螺纹加工精度

2024-09-16

螺纹加工精度（共8篇）

螺纹加工精度篇1

螺纹应用非常广泛, 用于传动、用于联接……带螺纹制件也是数控车床加工中很常见的内容, 而螺纹加工精度的保证就成了相当重要的一环。切削用量的选用、刀具参数的选择、冷却液是否合适、工艺安排是否合理等等都是影响螺纹精度的关键因素。现从以下几个方面来说明如何提高数控车床螺纹加工精度。

1 螺纹刀的选择与装夹

切削螺纹常用刀具材料为高速钢、硬质合金。高速钢材料碳化物晶粒细, 刃磨性好, 能形成锋利的刃口, 常用于精车螺纹, 尤其是精车较大导程螺纹, 这主要是因为精车时切削力小, 能通过合理选用切削液, 降低表面粗糙度。相反, 硬质合金刀具由于晶粒较粗, 刃磨时不易形成锋利刃口, 通常用于高速车削小螺距螺纹。在此以硬质合金刀具车削小螺距螺纹为例, 说明螺纹加工中需注意的问题。螺纹刀装夹得正确与否是保证螺纹加工合格与否的第一步。主要注意以下几个方面: (1) 位置正:保证螺纹车刀位置装正, 刀尖的角平分线应与工件轴线垂直; (2) 伸勿长:螺纹车刀安装时刀杆伸出长度应尽量短, 以防因伸出过长导致刀杆刚性不够, 切削时产生振动; (3) 高合适:为了保证螺纹车削时牙型角度正确且使切削轻松正常进行, 螺纹刀尖高度必须合适, 过高或过低都会出现“扎刀”现象。刀尖过高, 进刀至一定背吃刀量时, 后刀面顶住工件, 增大摩擦力, 造成“扎刀”;刀尖过低, 则切屑不易排出, 从而把工件顶起, 出现“扎刀”现象。刀尖正确的位置是比工件中心高0.1mm~0.3mm。

2 使螺纹刀保持锋利

保持刀具锋利, 减小刀具与工件之间的摩擦, 降低切削力, 减少切削变形, 可提高零件表面的光洁度。

3 螺纹刀具角度 (几何参数)

常用的螺纹为三角形螺纹, 如车削M30×1.5-6h螺纹为例, 该螺纹为细牙三角形外螺纹, 加工时选用硬质合金外螺纹车刀。因为数控车床加工螺纹时切削速度比普通车床快很多, 加工时实际牙型角会变大, 因此刀具刃磨时通常让刀尖角略小于600, 一般磨成59.50。另外, 为了加强刀具主切削刃的强度, 刀具的两个切削刃上应磨出倒棱, 倒棱宽度为0.2mm~0.4mm, 倒棱角度3°~5°。为了保证加工好的螺纹表面精度, 螺纹车刀前、后刀面的表面粗糙度也必须很小。

4 切削用量的选用

(1) 切削速度选择。

常用的加工材料为中碳钢, 硬质合金刀具对中碳钢材料进行外圆切削时, 当切削深度αp=2~6mm, 进给量f=0.3~0.6mm/r, 切削速度可达70~90m/min, 经切削速度换算 (按车削φ30的外圆算) 后主轴转速可达743~955r/min, 切削螺纹时切削速度略低于此即可。车图示螺纹M30×1.5-6h, 主轴转速可选600~800r/min, 在机床工艺系统允许的条件下, 速度越高越好, 速度高时靠挤压加工螺纹, 使表面光滑 (但易产生内应力) , 螺纹的公称直径越小, 切削速度越大。

平时教学中, 因为考虑到高转速切削螺纹时走刀速度快, 从安全角度考虑, 常选用400r/min左右的转速;后按理论值计算, 经提速尝试, 螺纹的光洁度大大提高。

(2) 切削深度选择。

当螺纹切至一定深度时, 两条主切削刃同时参与切削, 为防止扎刀现象, 螺纹切削时的切削深度按递减规律选择。

5 切削液的选用

冷却液的作用有:冷却、润滑、清洗、防锈。螺纹切削时, 充分使用冷却液, 一方面可降低切削时产生的热量, 减少由于温度升高引起的加工误差;另一方面能在金属表面形成薄膜, 减少刀具与工件之间的摩擦;另外还可以及时冲走切屑, 减少刀具磨损, 从而降低工件表面粗糙度值。

当螺纹精度要求不是很高时, 使用水基切削液 (乳化液、微乳液等) 就可以达到要求;当精度要求较高时, 最好使用油基切削液 (如煤油、植物油等) 。平时常用的切削液是水基切削液, 必要时可在加工螺纹过程中使用油枪等进行手工浇油润滑, 尽量使螺纹精度满足要求。

