淺談常規(guī)刀具加工異形角度螺紋的方法

程沛秀

摘要：本文以在普通型數(shù)控車床上加工異形角度螺紋為例，闡述使用常規(guī)刀具在華中數(shù)控世紀星HNC-22T系統(tǒng)中加工異形角度螺紋的方法。本文核心在于將加工異形角度螺紋加工所需的專用刀具改為常規(guī)刀具，以60°梯形螺紋加工為例，編制通用程序，加工類似的非標螺紋，加工效率高。

關鍵詞：異形角度螺紋;加工工藝;變量關系;宏程序

0 ?引言

在機械產品中，螺紋的運用非常廣泛，但隨著機械結構功能的不斷改進，對零件的結構也提出了很高的要求。異形表面螺紋主要包括45°梯形螺紋、變導程螺紋、鋸齒形螺紋、滾珠絲桿、變導程滾珠絲桿和圓弧表面螺紋等，此類螺紋加工難度較大，存在加工效率低、加工精度低、勞動強度大等現(xiàn)象，且經常出現(xiàn)廢品，加工方法不利于推廣應用。異形角度螺紋在一些行業(yè)中有特殊的應用范圍和特別的技術參數(shù)要求，常見的有60°梯形螺紋。本文是在經濟型數(shù)控車床上利用常規(guī)數(shù)控刀具，通過采用宏程序的編程方法和加工工藝來加工梯形螺紋，分析介紹宏程序編程加工方法的方便、靈活、快捷等特點及工藝優(yōu)越性，避免螺紋加工中的扎刀、螺紋變形、加工困難等現(xiàn)象。

1 ?異形角度螺紋

使用CAD/CAM進行45°梯形螺紋的自動編程，所編程序是逐點計算加工路徑，程序篇幅太長，占用內存大，會出現(xiàn)普通數(shù)控機床內存不足，且加工時機床運行時間太長，不能靈活調整。采用機床原有的G代碼加工，如G76、G82，由于分別是采用斜進法和直進法，到最后部分，刀具總的接觸面積大，就會造成扎刀或者震動，影響螺紋的加工質量和加工速度[1]。

利用螺紋角度函數(shù)關系式進行宏程序編制，改變宏程序的關系式來改變進刀加工的參數(shù)變化，從而實現(xiàn)快速編程和快捷加工[2]。為突破異形角度螺紋加工的技術難點，文中編寫了一個適合于各種角度螺紋加工的宏程序，通過宏程序解決了該加工難點。本文就以加工單頭60°梯形螺紋，如圖1所示，闡述使用常規(guī)刀具在經濟型數(shù)控車床華中數(shù)控世紀星HNC-22T系統(tǒng)中加工60°梯形螺紋的方法，并以此推及其它任意角度的非標梯形螺紋的加工方法。

2 ?加工工藝分析

2.1 圖紙解讀

圖1中的螺紋軸零件上存在異形角度螺紋，加工的重點和難點就是60°梯形螺紋，該異形角度螺紋的螺距為10mm，牙頂寬為2.7m，牙底寬為3.5mm，牙高為3mm。該異形角度螺紋為非標梯形螺紋，選用常規(guī)螺紋加工指令無法完成加工，也沒有此類成型刀具可以選用。

2.2 加工刀具選擇

本文選擇常規(guī)數(shù)控刀具35°外圓右偏刀或35°對稱刀，如圖2所示。作為加工螺紋的刀具，但必須保證加工螺紋的刀具在車削中與工件不存在干涉。這兩種刀具均為數(shù)控車削加工中的常規(guī)刀具。

2.3 加工方法

常見的螺紋加工方法有直進法、斜進法、車直槽法、車階梯槽法、左右車削法、分層切削法等。對于大螺距（P≥7）梯形螺紋，大多使用分層切削法、車階梯槽法、車直槽法、左右車削法等幾種方法進行加工，其中分層切削法使用較廣，是企業(yè)中應用最廣泛應用的一種切削方法，具有其獨特的優(yōu)勢[3]。

