浅谈采用数控车床加工三角形螺纹的方法

浅谈采用数控车床加工三角形螺纹的方法

曾祥玉

曾祥玉贵州省遵义市职业技术学校563000

摘要：数控车床主要用来加工轴类或盘类的回转零件，利用经济型数控机床加工螺纹或多头螺纹，是螺纹加工的难点。本文介绍了用数控车床车削加工三角螺纹的方法,并以广州GSK980T数控系统加工外三角螺纹为例,探讨分析了螺纹加工过程中应注意的问题和解决的方法。

关键词：数控车削螺纹数控编程

在机械制造业中采用数控车削的方法加工螺纹是目前常用的方法。与普通车削相比，螺纹车削的进给速度要高出10倍，螺纹刀片刀尖处的作用力要高100～1000倍，切削速度较快，切削力较大，作用力聚集范围较窄，导致螺纹的加工难度较高。本人通过大量的实验，认为要从刀具的几何参数和程序的编辑两个方面来提高数控车削螺纹的精度。

一、螺纹基本特性及加工方法介绍

1.螺纹的基本特性

按照螺纹剖面形状的不同，主要有三角螺纹、梯形螺纹、锯齿螺纹和矩形螺纹四种。按照螺纹的线数不同，又可分为单线螺纹和多线螺纹。在各种机械中，螺纹零件的作用主要有以下几点：一是用于连接、紧固；二是用于传递动力，改变运动形式。三角螺纹常用于连接、坚固，梯形螺纹和矩形螺纹常用于传递动力、改变运动形式。由于用途不同，它们的技术要求和加工方法也不一样。

2.加工方法

螺纹的加工，随着科学技术的发展，除采用普通机床加工外，常采用数控机床加工。这样既能减轻加工螺纹的加工难度，又能提高工作效率，并且能保证螺纹加工质量。数控机床加工螺纹常用G32、G92和G76三个指令。其中指令G32用于加工单行程螺纹，编程任务重，程序复杂；而采用指令G92，可以实现简单螺纹切削循环，使程序编辑大为简化，但要求工件坯料事先必须经过粗加工，指令G76，克服了指令G92的缺点，可以将工件从坯料到成品螺纹一次性加工完成，且程序简捷，可节省编程时间。

二、车刀的选择、刃磨和安装

螺纹车刀的选择主要应考虑刀具、形状和几何角度等三个方面。高速钢车刀用于加工塑性（钢件）材料的螺纹工件；白钢刀刃的磨螺纹车刀，适用于加工大螺距的螺纹和精密丝杆等工件；硬质合金螺纹车刀适用于加工脆性材料（铸铁）和高速切削塑性工件。

车刀的几何角度有三个：（1）刀尖角ε应等于牙型角，车削普通三角形螺纹是60°；（2）前角Υ一般为0°～15°，螺纹车刀的径向前角对牙形角有很大的影响，对精度高的螺纹径向前角可适当取小一些（约0°～5°）；（3）后角α一般为5°～10°，因螺纹升角的影响，两后角大小应该不同，进刀方向一面应稍大一些。但对大直径、小螺距的三角形螺纹，这种影响可忽略不计。刃磨车刀时要根据粗、精车的要求，刃磨出合理的前、后角，粗车刀前角大、后角小，精车刀则相反。车刀的左右刀刃必须是直线、无崩刃。刀尖角的刃磨比较困难，为保证磨出准确的刀尖角，在刃磨时可用螺纹角度样板测量刀尖角。测量时，把刀尖角与样板贴合，对准光源，仔细观察两边贴合的间隙，并以此为依据进行修磨。另外，车刀磨损过大时会引起切削力增大，顶弯工件，出现啃刀现象，此时应对车刀加以修磨。

车削螺纹时，为了保证牙形正确，对安装螺纹车刀提出了严格的要求。安装时刀尖高度必须对准工件旋转中心，车刀安装得过高，则吃刀到一定深度时，车刀的后刀面会顶住工件，增大摩擦力，甚至把工件顶弯，造成啃刀；过低，则切屑不易排出，车刀径向力的方向是工件中心，加上横进丝杆与螺母间隙过大，致使吃刀深度不断自动径向加深，从而把工件抬起，导致啃刀。车刀刀尖角的中心线必须与工件严格垂直，装刀时可用样板来对刀。如果车刀装歪，就会产生牙形歪斜；刀头伸出不能太长，一般为20～25mm（约刀杆厚度的1.5倍）。

三、编写程序的方法要求

广州数控G980t系统中有G32、G92和G76三个切削螺纹的指令，加工螺纹的进刀方法有直进法和斜进法，因此在编程过程中不同的切削方法应选用不同的指令。

G32、G92属于直进式切削方法，由于两侧刃同时工作，切削力较大，而且排屑困难，因此在切削时，两切削刃容易磨损。在切削螺距较大的螺纹时，由于切削深度较大，刀刃磨损较快，从而造成螺纹中径产生误差；但是其加工的牙形精度较高，因此一般多用于小螺距螺纹加工。由于其刀具移动切削均靠编程完成，导致加工程序较长，但比较灵活。G76属于斜进式切削方法，因为是单侧刃加工，所以右边刀刃容易损伤和磨损，使加工的螺纹面不直；另外，刀尖角一旦发生变化，就会造成牙形精度较差。但这种加工方法的优点是切削深度为递减式，刀具负载较小，排屑容易，故此加工方法适用于大螺距螺纹的加工。由于此加工方法排屑容易，刀刃加工情况较好，在螺纹精度要求不高的情况下，此加工方法尤其方便。在加工较高精度的螺纹时，可用双刀加工，即先用G76加工方法进行粗车，然后用G32加工方法进行精车，但要注意刀具起始点一定要准确，不然容易造成零件报废。

总之，车削螺纹时产生的故障形式多种多样，既有设备的因素，也有刀具、操作者的因素，在排除故障时要具体情况具体分析，通过各种检测和诊断手段，找出具体的影响因素，采取有效的解决方法，车削出高质量的螺纹。