6 加工工艺安排

加工工艺的合理性也是影响螺纹精度的关键因素。右端M30×1.5-6h螺纹的加工, 可以安排在R 2 9圆弧之后, 即加工完R29圆弧, 再切槽, 再车螺纹;也可以安排在R29圆弧之前, 即切槽车螺纹之后, 再车R29圆弧。但我们稍加分析一下便可发现, 当我们加工完R29圆弧, 再车削螺纹时, 工件的刚性要比圆弧加工之前大大减小, 这可能引起螺纹车削过程中的振动, 影响螺纹加工精度。

7 指令的合理选用及加工程序的合理编制

F A N U C系统中螺纹的加工常用指令有三个:G32、G92、G76。其中G32是单步螺纹切削指令, 编辑程序繁琐, 一般只在学生实习初期使用, 不适合用于零件的加工。G92是螺纹切削循环, 刀具走刀轨迹为矩形, 采用直进式进刀, 两条切削刃同时工作, 切削力较大, 加工时两条切削刃同时磨损, 但螺纹牙形角的精度较高, 一般用于小螺距螺纹。G76螺纹切削循环指令是斜进式进刀, 单侧刃参与切削, 刀具负载较小, 排屑容易, 但该刃易磨损, 造成牙形精度有误差。一般适用于大螺距螺纹的加工。

通常为了提高螺纹的加工精度, 我们可以准备两把螺纹车刀, 采用两个指令结合使用的编程方法, 即先用G76编辑加工程序对螺纹进行粗加工, 留0.05mm~0.10mm余量, 再用G92编辑程序对螺纹进行精加工, 这样不仅不影响加工效率, 还提高了螺纹的光洁度。

8 需注意的问题

(1) 工件要夹紧, 不论是普通车床还是数控车床, 待加工工件一定要牢固夹紧, 防止在车削过程中工件松动发生意外。

(2) 螺纹加工时, 若采用两个指令两把刀具粗精车螺纹时, 为防止螺纹乱扣, 每次车削的定位点必须相同。

(3) 为保证切削加工中的转速的稳定及不发生细微乱牙现象, 螺纹切削时要留空刀导入量及空刀导出量。一般空刀导入量δ1≥2P;空刀导出量δ2≥ (1~1.5) P。另外, 留空刀导入量及导出量时要保证刀具不与工件的其他部位接触。

9 结语

通过实践加工证明, 以上措施的综合运用, 真实有效地改善了螺纹的加工质量, 也提高了劳动效率。切削用量的选择、加工工艺的安排须根据实际零件的材料、结构等情况具体分析。这就要求我们实践中要勤于思考、善于总结、认真分析, 充分利用所掌握的各项理论知识, 不断提高实践操作的技能及工艺分析水平。

参考文献

[1]劳动和社会保障部教材办公室组织编写.数控机床编程与操作 (第2版) (数控车床分册) [M].中国劳动社会保障出版社, 2008, 1.

[2]劳动和社会保障部教材办公室组织编写.车工工艺学 (第4版) [M].中国劳动社会保障出版社, 2007, 6.

[3]劳动部培训司组织编写.车工生产实习 (第2版) [M].中国劳动社会保障出版社, 1993, 3.

加工中心铣削螺纹篇2

关键词：加工中心铣削螺纹宏程序

中图分类号：TG547文献标识码：A文章编号：1674-098X（2014）01（c）-0128-01

1 螺纹铣削的原理和优点

铣削螺纹必须选择能实现三轴联动功能的数控铣床或加工中心。三轴联动铣削螺纹，实质是XY平面内加工整圆同时，Z轴每加工一个整圆下降一个螺距。

螺纹铣削的优点：

（1）加工精度、加工效率高

使用三轴联动数控机床进行铣削螺纹加工，它的加工线速度可达80～200 m/min，而且不受材料的影响。

（2）加工表面质量好

由于在螺纹铣削的过程中，主轴高速旋转，背吃刀量较小，并且螺纹铣刀刀刃锋利，铣削时所产生的切削力使铁屑可以快速飞离工件表面，故可以获得较高的表面质量。根据不同进给量，不同转速等铣削参数，也可以人为的控制表面质量的高低。

（3）加工范围广、成本低

同一把螺纹铣刀又即能加工右旋螺纹，也能加工左旋螺纹，即能加工内螺纹，也能加工外螺纹。由于仅有刀尖部分参加铣削，在刀具发生磨损后，仅仅进行更换到头刀块的方式就可以进行再次加工，节约刀具成本。

