李雅昔

（ 商洛職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電工程學(xué)院，陜西 商洛 726000 ）

0 引言

螺紋具有連接、緊固及調(diào)節(jié)功能，也可用以傳遞動(dòng)力，廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械結(jié)構(gòu)。在螺紋加工方法中，車(chē)削加工仍占據(jù)著較大比例。與普通車(chē)床相比，使用數(shù)控車(chē)床加工螺紋，其加工精度、生產(chǎn)效率更高，本文以車(chē)削加工高質(zhì)量螺紋為例，探討工藝實(shí)施中應(yīng)注意的問(wèn)題。

1 計(jì)算方法

使用數(shù)控車(chē)床加工普通螺紋需確定的相關(guān)尺寸有：加工外螺紋前的光桿尺寸、加工內(nèi)螺紋前的底孔尺寸等[1]。其計(jì)算方法如下：

1）加工外螺紋前的光桿直徑

車(chē)削外螺紋時(shí)，若工件為塑性材質(zhì)，車(chē)削過(guò)程中受車(chē)刀的擠壓，致使螺紋直徑尺寸脹大。因此，光桿直徑應(yīng)略小于螺紋公稱直徑，通常?。汗鈼U直徑=螺紋公稱直徑-（0.1~0.13）P，其中P為螺紋螺距。

2）加工內(nèi)螺紋前的底孔直徑

車(chē)削內(nèi)螺紋時(shí)，同樣由于底孔在車(chē)削過(guò)程中受到車(chē)刀的擠壓，致使底孔直徑縮小，因此，底孔直徑應(yīng)略大于螺紋內(nèi)徑，通常?。?/p>

塑性材料：底孔直徑=公稱直徑-P

脆性材料：底孔直徑=公稱直徑-（1.05~ 1.1）P

3）螺紋切削起始位置

為避免出現(xiàn)螺紋“亂扣”現(xiàn)象[2]，在同一螺紋的切削過(guò)程中，螺紋切削起點(diǎn)Z坐標(biāo)應(yīng)設(shè)為固定值，同時(shí)Z坐標(biāo)的設(shè)定還應(yīng)考慮引入距離。螺紋切削起點(diǎn)X坐標(biāo)應(yīng)大于螺紋公稱直徑。

單線螺紋：螺紋切削一般為分層切削，為確保刀具每次分層切削時(shí)能切削到同一條螺紋上，需保證每次螺紋切削起點(diǎn)的Z坐標(biāo)為同一坐標(biāo)值。

多線螺紋：FANUC系統(tǒng)一般采用軸向分線法，通過(guò)改變螺紋切削起點(diǎn)的Z坐標(biāo)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在加工第二條螺紋時(shí)，需將第一條螺紋切削起點(diǎn)的Z坐標(biāo)向右偏移一個(gè)螺距，在加工第三條螺紋時(shí)，需將第二條螺紋切削起點(diǎn)的Z坐標(biāo)向右偏移一個(gè)螺距，以此類(lèi)推。

華中系統(tǒng)則采用圓周分度分線法，即保持各條螺紋切削起點(diǎn)的Z坐標(biāo)不變，改變螺紋切削起點(diǎn)在圓周的位置。雙線螺紋圓周方向每隔180 °加工一條螺紋線，三線螺紋圓周方向每隔120 °加工一條螺紋線，以此類(lèi)推。

4）螺紋切削最終進(jìn)刀位置

螺紋刀在X方向的最終進(jìn)刀位置取決于螺紋內(nèi)徑，通常通過(guò)螺紋內(nèi)徑=螺紋外徑-1.3P來(lái)計(jì)算，也可通過(guò)螺紋分刀表來(lái)確定。

5）引入引出距離

由于伺服系統(tǒng)具有滯后性，在加工螺紋時(shí)，螺紋切削起始位置會(huì)出現(xiàn)“超前”現(xiàn)象，而螺紋切削終了位置則出現(xiàn)“滯后”現(xiàn)象[3]，導(dǎo)致螺紋兩端的螺距與加工要求不符。因此，在螺紋切削起始位置應(yīng)考慮刀具的引入距離δ1，在螺紋切削終了位置應(yīng)考慮刀具的引出距離δ2。通常，取δ1=1.5P，δ2=P，也可按經(jīng)驗(yàn)值：δ1為2 mm~5 mm，δ2為δ1的一半。具有退刀槽結(jié)構(gòu)的螺紋，δ2一般可取退刀槽寬度的一半。