本文中的螺紋采用35°外圓右偏刀或35°對稱刀進行中刀加工，采用“一層多刀”分層切削法，如圖3所示，從槽寬和槽深兩個方向分層加工，即從X方向分多層和Z方向分多段的多次加工方式完成螺紋加工。X方向以螺紋的總切深作為轉移條件，實現(xiàn)螺紋深度方向的分層加工。加工完一層螺紋槽，切深方向進刀一層，直至達到螺紋總切深。Z方向以同一切深層上整個切削槽寬為轉移條件，實現(xiàn)同一切深層的螺紋槽加工。Z方向移動到不同的螺紋槽起刀點，通過宏程序在同一切深層進行計算，得到該層的螺紋槽寬，然后再進行多次進刀切削，直至達到螺紋總槽寬。如在加工的最后出現(xiàn)進刀總寬度大于本層槽寬，則直接取槽寬為進刀寬度。通過X方向分多層和Z方向分多段的兩個循環(huán)，實現(xiàn)異形角度螺紋的加工。異形角度螺紋程序編制時，先利用梯形螺紋的函數(shù)關系表達Z坐標與螺紋深度的關系，然后再用G32指令進行程序編制，以螺紋刀尖R的中心軌跡進行編程，編程的關鍵在于找準每次Z向下刀點。異形角度螺紋加工時，在起刀點位置和結束點位置應該給予螺紋升速及降速的距離，在螺紋切削進刀端與退刀端須考慮螺紋升速與降速段。利用宏變量，各分層參數(shù)可自由指定和快速調整，配以宏循環(huán)指令可以很方便實現(xiàn)大螺距異形角度螺紋的加工[4]。

從圖3可以看出，切深進刀每層進刀深度為0.5mm，總切深3mm需要六次進刀完成。同一切深層z向每次進刀為0.4mm，直至切削該層槽寬。螺紋槽兩側預留0.2mm余量進行精加工，螺紋槽底預留0.1mm余量進行精加工，以此保證螺紋槽兩側及槽底的表面粗糙度。

3 ?加工程序編寫

本程序采用的是通用35°外圓左向橫柄車刀（刃長16，主偏角93度，刀尖半徑R0.4）進行編程，此程序的優(yōu)點是通用性強，當異性角度螺紋的角度改變時，只需要在程序中改變牙形角的長度距離參數(shù)即可。

3.1 加工參數(shù)變量及計算關系

加工螺紋兩側參數(shù)變量及計算關系如表1所示。

精加工螺紋底徑加工參數(shù)變量及計算關系如表2所示。

3.2 加工程序

在加工60°梯形螺紋時，由于梯形螺紋螺距較大，所以加工時主軸轉速不宜過高（一般主軸轉速取S200～S250轉/分）。另外，加工過程中要保證切削液充足，并要注意精加工刀具與粗加工刀具Z向對刀一定要在工件毛坯的同一端面，避免發(fā)生亂牙現(xiàn)象。（圖4）

4 ?結束語

本文在經濟型數(shù)控車床上使用數(shù)控加工通用的35°外圓右偏刀或35°對稱刀來加工60°梯形螺紋，突破此種異形角度螺紋加工的技術難點，通過采用“一層多刀”分層切削法實現(xiàn)了異形角度螺紋的加工。文中利用螺紋角度函數(shù)關系式進行宏程序編制，通過改變宏程序的關系式來改變進刀加工的參數(shù)變化，從而實現(xiàn)快速編程和快捷加工。編制了通用程序，運用宏程序分層加工梯形螺紋，這種易懂、易掌握的異形角度螺紋方法，加工效率高，在實踐教學和生產中取得較好的加工效果。對于類似的非標螺紋加工，具備一定借鑒意義。

參考文獻：

[1]朱建軍.大螺距梯形螺紋數(shù)控車加工研究.[J].機械研究與應用，2017，01：147-149.

[2]姚文才.異形角度螺紋的加工[J].山東工業(yè)技術，2015，04：27-28.

[3]康徐紅.大螺距異形內螺紋高效加工的研究與時間[J].煤礦機械，2015，04：162-164.

[4]徐冰川.淺談異形螺紋的編程與加工[J].科技信息，2012，24：336-337.