（4）尺寸精度易保证

在螺纹铣削的过程中，每一把刀都有相应的刀具半径补偿值。在进行加工时可以通过修改刀具补偿值来达到粗加工、半精加工和精加工，获得较好的螺纹尺寸精度、表面质量。

（5）机床的功率要求低

采用丝锥加工螺纹，由于切削速度较低，刀具全部参与切削螺纹，造成切削力较大，对于机床提供的扭矩要求较高。一旦切削速度较高、较低，都易造成丝锥折断。因为螺纹铣削时仅刀尖部分与工件做局部接触，切削力小，铣削螺纹所需的扭矩较小，所需要的机床功率小得多。

（6）刀具折损容易处理

使用丝锥时，由于切削力较大、排屑不畅、磨损等原因易造成丝锥折断，如果是大孔，从工件中将折断的丝锥取出还稍微容易些，如果是小孔则非常麻烦。而采用螺纹铣刀，很少发生刀具折断现象。一旦发生，由于其直径一定小于孔的直径，取出坏刀片也是相对容易。

（7）盲孔加工全尺寸螺纹

传统的丝锥加工螺纹时，由于丝锥在制造时，丝锥底部要负责螺纹的粗加工，所以丝锥的底部在攻丝时，加工出的螺纹牙型较粗。而使用螺纹铣刀进行螺纹铣削时，由于螺纹铣刀的刀片形式，刀尖点与刀杆底部相差不大，这样在进行盲孔加工时，加工出的螺纹是全尺寸。

2 螺纹铣刀的种类

螺纹铣刀分为机夹式和整体式两类

（1）机夹式螺纹铣刀又可以分为单齿机夹和多齿机夹螺纹铣刀

（1）单齿机夹螺纹铣刀：刀具结构同数控内螺纹车刀并且刀片与车刀可通用、互换。

（2）多齿机夹螺纹铣刀（螺纹梳刀）：刀刃上有多个螺纹加工齿，在加工过程中多个刀齿可同时进行螺纹铣削。

（2）整体式螺纹铣刀：刀刃上也有多个螺纹加工齿，是一种固定螺距螺纹铣刀。刀具由整体硬质合金制成，能有较高的切削速度和进给速度，加工范围很广。

3 螺纹铣削举例

加工如图1所示零件，在进行螺纹加工时采用单刃螺纹铣刀进行加工，编制一个通用的宏程序进行螺纹的加工，以提高加工的通用性和提升了螺纹加工效率。

采用螺纹铣刀进行内螺纹的铣削。计算螺纹M30×1.5底孔直径=公称直径-1.0825×螺距=30-1.0825×1.5=28.376 mm通孔，内孔程序略。内螺纹的铣削，编程原点选择在内螺纹孔上平面为Z零点，XY零点在各个内螺纹孔的中心处，利用G52坐标系偏移命令完成4个内螺纹的加工，单个加工内螺纹程序如下：

O0001；（程序名）

M06 T01 G54 G90 G40 M03 S1000 G0 X0 Y0 Z100.；（程序初始化）

Z5.；（快速定位到安全平面）

G01 Z0 F40；（刀具工进到工件表面）

#1=0；（将0赋值于局部变量#1）

N10 #2=#1-1.5；（将#1-1.5赋值于局部变量#2）

G42 G01 X-13.Y1.188 D01；（直线加刀具半径补偿）

G02 X0 Y14.188 R13.；（圆弧切入）

G02 Z[#2] I-14.188；（圆弧导入半径）

#1 = #1-1.5；（计算循环高度）

IF [#1GE-21] GOTO 10；（条件判别语句，如果#1大于-21，则跳转至N10继续执行程序）

G02 X13. Y1.188 R13.；（圆弧切出工件）

G40 G01 X0；（取消刀具半徑补偿）

G00 Z100.；（快速抬刀）

X0 Y0；（刀具回到零位）

M30；（程序结束）

螺纹铣削在机械制造中的应用愈加广泛，技术也日益成熟，这种加工方式表现出了其卓越的加工性能，不单单降低了加工成本，而且大幅度提高了加工效率，为生产制造提供了有力的保障。利用编制通用性强的宏程序进行螺纹的铣削，能使加工螺纹变得更加方便和高效，是螺纹的加工问题迎刃而解。

参考文献

[1]刘培跃，闫志波，王军芬.基于宏程序的螺纹数控铣削加工[J].工具技术，2008（12）：58-59.