2 主軸轉(zhuǎn)速

進(jìn)行螺紋切削時(shí)，切削力較大，轉(zhuǎn)速不易過(guò)高，大多經(jīng)濟(jì)數(shù)控車(chē)床車(chē)削螺紋的主軸轉(zhuǎn)速依據(jù)n<1 200/P-K來(lái)確定[4]，其中：K為保險(xiǎn)系數(shù)，一般取80。同時(shí)，為保證螺距精度，需保證主軸轉(zhuǎn)速恒定，故不可采用G96恒線速度指令。

3 刀具安裝

螺紋刀的刀尖應(yīng)與車(chē)床主軸軸線等高。若螺紋刀安裝過(guò)高，切削到一定深度時(shí)，刀具的后刀面頂住工件，摩擦力增大，可造成工件彎曲，甚至出現(xiàn)“扎刀”現(xiàn)象；若螺紋刀安裝過(guò)低，則不利于切屑的排出。

螺紋刀刀尖角的對(duì)稱中心線應(yīng)與工件軸線垂直，確保螺紋牙型正確。安裝時(shí)，可借助對(duì)刀樣板進(jìn)行校正。

螺紋刀刀頭伸出長(zhǎng)度不宜過(guò)長(zhǎng)，一般為刀桿厚度的1.5倍左右，若刀頭伸出長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)，加工過(guò)程中因刀桿的顫動(dòng)或可導(dǎo)致螺紋表面粗糙度較差。

4 進(jìn)刀方式

螺紋切削的進(jìn)刀方式如圖1所示，分別為：直進(jìn)法、斜進(jìn)法和左右切削法[5]。以華中世紀(jì)星HNC-21T數(shù)控車(chē)削系統(tǒng)為例，提供的螺紋加工指令主要有G32、G82和G76。

圖1 螺紋切削的進(jìn)刀方式

1）直進(jìn)法

螺紋刀沿X軸方向（橫向）間歇進(jìn)給至牙深處。在切削過(guò)程中，由于螺紋刀的兩個(gè)切削刃始終參與切削，導(dǎo)致切削力較大，排屑困難，散熱條件差，車(chē)刀易磨損。當(dāng)進(jìn)刀量過(guò)大時(shí)，還可產(chǎn)生“扎刀”現(xiàn)象，甚至折斷刀具。因此，僅在刀具材料質(zhì)量較好且螺距較小（P≤3）的情況下，采用直進(jìn)法（G32或G82指令）進(jìn)行加工。

2）斜進(jìn)法

螺紋刀沿牙型角方向斜向間歇進(jìn)給至牙深處。此時(shí)，螺紋刀始終只有一個(gè)側(cè)刃參與切削，排屑較為順利，但刀具受力不均，導(dǎo)致主軸轉(zhuǎn)速無(wú)法提高，工件易產(chǎn)生顫動(dòng)，尤其在進(jìn)行最后一次切削時(shí)吃刀量大，易產(chǎn)生毛刺。因此，斜進(jìn)法適用于加工螺紋精度較低的工件，若加工的螺紋精度要求較高，在確保粗精車(chē)螺紋切削起始位置一致的條件下，可用G76先行粗車(chē)，再用G32或G82完成精車(chē)，若粗精車(chē)螺紋切削起始位置不同，易產(chǎn)生“亂扣”現(xiàn)象。

3）左右切削法

螺紋分層切削過(guò)程中，當(dāng)每層螺紋切削行程終了，下一層螺紋切削的螺紋刀不但要在X軸方向進(jìn)給，還要沿Z軸方向的左右兩側(cè)微量“借刀”，這種進(jìn)刀方式可提高牙型兩側(cè)的表面質(zhì)量，由于數(shù)值計(jì)算量較大，常借助宏程序完成。

5 結(jié)語(yǔ)

螺紋加工時(shí)，只有通過(guò)正確的尺寸計(jì)算、刀具安裝以及合理選取引入引出距離、確定適宜的主軸轉(zhuǎn)速，根據(jù)工件材質(zhì)、螺紋螺距與螺紋的精度要求等因素選擇進(jìn)刀方式，才能確保螺紋的加工質(zhì)量。