盤類異位非標(biāo)準(zhǔn)梯形內(nèi)螺紋的銑削方法

馬有昂 朱爭明

摘要：梯形螺紋的加工經(jīng)常采用的是車削加工，而對位于非回轉(zhuǎn)中心的梯形螺紋加工就比較困難，需要改用四爪卡盤裝夾或其他較復(fù)雜的裝夾方法，然而對于較大型工件且螺紋需求位于邊緣或者側(cè)面的螺紋則無法采用車削加工，市場上很難買到梯形螺紋絲錐，特別是非標(biāo)的梯形螺紋絲錐，常常需要定做，且成本很高。而采用銑削的方法便可以很容易的解決這類問題。本文全面敘述了內(nèi)梯形螺紋的銑削方法。

關(guān)鍵詞：螺紋循環(huán)指令 G02/G03指令 螺旋線插補(bǔ) 內(nèi)梯形螺紋

0 引言

近年來，隨著制造業(yè)的發(fā)展，各類復(fù)雜零件的加工難題層出不窮，而各種螺紋的加工更是一大典型，常常需要定制專用刀具進(jìn)行加工，造成加工成本增加，或者對工人的技能水平要求很高，本文以梯形內(nèi)螺紋為例，介紹在數(shù)控銑床上的加工方法。

1 螺紋加工分析

螺紋的加工主要分為車削和銑削兩大類：①車削缺點(diǎn)：如圖1由于工件體積較大并且是盤類零件異位螺紋，不是通常的車削回轉(zhuǎn)中心，不便于車床的裝夾，一般需制作專用夾具裝夾，不方便校正，裝夾過于麻煩，在車床加工就比較困難。②銑削優(yōu)點(diǎn)：不受工件形狀、體積、位置限制，能加工各種標(biāo)準(zhǔn)、非標(biāo)準(zhǔn)螺紋。在數(shù)控銑床螺紋加工的各指令中，G02/G03非常適合加工各種非標(biāo)準(zhǔn)或大直徑的各類螺紋，因此在螺紋銑削中廣泛應(yīng)用G02/G03螺旋線插補(bǔ)進(jìn)行銑削，這種銑削方式能夠滿足大部分螺紋種類的加工。

2 加工思路

對于非標(biāo)或直徑較大的螺紋，可利用G02、G03的螺旋線插補(bǔ)進(jìn)行銑削加工，編寫螺旋加工子程序，通過調(diào)用子程序次數(shù)確定加工深度。

3 加工方法

常用的梯形螺紋的銑削方法有G02/G03螺旋線插補(bǔ)、G33螺紋銑削、G63攻螺紋方式、G74左旋攻螺紋循環(huán)、G84攻螺紋循環(huán)，而非標(biāo)準(zhǔn)螺紋或者是直徑較大的螺紋常用G02/G03螺旋線插補(bǔ)進(jìn)行加工。下面就以圖1中Tr30×5為例進(jìn)行分析G02在加工中的使用方法（本文以FANUC系統(tǒng)為例進(jìn)行說明）。本次螺紋采用G02螺旋線插補(bǔ)進(jìn)行銑削，在銑削螺紋時(shí)，確定螺旋線插補(bǔ)半徑的方法為：銑削內(nèi)螺紋時(shí)的插補(bǔ)半徑。

①首先根據(jù)螺紋小徑尺寸加工出螺紋底孔，然后測出其實(shí)際孔徑（見圖2a中①）。②在主軸上裝上螺紋銑刀，使主軸與螺紋孔中心重合，然后啟動主軸旋轉(zhuǎn)（見圖2a中②）。③在手動方式下使主軸下降，下降到一定位置后沿X軸（或Y軸）慢慢移動（見圖2a中③、④）。④當(dāng)?shù)都庠诳妆谏锨谐邢鞯逗酆笸Ｖ挂苿?，記下其移動量a（見圖2b

中⑤）。⑤沿X軸（或Y軸）

反向移動后，使主軸上

升（見圖2b中⑥、⑦）。⑥

計(jì)算插補(bǔ)半徑：R=a+0.5P（梯形螺紋是0.5P普通螺紋是0.65P）。

4 刀具制作：

根據(jù)螺紋標(biāo)記計(jì)算螺紋

參數(shù)

例如：Tr30×5

牙形角 a=30°

螺距 P=5

中徑 D2=d-0.5p=30-2.5=27.5

小徑 D1=d-p=25

大徑 D4=d+2ac=30.5

牙頂高 Z=0.25p=1.25

牙高 H4=H1+ac=0.5p+ac=2.75

牙頂間隙ac=R2max=0.25（查機(jī)械手冊得1.5～5螺距時(shí)ac=0.25，6～12螺距時(shí)ac=0.5，14～44螺距時(shí)ac=1）