螺纹加工精度篇3

梯形螺纹具有良好的传动优势、牙形较宽、耐磨性强、不容易损坏、传递力矩大等特点。因此梯形螺纹多用于传递运动和动力,如普通机床上的进给传动丝杠。

由于梯形螺纹的螺距和牙型大、精度高,牙型两侧面表面粗糙度值小,与三角螺纹相比较,在车削时,吃刀深、走刀快、切削余量大、切削抗力大,并且与梯形螺母之间还有一定的配合精度,这就导致了梯形螺纹的车削加工难度较大。内外梯形螺纹加工质量与工艺的安排、刀具的选择与安装、切削三要素及加工方法的选择等方面存在着密切的关系。

2 梯形螺纹基本技术要求

通常就梯形螺纹而言,其基本的技术要求有以下几条:(1)螺纹中径必须与基准轴颈同轴,其大径尺寸应小于基本尺寸。(2)车梯形螺纹必须保证中径尺寸公差。(3)螺纹的牙形角要正确。(4)螺纹牙侧表面粗糙度值要小。

3 刀具装夹对梯形螺纹加工质量的影响

(1)刀具装夹方法

刀具装夹是否合理对梯形螺纹的加工质量影响较大。根据梯形螺纹车削特点,刀具装夹方法有轴向装刀和法向装刀两种,如图1所示。轴向装刀是使车刀前刀面与工件轴线重合。其优点是加工出的螺纹直线度好。法向装刀是使车刀前刀面在纵向进给方向对基面倾斜一个螺纹升角,即使前刀面在纵向进给方向垂直于螺旋线的切线。其优点是左右切削刃工作前角相等,改善了切削条件,使排屑流畅,但螺纹牙型不是直线而是双曲线。根据其装刀特点,粗车梯形螺纹时采用法向装刀,精车梯形螺纹时用轴向装刀。这样既能顺利地进行粗加工,又能保证精加工后螺纹牙型的准确性,提高了加工效率。

(2)外梯形螺纹车刀安装高度

安装时,应使刀尖对准工件回转中心,以防止牙型角的变化。刀尖过高,刀具前后角减小,切削力也随之减小不利切削。刀尖过低,刀具前后角增大,切削力随之增大有利切削,但是容易扎刀。刀尖过高或过低都影响螺纹的牙型角。

(3)内梯形螺纹刀具装夹时,刀尖一般要高于轴线0.1~0.2mm,因为刀杆长具有弹性,切削时受力向下,易使中心下移。为了保证梯形螺纹车刀两刃夹角中线垂直于工件轴线,应采用螺纹样板进行校正对刀。

4 车削方法对梯形螺纹加工质量的影响

梯形螺纹的车削方法有很多种:(1)直进法:刀具沿径向进刀,三刃同时切削,可获得较好的牙型,但切削力大,刀具发热,易磨损,排屑不畅,时常发生扎刀现象。这种方法在数控切削中可用G92或G32指令来实现;(2)斜进法:车刀沿螺纹牙型角方向斜向间歇地进给至牙底深处,用此方法车削时,车刀始终只有一个侧刃参与切削,排屑顺利,不易引起扎刀现象。由于是单个切削刃工作,单边磨损严重,对于大导程螺纹来说,随着加工深度的增加,会发出振动的异响,容易扎刀,表面粗糙度也不好,不能保证正确的牙型。此方法可用G76指令来实现。(3)左右借刀法:刀具沿螺纹的牙型线进行左右切削或左中右切削,该方法避免了螺纹车刀的三刃车削,切削抗力小;(4)分层法是直进法和左右切削法的结合应用。在车削较大螺距的梯形螺纹时,分层法是把牙槽分成若干层,每层深度根据实际情况而定。转化成若干个较浅的梯形槽来进行切削,以降低车削难度。每一层的切削都采用左右交替车削的方法,背吃刀量很小,刀具只需沿左右牙型线切削,梯形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。用这种方法加工梯形螺纹可以避免因切削量过大而产生的变形;在数控车床上该方法可用G92或G32指令结合宏功能编程来实现;在实际螺纹加工中,可根据牙型的大小,选择不同的加工方法,也可混合应用。对于螺距较小螺纹可采用直进法加工,对于螺距较大螺纹宜采用分层法或斜进法进行粗加工,用直进法进行精加工保证牙型准确。

5 加工梯形螺纹程序举例

零件图参见图2,螺纹刀前刃刀宽1.3mm。

(1)梯形螺纹加工编程分析

以外螺纹加工程序为例,FANUC-0i系统。用宏程序编程时变量的设置是核心内容,一是要变量尽可能少,避免影响数控系统计算速度,二是便于构成循环。经过分析可设置5个初始变量:#1为螺纹大径,#2为螺纹小径,#3为牙槽底宽,#4为螺纹刀宽度+精加工余量,#5为牙形角一半。

