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1、模块三,典型结构工艺分析、编程及加工,课题一,多线螺纹加工,在数控车床上经常加工带螺纹的轴、套类零件，只需要通过一个简单的指令就可以完成加工螺纹时所有的操作。如果能合理选用指令中各参数值，可以更有效的达到螺纹的加工精度要求。而加工多线螺纹时，由于多线螺纹导程较大，进给速度快，加工难度较一般螺纹加工难度大。本课题就深入阐述多线螺纹在数控车床上面的加工方法。,一基础知识 1.多线螺纹基础知识 （1）多线螺纹的标注 公制普通多线螺纹用代号“M”及公称直径导程（螺距）表示，当螺纹为左旋时，需在尺寸规格后加注“LH”。其后还可加注螺纹中径与顶径的公差代号。 例：M364(P2)LH-6g 式中：M公制普
2、通螺纹 36螺纹大径 4螺纹导程 P2螺纹螺距。 LH左旋螺纹。省略时为右旋螺纹。 6g螺纹中径与顶径公差代号 （2）多线螺纹加工的相关计算 Z = F/P （式3-1） 式中：z螺纹线数 F导程 P螺距 d2 = d1 - 0.65P （式3-2） 式中：d2螺纹中径 d1螺纹大径 d3 = d1 - 1.3P （式3-3） 式中：d3螺纹小径,（3）多线螺纹加工原理 多线螺纹的其实就是在同一圆柱或者圆锥基体上，由两条或者两条以上的螺旋线构成的螺纹结构。几条螺旋线在圆周方向360内平均分布。 加工多线螺纹一般可采用轴向分线法与圆周分线法两种。 在GSK980TD数控车床中，车削多线螺纹时根据
3、分线加工原理，可分为轴向分线法与圆周分线法两种。 如果使用轴向分线法，则在车削多线螺纹时，只需改变螺纹加工起点的定位程序即可解决，即第二线螺纹的加工起点与第一线螺纹的加工起点相差一个螺距的距离；第三线螺纹的加工起点与第二线螺纹的加工起点相差一个螺距的距离；依此类推，即可完成多线螺纹的车削。同时，各线螺纹的加工终点定位要一致。 如果使用圆周分线法，则由系统自动完成分线，只需在加工指令G92里面指定加工线数即可。 （4）多线螺纹车刀的设计 加工多线螺纹的刀具与加工单线螺纹的刀具在形状与安装上基本相似，所不同的是多线螺纹导程大，螺纹升角也相应较大，所以在刃磨车刀时必须考虑螺纹升角，顺进给方向的后角应
4、加一个螺纹升角，而逆进给方向的后角应减一个螺纹升角，为保证前角，精车刀应磨成双刃槽，以保证排屑顺利。,（5）多线螺纹的测量方法 多线螺纹的测量，既可采用综合测量法测量，也可采用单项测量的方法检测。而螺纹其它表面的尺寸精度、几何形状精度、位置精度和表面粗糙度，可按轴的测量方法检测。 螺纹部分的单项综合检测，可用螺纹环规检测。 螺纹部分的单项检测，可用量具或量仪分别测量出螺纹的大径、中径和小径、螺距和牙型半角等所需参数。 外螺纹的测量可采用如下方法：,1）大径的测量：可用千分尺等通用量具或量仪测量。 2）单一中径的测量：普通螺纹常用螺纹中径千分尺进行测量（如图3.1所示）。精密螺纹可用大型工具显微
5、镜或万能工具显微镜测量。 3）螺距的测量：测量螺距可用螺距样板、螺距测量仪和工具显微镜进行测量。 4）牙型半角的测量：可用三针及工具显微镜进行测量。 2. 螺纹加工指令 （1）螺纹切削循环G92 指令格式：G92 X（U） Z（W） R F L ； 式中：X、Z 螺纹终点的绝对坐标值（单位：mm） U、W 螺纹终点的相对坐标值（单位：mm） R 锥螺纹切削的螺纹锥度，为螺纹加工起点半径与终点半径的差值。R为0或者省略R时，为直螺纹切削。 F 螺距 L 多线螺纹的线数。省略L时默认为单线螺纹。,（2）多重螺纹切削循环G76 指令格式：G76 P(m)（r）（a） Q（dmin） R（d）； G7
