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1、1. 用数控车床加工梯形螺纹的方法与技巧摘 要：通过对 G32 指令格式及说明、梯形螺纹的参数的计算、借刀量的计算、加工程序的编写等内容介绍了用 G32 指令加工梯形螺纹的的步骤和方法，其核心是利用刀具的偏移借刀量来改变梯形螺纹刀的进刀方式，从而加工出合格的螺纹。关键词：G32；参数；借刀量；程序用普通机床加工梯形螺纹费时、费力，对工人操作机床的熟练程度和技术要求也较高，而且加工的工件质量较低且不稳定。为改变这种情况，我们使用数控车床加工梯形螺纹，结果加工的工件质量稳定且高，降低了工人的劳动强度，提高了生产效率。FANUC 数控系统螺纹加工指令有 G32、G76、G92 三个，在这里只对 G3
2、2 指令进行简单的探讨。1 G32 指令格式及使用说明格式：G32-X(U)-Z(W)-F式中：X(U)、Z(W) 螺纹切削的终点坐标值；F 螺纹导程。G32 加工螺纹的一个循环分 4 个程序段完成，如图 1 所示，即：G0 X20；（X 轴快速进刀）G32 X20 Z44 F4;（螺纹切削加工）G0 X24;（X 轴快速退刀）G0 Z5；（Z 轴快速退刀），提醒注意：设定 1、2 的数值要合适恰当。图 1 车刀走刀路线2 梯形螺纹参数的计算以图 2 为例说明梯形螺纹参数的计算。图 2 零件图表 1 梯形螺纹参数表名称 代号 计算公式 计算结果/mm螺距牙顶间隙大径中径小径牙高Pacdd2d3
3、h4 mm0.25 mm公称直径 d2 =d-0.5Pd3=d-2hh=0.5P+ac40.25222017.502.253 采用偏移刀具的方法加工梯形螺纹 G32 加工螺纹的进刀是直进法，如图 3 所示，这种进刀法是车刀的三棱同时切削，容易产生震动和扎刀现象。如采用偏移刀具的方法，即使车刀沿着 Z 轴方向移动一定的量（普通车床中的借刀量），那么车刀的进刀方式就变成图 4 所示的方式，这样车刀的两棱切削能有效的防止震动和扎刀，提高了梯形螺纹的质量。图 3 车刀直进法图 4 车刀斜进法以表 2 为例说明借刀量的计算：总借刀量的计算 ：htan150=2.250.2679=0.603 mm每刀借刀
4、量的计算：aptan150每刀借刀量的数值如表 2 所示。5 零件质量检查用三针法对已加工梯形螺纹中径的测量（所用量针直径为2.10 mm，千分尺读数值 M=20+4.8642.10-1.8664=22.75 mm，测量结果在梯形螺纹公差之内；用比较法检查梯形螺纹的槽壁和槽底表面质量也合乎要求，说明了用 G32 加工的梯形完全合格。第一刀 第二刀 第三刀 第四刀 第五刀 第六刀 第七刀 第八刀 第九刀 第十刀 第十一刀 第十二刀 第十三刀 第十四刀直径借刀量21.60021.200.05420.800.10820.400.162200.21619.700.256219.400.296419.1
5、00.336618.800.376818.500.41718.200.457217.900.497417.600.537617.500.5494在数控车床上可以车削米制、英寸制、模数和径节制四种标准螺纹，无论车削哪一种螺纹，车床主轴与刀具之间必须保持严格的运动关系：即主轴每转一转（即工件转一转），刀具应均匀地移动一个（工件的）导程的距离。 以下通过对普通螺纹的分析，加强对普通螺纹的了解，以便更好的加工普通螺纹。一、普通螺纹的尺寸分析数控车床对普通螺纹的加工需要一系列尺寸，普通螺纹加工所需的尺寸计算分析主要包括以下两个方面：1、螺纹加工前工件直径考虑螺纹加工牙型的膨胀量，螺纹加工前工件直径 D/