编程关键技术是要利用宏程序实现分层切削和左右移刀切削。利用G92螺纹加工循环指令功能,左右移刀切削只需将切削的起点相应移动7-#8(左移刀切削)或者7+#8(右移刀切削)就可以实现。分层切削的实现通过#1变量实现,每层加工三刀后,用#1=#1-0.2实现进刀。

(2)参考程序(以外螺纹加工为例):

6 内外梯形螺纹配合

内外梯形螺纹配合是由螺纹的中径尺寸来确定的,螺纹在加工过程中,不可避免地产生加工误差,对螺纹结合的互换性造成影响。就螺纹中径而言,若外螺纹的中径比内螺纹的中径大,内、外螺纹将因干涉而无法旋合从而影响螺纹的可旋合性;若外螺纹的中径与内螺纹的中径相比太小,会使螺纹配合过松,降低螺纹连接的可靠性。若要内外梯形螺纹达到较高的配合精度,加工时应注意以下几点:(1)梯形螺纹的中径必须与基准轴径同轴。(2)梯形螺纹的配合以中径定心,车削梯形螺纹时须保证中径尺寸公差。(3)梯形螺纹的牙型要正确。(4)梯形螺纹牙型两侧面的表面粗糙值要小。(5)外螺纹公称直径取下偏差,内螺纹公称直径取上偏差。(6)加工时要保证内外梯形螺纹的同轴度,需用百分表效正。(7)装刀具时要使用对刀样板,保证刀具的横切削刃与工件的轴线保持平行,刀尖略高于轴线。

7 结语

影响加工梯形螺纹因素较多,在加工时应从刀具的选择安装、机床的刚性、刀具的强度、切削三要素等多方面综合考虑。再选择合适的加工指令和加工方法,进行合理的编程,既可以保证梯形螺纹加工的高效率和高精度,也可以保证配合的精度要求。

摘要：文中根据梯形螺纹加工基本要求,分析了影响螺纹加工、配合的各种因素,并提出相应的措施以提高梯形螺纹的加工质量及配合精度。

关键词：加工质量,梯形螺纹,螺纹配合

参考文献

[1]刘虹.数控车削加工梯形螺纹的方法[J].制造业自动化,2011(3):38-39.

[2]王东.梯形螺纹的数控车削程序[J].CADCAM与制造业信息化,2011(1):69-71.

螺纹加工精度篇4

1.1 数控车床加工精度产生误差的原因

数控车床不同于传统的手机车床, 它的精密度很高, 而控制其精密度的主要是数控车床的自动化数控系统和机械精度, 数控车床的中心部分就是数控系统, 它对所加工的零部件的精密度起着决定性的作用, 而机械精度只会影响和制约车床加工时的精确度。

数控车床出现精度误差的原因主要有: (1) 数控车床主轴的轴承跳动所产生的误差; (2) 数控车床长时间工作产生的热变形误差; (3) 数控车床所用刀具磨损或不稳定产生的误差; (4) 刀具在工作中由于振动所产生的误差; (5) 数控车床运行过程中的几何误差。

1.2 数控车床产生误差的原因分析

数控车床的工作原理为:数控装置内的计算机对通过输入装置以数字或字符编码的方式所记录的信息进行处理后, 再通过伺服系统和可编程序控制器向车床的主轴及进给等机构发出指令, 车床的主体按照这些指令对工件加工所需的各种动作进行控制和加工。

目前, 大部分的车床都是利用伺服电机来驱动滚珠丝杠去进行位置的控制, 也就是说滚珠丝杠直接制约着数控车床的精密度, 如果在传动上出现误差, 那么工件的精密度也就随之出现偏差。另外, 数控车床对工件等的加工都是要通过刀具来实现的, 所以刀具也是影响其精密程度的主要因素之一。一般情况下, 刀具要根据所加工的工件要求去选择刀具的主偏角、刀尖与工件中心高的距离、刀尖圆弧半径等等, 如果配比不好的话, 不仅会产生偏差, 致使精密度降低, 而且直接影响了工件的美观度。

2 提高数控车床加工螺纹精度的有效方法

2.1 合理利用车床的补偿功能

一般的数控车床所采用的伺服系统其精度会受到反向偏差的影响, 这时在工件加工时就可以利用数控车床所具有的补偿功能, 对其采取相对应的补偿措施来降低这种反向偏差所带来的影响, 使其精度在一定程度上得到及时的补偿和修正。

