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1、数控车床上加工梯形螺纹内容摘要：在数控车床上加工梯形螺纹是一个全新的课题，本文通过对梯形螺纹加 工的工艺分析和加工方法的研讨，探索出 一套可以在数控车床上加工出合格梯形螺纹的 方法在普通车床的生产实习过程中,加工梯形螺纹课题是最基本的实习课题，但在数控车 床实习过程中，常常由于加工工艺方面的原因,却很少进行梯形螺纹的加工练习，甚至有 人提出在数控车床上不能加工梯形螺纹，显然这种提法是错误的.其实，只要工艺分析合 理，使用的加工指令得当，完全可以在数控车床上加工出合格的梯形螺纹。一、梯形螺纹加工的工艺分析1。梯形螺纹的尺寸计算梯形螺纹的代号 梯形螺纹的代号用字母“Tr”及公称直径X螺距表示，单位
2、均为mm。 左旋螺纹需在尺寸规格之后加注“LH”，右旋则不用标注。例如Tr36X6,Tr44X8LH等.国标规定,公制梯形螺纹的牙型角为30。梯形螺纹的牙型如图（1），各基本尺寸 计算公式如表 11。图 1 梯形螺纹的牙型2。梯形螺纹在数控车床上的加工方法直进法 螺纹车刀X向间歇进给至牙深处（如图2a）。采用此种方法加工梯形螺纹 时,螺纹车刀的三面都参加切削，导致加工排屑困难，切削力和切削热增加，刀尖磨损严 重。当进刀量过大时，还可能产生“扎刀”和“爆刀”现象。这种方法数控车床可采用 指令G92来实现，但是很显然，这种方法是不可取的。斜进法 螺纹车刀沿牙型角方向斜向间歇进给至牙深处（如图2b）
3、。采用此种方法 加工梯形螺纹时，螺纹车刀始终只有一个侧刃参加切削，从而使排屑比较顺利，刀尖的受 力和受热情况有所改善，在车削中不易引起“扎刀现象。该方法在数控车床上可采用 G76 指令来实现。交错切削法 螺纹车刀沿牙型角方向交错间隙进给至牙深（如图2c）。该方法类同于 斜进法,也可在数控车床上采用 G76 指令来实现.切槽刀粗切槽法 该方法先用切槽刀粗切出螺纹槽（如图2d），再用梯形螺纹车刀加 工螺纹两侧面。这种方法的编程与加工在数控车床上较难实现。表 1-1梯形螺纹各部分名称、代号及计算公式名称代号计算公式牙项间隙aCP1。556121444acOo 250.51大径d、D4d=公称直径，D
4、 =d+a4c中径d、D2 2d =d-0o 5P, D =d2 2 2小径d、D31d =d一2h3, D =d-p31牙高h、H34h =0o 5p+a , H =h3c43牙顶宽f、ff=f =0.366p牙槽底宽w、wW=W =0o 366p-0.536ac图2 梯形螺纹的几种切削方法3. 梯形螺纹测量梯形螺纹的测量分综合测量、三针测量、和单针测量三种。综合测量用螺纹规测量中径的三针测量与单针测量如图3所示，计算如下：图3 梯形螺纹中径的测量M二d+4。864d-1.866P （d表示测量用量针的直径，P表示螺距。）2 D DA= （M+d ） /2（此处d表示工件实际测量外径）00二
5、、梯形螺纹编程实例例 如图4所示梯形螺纹，试用G76指令编写加工程序。1计算梯形螺纹尺寸并查表确定其公差大径 d=36 o -；0。375中径d=d0o 5P=363=33，查表确定其公差，故d=33-o.ii8 ；2 2-0。453牙高 h=0。5P+ a =3.5;3c小径d=d2 h=29,查表确定其公差，故d=29 o -；3 330。537牙顶宽 f=0。366P=2。196牙底宽 W=0.366P-0。536a =2.1960.268=1。928c用3。1mm的测量棒测量中径，则其测量尺寸M=d+4。864d1。866P=32。88，根据2D中径公差确定其公差，则M=32。88-o