6、d0.1P，即螺纹大径减 0.1 螺距，一般根据材料变形能力小取比螺纹大径小 0.1 到 0.5。2、螺纹加工进刀量螺纹加进刀量可以参考螺纹底径，即螺纹刀最终进刀位置。螺纹小径为：大径倍牙高；牙高=0.54P（P 为螺距）螺纹加工的进刀量应不断减少，具体进刀量根据刀具及工作材料进行选择。二、普通螺纹刀具的装刀与对刀车刀安装得过高或过低过高，则吃刀到一定深度时，车刀的后刀面顶住工件，增大摩擦力，甚至把工件顶弯，造成啃刀现象；过低，则切屑不易排出，车刀径向力的方向是工件中心，加上横进丝杠与螺母间隙过大，致使吃刀深度不断自动趋向加深，从而把工件抬起，出现啃刀。此时，应及时调整车刀高度，使其刀尖与工件
7、的轴线等高（可利用尾座顶尖对刀）。在粗车和半精车时，刀尖位置比工件的出中心高 1D 左右（D 表示被加工工件直径）。工件装夹不牢工件本身的刚性不能承受车削时的切削力，因而产生过大的挠度，改变了车刀与工件的中心高度（工件被抬高了），形成切削深度突增，出现啃刀，此时应把工件装夹牢固，可使用尾座顶尖等，以增加工件刚性。普通螺纹的对刀方法有试切法对刀和对刀仪自动对刀，可以直接用刀具试切对刀，也可以用 G50 设置工件零点，用工件移设置工件零点进行对刀。螺纹加工对刀要求不是很高，特别是 Z 向对刀没有严格的限制，可以根据编程加工要求而定。三、普通螺纹的编程加工在目前的数控车床中，螺纹切削一般有三种加工方
8、法：G32 直进式切削方法、G92 直进式切削方法和 G76 斜进式切削方法，由于切削方法的不同，编程方法不同，造成加工误差也不同。我们在操作使用上要仔细分析，争取加工出精度高的零件。1、G32 直进式切削方法，由于两侧刃同时工作，切削力较大，而且排削困难，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来完成，所以加工程序较长；由于刀刃容易磨损，因此加工中要做到勤测量。2、G92 直进式切削方法简化了编程，较 G32 指令提高了效率。3、G76
9、斜进式切削方法，由于为单侧刃加工，加工刀刃容易损伤和磨损，使加工的螺纹面不直，刀尖角发生变化，而造成牙形精度较差。 但由于其为单侧刃工作，刀具负载较小，排屑容易，并且切削深度为递减式。因此，此加工方法一般适用于大螺距螺纹加工。由于此加工方法排屑容易，刀刃加工工况较好，在螺纹精度要求不高的情况下，此加工方法更为方便。在加工较高精度螺纹时，可采用两刀加工完成，既先用 G76 加工方法进行粗车，然后用 G32 加工方法精车。但要注意刀具起始点要准确，不然容易乱扣，造成零件报废。4、螺纹加工完成后可以通过观察螺纹牙型判断螺纹质量及时采取措施，当螺纹牙顶未尖时，增加刀的切入量反而会使螺纹大径增大，增大量
10、视材料塑性而定，当牙顶已被削尖时增加刀的切入量则大径成比例减小，根据这一特点要正确对待螺纹的切入量，防止报废。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 1001000 倍，切削速度较快，切削力较大和作用力聚集范围较窄导致螺纹的加工难度高。笔者通过大量的实验，认为要从刀具的几何参数、切屑液和程序的编辑 3 个方面来提高数控车削螺纹的精度。1 实例分析例如加工图 1 所示零件。 1. 选择合理的刀具几何参数 由图 1 可知该螺纹属于细牙普通螺纹，选择硬质合金三角形外螺纹车刀。螺纹车刀的几何形状见图 2。
11、 在螺纹刀的两个切削刃上磨出宽度为 0.20.4mm 的倒棱，其=5，由于高速切削螺纹的时候实际牙型角会扩大，因此刀尖角应减小 30，磨成 59.5较好。螺纹车刀前、后刀面的表面粗糙度必须很小，磨刀时一定要正确修整砂轮或用油石精研刀具。在安装螺纹车刀时要尽量减少伸出长度，防止刀杆刚性不够，切削时产生振动。螺纹车刀安装高度也很讲究，过高或过低都会出现“扎刀” 现象。过高，则吃刀到一定深度时，后刀面顶住工件，增大摩擦力，造成“扎刀”：过低，则切屑不易排出，从而把工件顶起，出现“扎刀”现象。正确的位置是刀尖位置比工件中心高 0.10.3mm。 2. 选择合适的切削液 图 1 接头零件(45 钢)图