2.2 做好事前预防措施

事前预防第一要做的就是要消除误差源, 对车床的生产加工及装配精度严格要求, 增加车床的钢度以及生产环境温度的适宜度, 防止热变形, 这些措施都是一些硬性的条件, 当车床的质量达到一定的要求后, 就很难再提高, 因为经济性的问题, 这个方法在使用过程中受到了一定的限制。

2.3 合理选择和控制刀具

大家知道任何车床的机械加工都离不开刀具, 它也是数控车床进行工件加工的最重要的工具, 所以要控制其精确度, 对于刀具的选择与控制是尤为关键的。首先, 刀具要耐磨、耐高温、强度系数要高;其次, 要求刀具必须要能承受冲击力、压力、震动等;再次, 所选择的刀具必须与所加工的工件相匹配, 比如说所加工的工件的材质硬度大小适合用高速钢的刀具还是用超硬材料的刀具, 这些都是根据情况而进行选择的;最后, 刀具在生产加工工件时的几何角度必须严格控制好, 这也是保证其精度最关键的一个环节, 如果刀尖的圆弧半径太大的话, 所加工出来的工件表面就比较细化, 但其缺点就是这样的刀具的刀尖强度就会差些, 会容易断裂。另外, 车刀的主偏角会影响刀尖的强度、切削层的形状等等, 所以在刀具的选择和使用上一定要做到结合实际, 合理控制, 只有这样才能有效的提高数控车床的加工精密度, 保证工件的加工质量。

2.4 运用切削液进行降温

运用切削液的目的就是为了降低在车床加工过程中所产生的热量, 减小由于热变形而引起的误差, 因为切削液能在工件及刀具表面形成润滑膜并能及时冲走所产生的铁屑, 减少刀具与工件之间的摩擦, 提高加工的光滑度, 降低刀具的磨损率。切削液的选用也要根据所加工的工件的材质及精度而定, 一般的工件加工只要用水做切削液就行了, 但如果所加工的工件其材质粘度大的话, 再用水做切削液就收不到良好的效果了, 而必须用煤油等光滑一些的切削液来进行降温处理。

3 结语

综上所述, 随着机械加工行业的现代化, 数控车床已经成为制造加工业中的重要一员, 它对工件的加工不仅方便、快捷、高效, 而且在一定程度上节约了人力, 所以受到大家的青睐, 但由于它的数字化程度较高, 与普通车床相比, 所要求的操作人员的专业素质及操作技能也必须要进一步的提高, 只有这样才能更好的解决数控车床加工过程中所出现的一系列影响精度的问题, 并能找出原因, 掌握规律, 采取措施, 防止误差的产生, 加工出高精度、高质量的工件, 使数控车床更好的服务于我国的机械加工制造业。

参考文献

[1]马兴昭.浅谈如何在数控车床加工中提高螺纹精度[J].经营管理者, 2014, 35:462.

[2]刘春利, 赵红梅.提高数控车床螺纹加工精度的研究[J].现代机械, 2009, 06:3-5.

[3]张飞霞.提高经济型数控车削螺纹精度的工艺研究[J].中国制造业信息化, 2008, 23:46-47+50.

[4]麻东升, 刘长荣, 张小芹.影响薄壁零件加工精度的因素及工艺措施[J].河北科技师范学院学报, 2008, 04:62-65.

螺纹加工精度篇5

关键词：多线螺纹,实习教学,分线,精确分线,分线精度的测量,微量修正

在多线螺纹的加工过程中, 不仅要保证每一条螺旋槽的尺寸精度和形状精度, 还要保证几条螺旋槽的相对位置的精度。如果几条螺旋槽的位置精度 (分线精度) 出现较大误差, 将会影响螺纹与其配合件的配合效果, 轻则影响使用寿命, 重则造成无法安装, 工件报废。由此可以看出, 多头螺纹分头精度是加工中的重点所在。从理论上讲, 使用正确的分线方法, 无论是用圆周分线法还是用轴向分线法, 都可以获得准确的分线精度。但在实际操作中, 如果没有正确的方法和一定的操作经验做保证, 就难以加工出分线精确的螺纹, 有时甚至会因为工件粗加工时已经造成工件分线误差过大而导致工件报废。