6、6 X（U） Z（W） R（i） P（k） Q（d） F（I） ； 式中：P (m) 螺纹精加工次数0099（单位：次） P (r) 螺纹退尾长度0099（单位：0.1xL，L为螺纹螺距） P (a) 相邻两牙螺纹夹角0099（单位：度） Q（dmin） 螺纹粗车时的最小切削量0099999（单位：0.001mm，无符号，半径值） R（d） 螺纹精车的切削量0099.999（单位：mm，无符号，半径值） X/Z 螺纹终点X轴/Z轴的绝对坐标（单位：mm）。 U/W 螺纹终点X轴/Z轴的相对坐标（单位：mm） 。 R（i） 螺纹锥度，为螺纹加工起点半径与终点半径的差值-9999999999999
7、9（单位：mm，半径值）。未输入R(i)或者输入R0时，为直螺纹切削。 P（k） 螺纹牙高，即螺纹总切削深度19999999（单位：0.001mm，无符号，半径值）。 Q（d） 第一次螺纹切削深度19999999（单位：0.001mm，无符号，半径值）。 F 公制螺纹螺距0.001500mm。 I 英制螺纹每英寸的螺纹牙数0.0625400牙/英寸。,3.加工精度控制方法 （1）修改程序法 修改程序法是针对当前轮廓要素的实际值与理论值有的偏差时，单独修改此对象的程序地址值，然后再执行一次零件加工，从而达到保证零件加工尺寸精度的方法。如内孔加工中，将程序中的地址“X24.015”直接改成“X23
8、.95”，可使下一次加工时该点直径减少0.065。 （2）修改坐标法 修改坐标法是通过修改工件坐标系原点的位置，使当前刀具与工件的相对位置得以矫正，然后在新的工件坐标系下再执行一次零件加工，从而保证零件加工尺寸精度的方法。 如精加工48外圆后，经检测，实际直径为48.1，则可把刀具移动至X48位置处，直接把该点位置设置为G50 X48.1，然后再执行一次精加工即可实际对0.1余量的切除。 （3）修改刀补法 修改刀补法是通过修改当前加工刀具对应的刀补值，然后再调用修改后的刀补值对零件进行加工，从而保证零件的加工尺寸精度。 如精加工48外圆后，经检测，实际直径为48.1，则可在该加工刀具的原有刀补
9、上加上一个“U-0.1”，然后调用一次刀补，再执行一次精加工即可实际对0.1余量的切除。,二多线螺纹加工实例 以加工如图3.2所示零件为例，分析双线螺纹的加工方法。,操作一 图样分析及工量具准备 1、图样分析：本零件图由螺纹、退刀槽、48外圆柱及全角组成，其中未注倒角2x45，螺纹是导程为4mm的双线螺纹。各基点坐标值明确。其中48外圆柱与总长度有尺寸公差要求，48外圆柱有表面粗糙度要求。材料为45#钢材，可选择50x85的圆棒料。首先加工48外圆柱及左端面，然后调头加工多线螺纹及退刀槽，保证零件总长尺寸。 2、工具：常用数控车床工具（自选）。 3、量具：直钢尺0100mm；游标卡尺0.02m
10、m/0150mm；外径千分尺0.01mm/2550mm；60螺纹样板、螺纹牙规、粗糙度样板1套。 【提示】 此环节必须了解多次装夹工件调头加工的技能，并知道如何保证各加工要素的加工精度，才能编写出合格的加工工艺。 操作二 基准的选择及坐标系的建立 1.基准的选择：两次装夹均采用三爪自定心卡盘装夹，以装夹后工件的轴线和右端面为基准。 2.建立坐标系：根据操作习惯，一般选择工件右端面轴心点为工件坐标系零点。按编程坐标系与工件坐标系重合的原则，同时确立该点为编程坐标系零点。 【提示】 建立正确的坐标系零点，是编程与加工的首要条件。由于本课题加工为两次装夹调头加工，故此要确立两次坐标系。,操作三 制定
11、刀具卡片 1.刀具材质：由于加工材料为45#钢材，表面精度也有要求，选用YT15系列硬质合金刀具。 2.刀具类型：90外圆车刀；3mm切槽刀、60外螺纹车刀。刀具规格参数如表3.1所示。,操作四 制定加工工艺卡片 各刀具的切削参数均采用经验值，省略查表及计算。 加工工艺卡片如表3.2、3.3所示。,操作五 程序编写 程序语句如下：（供参考）,三、多线螺纹轴的加工过程： 操作一 程序录入及检验 把第一次装夹加工程序与第二次装夹加工程序分别手动输入到数控系统的存储器中，并模拟仿真该程序，确保程序运行无误。 操作二 第一次工件装夹 由于此工步只加工零件左端48外圆柱，加工长度为52 mm，所以夹持毛
