xuǎn）擇的槽刀有效寬度大於螺距，所以軸向不必分層加工，但徑向由於切（qiē）削量過大需分層加工，建議每層進刀0.1）；BBB：R2=100-R1（R2代表去螺（luó）扣時的徑向位置）；G0Z-24（去螺扣的進刀起始點，該值必須與加工（gōng）螺紋（wén）起始點有（yǒu）整數（shù）倍關係，進刀點為8，8與-24之間相差16個完整螺距）；X=R2；G33Z-18K2（去螺扣加工的語句，由於螺紋有效長度為20，-18是去（qù）螺扣時的進刀結束點）；G33X106I10；G0X110；R1=R1+0.1；IF R1≤4 GOTOB BBB（4代表去螺扣深度，螺紋（wén）大徑（jìng）-小（xiǎo）徑=4）；G0Z200M0；見圖3。

去螺扣的長度可以根據去螺扣語句中進刀結束點的大小（xiǎo）來適當（dāng）調（diào）整，去（qù）螺扣（kòu）時的（de）徑向值大小（xiǎo）決（jué）定了去螺扣表

圖2外螺紋首部去螺扣加工圖 3外螺紋尾部（bù）去螺扣加工

麵與原螺（luó）紋小徑能否接齊。需要注意的是加工螺紋的刀具與去螺扣（kòu）的刀具不（bú）是同一（yī）把（bǎ）刀具時，需要保證兩刀具的刀補值相同，否（fǒu）則螺紋小徑無（wú）法接齊。

某（mǒu）內螺紋參數如下（單（dān）位：mm）：

表（biǎo）2

使用某SIEMENS數（shù）控係統的數控車（chē）床（刀台在機床外側）加工該螺紋時的最後一刀及直接用該螺紋刀具（jù）進行起始（shǐ）端去螺扣加工程序為：T3D1M3S180；G0X80Z8；G33Z-22K2；G0X70；Z200；M00；R1=0.05；CCC：；R2=8-R1；R3=R2-8；G0Z=R2；X80；G33Z=R3K2；G33X66I10；G0X60；R1=R1+0.05；IF R1≤2 GOTOB CCC；G0Z500；M00。見圖4。

去除該內螺紋尾部不完整扣需要更換槽（cáo）刀加工，刀具扣裝、主軸反轉，程序為：T4D1M04S180；G0X60；R1=0.1；DDD：；R2=76+R1；G0Z-22；X=R2；G33Z-18K2；G33X66I10；G0X60；R1=R1+0.1；IF R1≤4 GOTOB DDD；G0Z200；M00。見圖5。內螺紋不完整螺（luó）扣的去除同樣（yàng）需要注意對刀（dāo）點、刀具正反裝、主軸正反轉、槽刀片寬度等問題。

圖4內螺紋首部去螺扣加（jiā）工圖 5內螺紋尾（wěi）部去螺扣加工

去除（chú）不完整螺（luó）扣（kòu）的實物見圖6、圖7。

圖6外螺紋去螺扣效果圖 7內螺紋去螺（luó）扣效果

3、結束語

在實際應用中，會有內、外（wài）螺紋的左、右旋（xuán）向、空刀（dāo）槽所處位置、全螺紋等多種情況產生，去螺扣的程序也要依據實際（jì）進行調整，但整體去螺扣原理不變。數控車床去除螺紋不完（wán）整螺扣原理適用於所有數控車螺紋的補充加工，具有產品質量高、經濟（jì）性好（hǎo）、加工周期短、適用性強等優點，具有很大的（de）推廣價值。

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