多线螺纹的粗车

在车削多线螺纹时, 先把某一条螺旋线连粗车带精车都加工完成后, 再去车另一条螺旋线, 这是不允许的, 必须进行统一的粗加工。因为, 先车好一条螺旋线后, 再去粗车、精车另一条螺旋线, 很难保证工件的分线精度, 可能使工件报废。所以, 要先进行粗车。在粗车时, 如何掌握好两条螺旋线的相对位置呢?教材对这个问题讲得不大清楚, 说分线时, 要记住:车第一条螺旋槽时中拖扳和小拖扳的刻度值, 以作为车第二条螺旋槽时的依据。实际工作中, 因为必须知道车刀车了多深, 牙型高度是多少, 才能使将来两条螺旋槽深度保持精车余量一致, 所以, 中拖板刻度值容易记住。而小拖板的刻度值要记住就比较困难了, 因为像加工模数为3毫米的双头蜗杆, 在粗车螺旋槽时要反复多次地左右移动小拖板, 进行“赶刀”, 用斜进法或是分层切削法逐渐把螺旋槽车够深度, 当第一条螺旋槽粗车成以后, 原来小拖板刻度值别说记不住, 就是记住了也没多大作用。粗车后的螺旋槽两侧并不十分规矩, 要依据原来小拖板的刻度来分头是困难的。根据上面所讲述的实际情况, 笔者在教学中是这样应对的, 既然找不到准确分头的基准, 那就粗略地进行分头。把第一条螺旋槽粗车好以后, 这时, 槽宽的每个侧面都要有0.2毫米精车余量, 根据齿顶圆上槽的最边缘位置, 将车刀向前移动蜗杆牙顶宽再加上0.4毫米的距离, 然后再开始粗车第二条螺旋槽。这样做首先保证了一条螺旋线的牙顶宽, 而且有足够的精车余量。在粗车第二条螺旋槽过程中, 注意控制槽的宽度, 当粗车到第二条螺旋线牙顶宽度时, 应仔细测量一下, 确保第二个牙顶宽度不小于第一条牙顶宽度, 这时粗车分线就基本完成了。这样的操作比教材上讲得具体, 切实可行, 学生更容易掌握。

多头螺纹的精车

在准备开始精车多头螺纹时, 对先精车哪一个侧面要有所选择。如果任意从某一侧面开始精车, 而这个齿型的余量较大时, 一般要把这个侧面精车好之后, 再去精车另一条螺旋线的同一侧面。但这时就有可能出现这样的问题:当把车刀精确地移动一个螺距去精车另一侧面时, 发觉这个侧面没有余量, 或是车了几刀之后, 侧面尚未达到要求就到尺寸了。是整个螺纹余量小?不是, 显然, 是在第一个侧面精车时留下的余量太多了, 导致余量较小的牙型侧面还未达到表面粗糙度要求时尺寸就已经达到要求的现象发生。而为了保证质量, 接下来就必须把精车过的侧面再精车一次, 造成操作上不必要的重复, 同时也影响了车削加工的效率, 造成的分头次数多、出现误差的机会就多。那么, 先从哪一个牙型侧面开始精车, 可以避免以上的现象呢?首先, 应选择两个牙型中齿顶宽较小的那一个齿的两个侧面, 其次, 比较这个牙型两边的螺旋槽哪个比较宽, 应选择宽螺旋槽里面的那个牙型侧面作为精车的第一面, 经过这两次比较选择, 先把这个牙型侧面精车好, 表面粗糙度达到要求后, 再进行精确分头, 精车另一条螺旋线的相同牙型侧面, 就不会出现余量不够的问题了。

当精车好第一个牙型侧面后, 要进行精确分线, 以保证工件的螺距 (周节) 正确, 教材上讲的圆周分头法和轴向分头法都是可以实施的。但要根据工件、场地的具体情况确定使用哪一种分线方法。在实习教学中, 笔者常用百分表监视, 用小拖板刻度盘分线方法分线。这种操作方法可以保证较高的分线精度, 操作也十分方便。精车第二侧面时, 经过精确分线, 车刀轴向位置就确定了, 只要依次逐渐加深中拖板吃刀深度, 当车刀进到精车第一侧面的刻度时, 就获得了第二牙型相同侧面的精确位置。两条螺旋线的相同一侧都精车好了, 再开始精车其他牙型侧面, 以保证齿型厚度合乎图纸设计的要求, 在控制一条螺旋线中经 (齿厚) 进入公差范围后, 再精度分线一次去精车第二齿型, 这样就完成了多线螺纹的精车。