6、. ii8 ;-0.4532。编写数控程序O0308；G98 G40 G21;G28 U0 W0；T0202；M03 S400；GOO X37。 0 Z3。 0；G76 P020530 Q50 R-0.08；（设定精加工两次，精加工余量为0。16mm，倒角量等于0. 5倍螺距,牙型角为30，最小切深为0. 05mm。 ）G76 X28。75 Z40.0 P3500 Q600 F6.0；（设定螺纹高为 3。5mm，第一刀切深为 0。 6mm。）G00 X150.0；M05；M30；以上程序在螺纹切削过程中采用沿牙型角方向斜向进刀的方式，如图2b所示。在FANUC0i系统中，有时还可采用如图2c所
7、示交错螺纹切削方式，G76编程如下所示：G76 X28。75 Z40。0 K3500 D600 F6。0 A30。0 P2；K：螺纹牙型高度。D:第一次进给的背吃刀量。A：牙型角度.P2：采用交错螺纹切削.3计算Z向刀具偏置值在梯形螺纹的实际加工中，由于刀尖宽度并不等于槽底宽，因此通过一次G76循环切 削无法正确控制螺纹中径等各项尺寸为此可采用刀具Z向偏置后再次进行G76循环加工 来解决以上问题，为了提高加工效率,最好只进行一次偏置加工，因此必须精确计算Z向 的偏置量，Z向偏置量的计算方法如图5所示，计算如下：设M实测-M理论=2A0 = 6,则AO = 5/211如图5所示，四边形O OCE
8、为平行四边形，则AAOO ABCE，AO=EB0ACEF为等腰1 2 1 2 2三角形，则EF=2EB=2AO。2AO =AO Xtan（ZA00）= tanl5X5/22 1 1 2Z 向偏置量 EF=2AO = 5X tanl5 =0。268 52实际加工时，在一次循环结束后，用三针测量实测M值,计算出刀具Z向偏置量，然 后在刀长补偿或磨耗存贮器中设置Z向刀偏量，再次用G76循环加工就能一次性精确控 制中径等螺纹参数值。图5 Z向刀具偏置值的计算三、结论 通过以上的实例分析我们可以得出结论，要想在数控机床上方便地加工出梯形螺纹, 关键是做好如下几点：1. 合理选择梯形螺纹的加工指令,通常选
9、G76指令。2. 准确设定G76指令的参数值，这些值通常通过对梯形螺纹的分析计算获得。3. 根据初步测量得出的中径值，精确计算出Z向刀具偏置值，从而准确控制梯形螺纹 的中径值。车螺纹简介 将工件表面车削成螺纹的方法称为车螺纹.螺纹按牙型分有三角螺纹、梯形螺纹、方 牙螺纹等（图1）。其中普通公制三角螺纹应用最广。图1 螺纹的种类1。 普通三角螺纹的基本牙型 普通三角螺纹的基本牙型如图2所示，各基本尺寸的名称如下：图2 普通三角螺纹基本牙型D内螺纹大径（公称直径）；d-外螺纹大径（公称直径）；D2 内螺纹中径；d2外螺纹中径；D1 内螺纹小径；d1外螺纹小径；P螺距；H-原始三角形高度。决定螺纹的
10、基本要素有三个:牙型角a 螺纹轴向剖面内螺纹两侧面的夹角。公制螺纹a=60o，英制螺纹a=55o。螺距P它是沿轴线方向上相邻两牙间对应点的距离。螺纹中径D2 （d2） 它是平螺纹理论高度H的一个假想圆柱体的直径.在中径处的螺 纹牙厚和槽宽相等。只有内外螺纹中径都一致时，两者才能很好地配合。2. 车削外螺纹的方法与步骤（1）准备工作1）安装螺纹车刀时，车刀的刀尖角等于螺纹牙型角a=60o，其前角Y。=0。才能保证 工件螺纹的牙型角，否则牙型角将产生误差.只有粗加工时或螺纹精度要求不高时,其前 角可取Y o=5o20o。安装螺纹车刀时刀尖对准工件中心，并用样板对刀，以保证刀尖角 的角平分线与工件的