12、2 螺纹车刀图 3 G92 直进式切削方法图 4 G76 斜进式切削方法车削螺纹时，恰当地使用切削液，能降低切削时产生的热量，减少由于温度升高引起的加工误差：能在金属表面形成薄膜，减少刀具与工件的摩擦，并可冲走铁屑，从而降低工件表面粗糙度值，减少刀具磨损。根据实验，加工一般要求螺纹使用水基切削液就可以达到要求，如果精度要求高就必须使用油基切削液，如煤油、植物油等。车床的水箱一般都装水基切削液，那么在加工螺纹时可以使用油枪进行手工润滑就能满足精度要求。 3. 对编辑的加工程序合理地进行工艺处理 我校使用的是广州数控系统-GSK980T，该系统螺纹编程指令有G32、G92、G76。其中 G32 是
13、简单螺纹切削指令，显然不适合，G92 螺纹切削循环采用直进式进刀方式，G76 螺纹切削循环采用斜进式进刀方式，由于切削方法的不同，编程方法不同，造成加工误差也不同。在操作使用上要仔细分析，采用合适的编辑指令才能加工出精度高的零件。 G92 和 G76 的加工误差分析： a. G92 直进式切削方法，如图 3 所示。由于两侧刃同时工作，切削力较大，而且排削困难，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。 b. G76 斜进式切削方法，如图 4 所示。由于为单侧刃加工，加
14、工刀刃容易损伤和磨损，使加工的螺纹面不直，刀尖角发生变化，而造成牙形精度较差。但由于其为单侧刃工作，刀具负载较小，排屑容易，并且切削深度为递减式。因此，此加工方法一般适用于大螺距螺纹加工。由于此加工方法排屑容易，刀刃加工工况较好，在螺纹精度要求不高的情况下，此加工方法更为方便。 从以上对比分析可以看出，只简单利用一个指令进行车削螺纹是不够完善的，采用 G92、G76 混用进行编程，即先用 G76 进行螺纹粗加工，再用 G92 进行精加工的方式在螺纹加工中将有两大优点：一方面可以避免因切削量大而产生的变形：另一方面能够保证螺纹加工的精度。但要注意粗车和精车刀具起始点要一致，不然会乱扣，造成零件报
15、废。 根据以上分析，采用 GSK980T 数控系统所编制的螺纹加工程序如下： 01234： 程序号 ： (省略外圆加工程序) T0303： 调 3 号螺纹车刀 G00 X37.0 Z5.0： 快速定位螺纹加工起点 G76 P Q25 R0.05： 用 G76 螺纹车削循环指令 G76 X34.45 Z-58.0 P775 Q350 F1.5： 粗车 M361.5 螺纹部分 G00 X37.0 Z5.0： 快速定位到 76 螺纹加工起点 G92 X34.4 Z-58.0 F1.5： 用 G92 螺纹车削循环指令 X34.376： 精车螺纹 X34.376： G00 X100 Z100 M05：
16、返回安全点，主轴停止转动 M30： 程序结束，返回程序起始段 加工时的几点注意事项： a. 工件要夹紧，以防在车削时打滑飞出伤人和扎刀： b. 要注意安全文明生产。 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 M30X2 的外三角螺纹为例,进行探讨分析螺纹加工过程中应注意的问题和解决的方法。用数控车床车削螺纹相对于用普通车床车削螺纹来说是比较省心的，但本人认为要车好高质量的螺纹还是要过好参数工艺关、刀具关、编程关和检测关。本文以广州 GSK980t 数控系统加工 M30X2的外三角螺纹为例（如图 1 示），就如何车削出高质量的螺纹与同行进行探讨交流。 一、 车削螺纹工件的螺纹参数和工艺要求1、确定螺纹大径、中径、小径。外螺纹大径（公称直径 d ）一般应车得比基本尺寸小0.20.4mm（约 0.13P），保证车好螺纹后牙顶处有 0.125P 的宽度（P 是螺距）。具体数值应参照