牙頂寬 f=0.366p=1.83

牙槽底寬W=0.366p-0.536ac=1.696

根據(jù)所要加工的螺紋畫出牙形，用線切割割出刀片外形，割好后將刀片在砂輪上磨出后角防止干涉（如圖3），

根據(jù)螺紋加工深度車出刀桿割出方形槽用于放置刀片，在另一側(cè)打孔攻螺紋放置頂緊螺栓如圖4、圖5。

■

圖4 圖5

5 指令格式

G17 G02 /G03 X__ Y__ I__ J__ / R__ Z__ F__；

G18 G02 /G03 X__ Z__ I__ K__ / R__ Y__ F__；

G19 G02 /G03 Y__ Z__ J__ K__ / R__ X__ F__；

指令說明：螺旋插補(bǔ)是水平圓弧運(yùn)動與垂直直線運(yùn)動同步進(jìn)行的運(yùn)動，圓弧運(yùn)動在工作面指定的軸上進(jìn)行，如果工作臺的表面是G17，那么圓弧插補(bǔ)在X、Y軸上執(zhí)行，此時(shí)直線運(yùn)動在Z軸上執(zhí)行。即在X、Y軸上進(jìn)行圓弧插補(bǔ)的同時(shí)，在Z軸上進(jìn)行直線插補(bǔ)。指令中的F用來指定刀具沿圓弧的進(jìn)給速度。沿另一軸的切削速度f=F×直線軸的長度/圓弧的長度，為X、Y、Z三軸合成的速度。螺旋線插補(bǔ)只能對圓弧進(jìn)行刀具半徑補(bǔ)償，在指定螺旋線插補(bǔ)的程序段中不能指定刀具半徑與長度補(bǔ)償。

6 加工程序

例：用螺紋銑刀加工Tr30×5的內(nèi)螺紋，螺紋孔深度為30通孔，假如a=0.3mm，則R=0.3+0.5×5=2.8。

編寫的程序?yàn)椋?/p>

主程序：

O0001； 主程序名

T1 M6； 換上螺紋銑刀

G54 G00 G43 H1 Z100；刀具快速移動到Z100處

（在Z方向調(diào)入了刀具長度補(bǔ)償）

M03 S200； 主軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速200r/min

（注意刀具以及工件的材質(zhì)確定轉(zhuǎn)速）

M8； 切削液開

X2.8 Y0； 刀具快速定位（X2.8也可分刀進(jìn)給）

Z5； Z軸下降（一般為加工螺紋面一個(gè)螺

距高）

M98 P80002；調(diào)用O0002子程序8次（從Z+5到Z-35）

G90 G00 X0 Y0； 快速返回到孔中心

Z100； 返回到Z100

M5； 主軸停止

M9； 切削液關(guān)

M30； 程序結(jié)束并返回到參考點(diǎn)

子程序：

O0002； 子程序名

G91 G02 I﹣2.8 Z﹣5 F50；螺旋線插補(bǔ)加工內(nèi)螺紋

（I要與O0001中X數(shù)值保持一致）

M99； 子程序結(jié)束，返回到主程序

■

圖7

7 注意事項(xiàng)

①注意刀桿的長度，過長影響加工強(qiáng)度，過短容易碰到工件表面發(fā)生撞刀。②注意刀片的后角刃磨，在保證不干涉的情況下，盡可能的增大，增加刀具切削強(qiáng)度。③刀片的光潔度，刀片放入刀桿后用頂緊螺栓鎖緊，一般刀片常選用4mm厚白鋼刀片割成型，由于白鋼刀片光潔度比較高，常常在銑削過程中頂緊螺栓鎖不緊刀片，在反方向力的作用下刀片向后收縮，導(dǎo)致螺紋的尺寸偏?。ń鉀Q方法：刀片與頂緊螺栓接觸點(diǎn)用粗砂輪磨一下，增大摩擦力）。

8 總結(jié)

本文詳細(xì)的敘述了對于梯形內(nèi)螺紋利用G02螺旋線插補(bǔ)進(jìn)行銑削加工的方法，同樣對于非標(biāo)或大直徑各類螺紋、油缸、活塞上的密封溝槽也可用G02、G03圓弧插補(bǔ)進(jìn)行類似方法加工。

參考文獻(xiàn)：

[1]王榮興主編.加工中心培訓(xùn)教程[M].北京.機(jī)械工業(yè)出版社.

[2]沈建峰，虞俊主編.數(shù)控銑工加工中心操作工（高級）[M].北京.機(jī)械工業(yè)出版社.

[3]鄖建國.一種新型階梯銑削方法的研究與實(shí)踐[J].韶關(guān)學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2002（06）.

作者簡介：

馬有昂，男，一級實(shí)習(xí)指導(dǎo)教師，馬鞍山技師學(xué)院、職業(yè)技術(shù)學(xué)院技能大師，馬鞍山市首席技師，高級技師，2010年安徽省五一勞動

獎(jiǎng)?wù)芦@得者。主要致力于研究數(shù)控加工難題、培養(yǎng)學(xué)生參加各類競賽；

朱爭明，男，馬鞍山市雙益機(jī)械制造有限公司制造部總計(jì)劃員，主要研究：企業(yè)加工難點(diǎn)尋求解決方法。