11、轴线相垂直，车出的牙型角才不会偏斜。如图3所示.图3 螺纹车刀几何角度与用样板对刀2）按螺纹规格车螺纹外圆，并按所需长度刻出螺纹长度终止线。先将螺纹外径车至 尺寸，然后用刀尖在工件上的螺纹终止处刻一条微可见线，以它作为车螺纹的退刀标记。3）根据工件的螺距P,查机床上的标牌，然后调整进给箱上手柄位置及配换挂轮箱 齿轮的齿数以获得所需要的工件螺距。4）确定主轴转速。初学者应将车床主轴转速调到最低速。（2）车螺纹的方法和步骤1）确定车螺纹切削深度的起始位置，将中滑板刻度调到零位，开车，使刀尖轻微接 触工件表面，然后迅速将中滑板刻度调至零位，以便于进刀记数。2）试切第一条螺旋线并检查螺距。将床鞍摇至离
12、工件端面810牙处，横向进刀0.05 左右。开车，合上开合螺母，在工件表面车出一条螺旋线，至螺纹终止线处退出车刀，开 反车把车刀退到工件右端；停车，用钢尺检查螺距是否正确。如图4a所示。3）用刻度盘调整背吃刀量，开车切削，如图4d。螺纹的总背吃刀量ap与螺距的关系 按经验公式ap0。65P,次的背吃刀量约0.1左右.4）车刀将至终点时，应做好退刀停车准备，先快速退出车刀，然后开反车退出刀架.如 图4e。5）再次横向进刀，继续切削至车出正确的牙型如图4f。图4 螺纹切削方法与步骤3。螺纹车削注意事项1）注意和消除拖板的“空行程2）避免“乱扣。当第一条螺旋线车好以后，第二次进刀后车削，刀尖不在原来
13、的 螺旋线（螺旋桩）中，而是偏左或偏右,甚至车在牙顶中间，将螺纹车乱这个现象就叫做 “乱扣预防乱扣的方法是采用倒顺（正反）车法车削。在角左右切削法车削螺纹时小拖板 移动距离不要过大,若车削途中刀具损坏需重新换刀或者无意提起开合螺母时,应注意及 时对刀。3）对刀:对刀前首先要安装好螺纹车刀，然后按下开合螺母,开正车（注意应该是空 走刀）停车，移动中、小拖板使刀尖准确落入原来的螺旋糟中（注意不能移动大拖板），同 时根据所在螺旋槽中的位置重新做中拖板进刀的记号，再将车刀退出，开倒车,将车退 至螺纹头部，再进刀。.。.。，。对刀时一定要注意是正车对刀。4）借刀：借刀就是螺纹车削定深度后,将小拖板向前或
14、向后移动一点距离再进行车 削，借刀时注意小拖板移动距离不能过大，以免将牙槽车宽造成“乱扣”,5）使用两顶针装夹方法车螺纹时，工件卸下后再重新车削时，应该先对刀，后车削 以免“乱扣”6）安全注意事项：（1）车螺纹前先检查好所有手柄是否处于车螺纹位置,防止盲目开车。（2）车螺纹寸要思想集中，动作迅速，反应灵敏;（3）用高速钢车刀车螺纹时，车头转速不能太快，以免刀具磨损；（4）要防止车刀或者是刀架、拖板与卡盘、床尾相撞；（5）旋螺母时，应将车刀退离工件，防止车刀将手划破，不要开车旋紧或者退出螺母；（6）旋转的螺纹不能用手去摸或用棉纱去擦。4. 车外螺纹的质量分析图54操作方法 螺纹中径是靠控制多次进
15、刀的总切深量来保证的。车螺纹时每次切深量要小，而总切深量可 根据计算的螺纹工作牙高（工作牙高=054X工件的螺距，单位为毫米），由中滑板刻度盘大致 控制,并借助于螺纹量规来测量。4操作方法螺纹中径是靠控制多次进刀的总切深量来保证的.车螺纹时每次切深量要小，而总切深量可根 据计算的螺纹工作牙高（工作牙高=054X工件的螺距,单位为毫米），由中滑板刻度盘大致控 制，并借助于螺纹量规来测量。车三角螺纹有三种方法，即直进法、左右切削法和斜向切削法.（1）直进法用中滑板进刀，两刀刃和刀尖同时切削.此法操作方便，车出的牙型清晰,牙形误差小，但车刀受力大散热差，排屑难，刀尖易磨损。适用于加工螺距小于2mm的螺纹，以 及高精度螺纹的精车。（2）左右切削法 左右削法的特点是使车刀只有一个刀刃参加切削，在每次切深进刀的 同时，用小刀架向左、向右移动一小段距离。这样重
