巧用宏程序加工偏梯形螺紋

趙 翔

（淮海技師學(xué)院，江蘇 宿遷 223800）

隨著偏梯形螺紋的開發(fā)應(yīng)用，其生產(chǎn)效率低下一直是制約著偏梯形螺紋廣泛應(yīng)用的門檻。在傳統(tǒng)的機(jī)械加工中，偏梯形螺紋一直采用普通設(shè)備加工，因采用成型刀具會(huì)使刀具與工件接觸面積增大,受到刀具角度和進(jìn)刀方式的影響,加工難度較大，非常難以保證其尺寸精度、表面精度和產(chǎn)能。這時(shí)可以通過數(shù)控系統(tǒng)提供的宏程序功能，用車削的方法就能夠快速的加工出來,而且程序編寫簡(jiǎn)單，加工效率和質(zhì)量有了很大的提高。

1 實(shí)例分析

如圖1所示，該零件為油氣井中壓裂泵泵閥上使用的密封螺紋，采用 0°承載角、45°導(dǎo)向角，導(dǎo)程為 5mm、90°臺(tái)肩密封，其牙型表面要求光滑圓潤(rùn)。該零件是在直徑為36mm的外輪廓上加工的偏梯形螺紋，材料為42CrMo，熱處理調(diào)質(zhì)為HB241-286。

圖1 壓裂泵泵閥密封螺紋

在常見的異形螺紋牙型中，雙曲線、橢圓、正弦曲線螺紋因其牙型具有很好的對(duì)中性，可以在加工中心上利用分度頭和成型銑刀進(jìn)行銑削加工；通過圖1我們可以看到偏梯形螺紋的牙型沒有對(duì)中性，那么偏梯形螺紋則必須在車床上進(jìn)行車削加工。而車床上常用的螺紋車削方法有：①直進(jìn)法車螺紋；②斜進(jìn)法車螺紋；③左右進(jìn)刀法。因?yàn)槠菪温菁y沒有對(duì)中性，那么就不可以采用左右進(jìn)刀法進(jìn)行車削，只能夠采用成型刀具使用直進(jìn)法或斜進(jìn)法加工偏梯形螺紋。在加工時(shí)由于刀具與工件之間的接觸面積大，容易產(chǎn)生振刀現(xiàn)象，破壞了表面的光潔度，使尺寸精度降低，產(chǎn)品的優(yōu)良率受到了制約；由于每次的進(jìn)刀量不能夠太大，使單件加工時(shí)間過長(zhǎng)，限制了產(chǎn)品的生產(chǎn)數(shù)量，在使用普通車床加工時(shí)尤為明顯?，F(xiàn)采用數(shù)控車床進(jìn)行加工，可以把偏梯形螺紋的牙型看成是由多條螺旋線擬合而成的，在加工中使刀具偏移走不同螺旋線的方式最終產(chǎn)生偏梯形螺紋的輪廓形狀和尺寸要求。但是由于數(shù)控系統(tǒng)只提供直進(jìn)法車螺紋加工指令，這時(shí)就必須要計(jì)算出每條螺旋線的起點(diǎn)和終點(diǎn)坐標(biāo)，導(dǎo)程越大則計(jì)算的數(shù)據(jù)就越多，這種靠人工的計(jì)算方式復(fù)雜、容易出錯(cuò)，程序檢索難度大，在單件小批量生產(chǎn)中難以滿足使用要求。這時(shí)我們可以找出其計(jì)算規(guī)律，利用數(shù)控系統(tǒng)提供的宏程序功能編寫出數(shù)控加工程序。

2 問題解決方案

2．1 偏梯形螺紋的加工工藝分析

1）裝夾分析：用三爪自定心卡盤和頂尖采用一夾一頂?shù)姆椒ㄑb夾。

2）刀具分析：假設(shè)零件外輪廓和退刀槽已經(jīng)完成加工，因螺紋的單邊深度為2mm，導(dǎo)向角為45°，則可選擇螺紋加工刀具為35°的左偏菱形數(shù)控車刀。粗加工刀具的刀尖圓弧半徑選擇為0.8mm，刀具材料選擇為YT5，保證刀具有充足的徑向切削力和強(qiáng)度；精加工刀具的刀尖圓弧半徑選擇為0.2mm，刀具材料選擇為YT15，保證刀具的鋒利使輪廓加工后的表面粗糙度和尺寸精度滿足要求。

3）偏梯形螺紋的加工軌跡分析

由于偏梯形螺紋牙型呈周期性變化，所以我們可以選擇一個(gè)周期進(jìn)行編程。如圖1可知，偏梯形螺紋的牙型可由45°導(dǎo)向角、牙底直線和0°承載角三個(gè)部分組成，所以我們選擇偏梯形螺紋牙型加工的開始點(diǎn)為45°導(dǎo)向角的起點(diǎn)，結(jié)束點(diǎn)為0°承載角的終點(diǎn)。加工時(shí)可使用后置刀架正偏刀正裝或使用前置刀架正偏刀反裝，工件從主軸端看逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，走刀路線為從左向右加工。

2．2 編程思路

利用數(shù)控系統(tǒng)的宏程序功能，把偏梯形螺紋牙型看成是由多條微小直線段組成，再計(jì)算出各微小直線段之間的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)，通過這些點(diǎn)用螺紋加工指令加工出各條螺旋線，那么多條螺旋線最終形成的螺旋面即為完成加工后的偏梯形螺紋牙型。

在編程時(shí)，為滿足粗加工和精加工的要求，根據(jù)刀具材料和刀尖圓弧半徑的選用及螺紋牙型表面光潔度的要求，在編程中粗加工的變化量設(shè)置為0.25mm，精加工的變化量設(shè)置為0.1mm；粗加工后的余量設(shè)置為0.25mm。

2．3 編寫數(shù)控加工程序(FANUC數(shù)控車床)

3 總結(jié)

隨著零件表面結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度的增加，手工編程的難度也越來越大，致使自動(dòng)編程基本上取代了手工編程。但由于使用專業(yè)編程軟件（如CAXA、MasterCAM等）自動(dòng)生成的加工程序占用字節(jié)較多，程序檢索困難，加工參數(shù)不好修改，精度控制不方便等原因使手工編程的難點(diǎn)、亮點(diǎn)并未被完全取代。而宏程序編寫的特殊曲線加工程序結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，指令數(shù)少，對(duì)內(nèi)存空間占用小，參數(shù)修改方便，只需要在程序中修改變量值就可以改變加工精度和同類產(chǎn)品，具有很大的優(yōu)越性。在本文中的宏程序應(yīng)用方案有效地解決了加工特殊曲面螺紋等問題，減輕了操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了加工效率并保證加工后零件的質(zhì)量。

［1］韓鴻鸞．?dāng)?shù)控車工(技師、高級(jí)技師)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2010．

［2］高級(jí)技工學(xué)校機(jī)械類教材編審委員會(huì),高級(jí)車工技能訓(xùn)練[M]．北京：中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社,2001．

［3］程途遠(yuǎn),等．巧用宏程序?qū)μ厥饴菁y數(shù)控加工[J]．機(jī)電工程技術(shù),2008(7)．