12、坯圆棒料，毛坯伸出三爪卡盘55mm左右。 操作三 第一次装刀与对刀 根据加工工艺要求，此次只需装1号刀具，故只需对1号刀进行对刀操作。 对刀时，采用试切对刀法，直接把1号刀具设置为基准刀具。 操作四 数控加工及精度控制 1.加工： 首先单步试车，修正加工参数，然后运行程序自动加工。在加工过程中，程序暂停的时候，可以对加工尺寸进行检测，并做出相应的修改，确保加工尺寸精度。 【提示】 在对刀及加工过程中，操作物品应按5S要求摆放整齐，操作人员不得擅自离岗。 2.精度控制： 在加工中控制精度这一环节，可以采用修改刀具的刀补值法、修改程序法、以及修改坐标系等方法来保证加工尺寸精度，生产中常用修改刀具的
13、刀补值法。,操作五 第二次工件装夹 由于此次装夹为调头后零件第二次装夹，在此工序内，既要保证零件两端同轴度，也要保证零件总长精度。故此在装夹零件时，夹持已加工表面48外圆柱，夹持长度为40mm左右，并利用打百分表法进行同轴度校正。 操作六 第二次装刀与对刀 根据刀具卡片把各刀具装在相应刀位，保证刀尖中心高、刀具伸出刀架长度适中，并装正刀具。螺纹刀具装夹时要利用螺纹对刀样板进行装夹，以保证刀具装正。 对刀时，采用试刀对刀法，以1号刀具为基准刀具，其余刀具为非基准刀具进行对刀操作 为保证零件总长精度，在对基准刀具Z方向时，应把零件右端面处设为工件坐标系中Z（为此时工件实际总长度与零件理论总长度之差
14、值，方向为正）。具体操作为对基准刀具时，设置G50 Z即可。 操作七 数控加工及精度控制 根据加工程序要求重复操作四步骤。,四、实践检测 1.修整工件。 2.尺寸精度检验：利用检验量具，对照图样逐一检查各部尺寸是否达到图纸设计要求。 3.螺纹检测：利用螺纹中径千分尺、螺纹牙规、三针或单针对双线螺纹进行检测。一般只检测中径值与螺纹牙型角。 4.表面质量检测：利用粗糙度样板对比检测零件各部分表面质量。 五、知识总结 1.多线螺纹的分线方法 轴向分线法：利用更改螺纹加工程序的加工起点距离来实现。 圆周分线法：由系统功能指令自动实现。 2.螺纹加工指令 螺纹加工可用G92、G76指令进行编程，G76指
15、令采用斜进刀法进行加工，可以加工导程较大的螺纹，车削多线螺纹时需利用更改加工起点来实现螺纹分头；面G92指令则采用直进式进刀法加工，车削多线螺纹时分头由系统参数自动设置，编程时只需在加工指令里面指定螺纹线数L即可，一般用于小导程螺纹加工。,六. 知识拓展 编写加工如图3.3所示零件的加工工艺及程序。 【提示】 此练习题仍以多线螺纹为主，三个外圆阶梯都有公差及表面粗糙度要求，加工时要求调头加工。,七.习题练习 编写加工如图3.4和图3.5所示零件的加工工艺及程序。加工材料为45#钢材，毛坯均为46长棒料。,课题二,梯形螺纹加工,梯型螺纹主要用于传动（进给和升降）和位置调整装置中，也可用于紧固连接
16、场合，在机械行业有着广泛的使用。但因其工作长度较长，精度要求较高，而且导程和螺纹升角较大，所以要比车削三角螺纹困难。,一.基础知识 1. 梯形螺纹的尺寸计算 梯形螺纹分为米制和英制两种。我国常采用米制梯形螺纹（牙型角为30）。 梯形螺纹的牙型如图3.6所示，梯形螺纹基本要素的名称、代号及计算公式见表3.4。,图3.6 梯形螺纹的牙型,表3.4 梯形螺纹基本要素的名称、代号及计算公式,2.梯形螺纹代号 梯形螺纹用代号“Tr”及公称直径螺距表示，当螺纹为左旋时，需在尺寸规格之后加注“LH”。 例：Tr448LH 式中：Tr梯形螺纹代号 44梯形螺纹公称直径 8螺距 LH左旋螺纹。省略时为右旋螺纹。 3.梯形螺纹车刀的设计 (1)高速钢梯形外螺纹粗车刀