多线螺纹分线精度的测量

多线螺纹除了与普通螺纹一样测量大径、中径等尺寸以外, 还要对其分线精度 (螺距精度) 进行精确的测量, 这是多线螺纹的重要技术指标。如果螺杆分线误差较大, 丝母就会拧不上去, 如果是蜗杆则会造成啮合间隙忽大忽小, 就会影响蜗杆蜗轮的传动精度和传动的平稳性。准确测量螺距的方法是这样的, 首先要测量法向齿厚, 如果测量两个法向齿厚基本相等, 则分别记下其法向齿厚的数据, 再测量包含这两个齿的法向距离 (两个法向齿厚和一个螺旋槽宽度) , 记下这个数值后, 再把齿厚卡尺向前 (或向后) 移动一个齿型, 再测量一次。比较两次测量结果, 其差值就是分头误差。可以看出两次测量都包含两个相同的齿型, 其法向齿厚的值是不变的, 两次测量所含的槽宽却不一样, 每次都换了一条螺旋槽, 两次测量结果不同 (不考虑测量操作的误差) , 说明一条螺旋槽较宽, 另一条较窄。在两条螺旋线法向齿厚相等的情况下, 说明组成导程的两个螺距 (周节) 不一样大。

有些教师在测量双线螺纹分线 (螺距) 误差时, 会选择测量包含三个牙型法向厚度和两个螺槽宽的距离, 笔者认为这种方法是不妥的。实际上, 这种测量方法是测量一个导程加上一个齿厚的法向距离。导程是由车床传动系统控制的, 在这里可以认为没有误差, 剩下的就是法向齿厚了。对这样的两次测量结果进行比较, 实际上是两个法向齿厚的比较。当两条螺旋线的法向齿厚相等就认为分线准确显然是不完整、不全面的。这种方法不能真实准确地反映分线存在的误差, 只反映了每个螺距的齿厚误差, 而对于每个螺距的螺旋槽宽度没有测量, 槽宽不同则同样影响到螺距误差。在控制或测量每条螺旋线齿厚相等的基础上, 采用测量一个螺距加一齿厚的测量方法, 可以推广到三线、四线螺纹的分线精度测量上, 都可以得到较准确的结果。使用跨距较大的这样测量法向数值的方法, 其结果是一个近似值, 可以通过比较测量来判断分线误差的大小, 其误差的大小与实际存在的偏差有一定的测量误差值。

多线螺纹分线误差的微量修正

在测量的基础上, 发现工件分线精度有较大的误差。当法向齿厚在公差范围内还有一定的余量可供加工时, 可以对多线螺纹进行微量修正, 以减少偏差, 提高分线精度。假如通过测量知道两个螺距相差为0.1毫米, 而两个齿型厚度又相等, 就可以把较窄的螺旋槽车宽0.1毫米, 但在车宽时不能只车螺旋槽的一个侧面, 那样会造成槽宽相等而齿厚又不相等了, 误差依然存在。要把0.1毫米的余量均分在螺旋槽的两个侧面上, 这样槽车宽了, 与另一条螺旋宽相等, 两个齿厚同时减薄了, 仍然保持相同的厚度, 螺距误差就消除了。总之, 在做最后的修正时, 要根据每条螺旋线齿厚和槽宽的具体情况选择修正的位置。粗心大意、选择位置不对就会越修越乱, 误差增大, 最后弄得不可收拾。

参考文献

[1]王家浩.高级车工技能训练[M].北京:中国劳动出版社, 1999.

[2]劳动部教材办公室.车工工艺学[M].北京:中国劳动出版社, 1997.

异形角度螺纹的加工篇6

在全国数控技能大赛上, 数控车床的竞赛样题中, 出现了新的构图要素——异形角度螺纹, 有部分参赛选手均没有完成此螺纹的加工。主要原因是参赛选手没有足够的时间时进行工艺分析和宏程序编写, 而使用CAD/CAM软件又不能加工此类螺纹, 所以不得不放弃此螺纹的加工。异形角度螺纹加工中存在较大的技术难度, 下面就异形角度螺纹加工方法为例, 阐述这种特殊螺纹在经济型数控车床华中HN21世纪星系统中的加工方法。

1 零件图样

该工件是全国数控技能大赛上, 数控车床的竞赛样题中的其中一个工件, 材料为45#钢, 工件的螺纹为65度角度螺纹, 具体要求如图1所示。

2 解读图纸, 设计编程思路

此工件上的异形螺纹角度为65度螺纹, 螺距P=12, 螺纹牙顶宽为4.4mm, 牙底宽为3.5mm, 螺纹的牙型高度为3mm。这种非标梯形螺纹是不能通过成型刀具使用G76指令加工, 势必要采取X向分多层和Z向分多段的多次加工方法进行。在编程过程中利用宏变量, 各分层参数可自由指定和快速调整, 配以宏循环指令可以很方便实现加工。

3 加工工艺分析

本工件以35度对称刀 (图2) 为加工螺纹刀具, 在加工螺纹时, 起刀点及结束点位置应该给予螺纹升速及降速的距离, 并要以螺纹刀尖R的中心轨迹进行编程。

要以图3所示的在槽宽和槽深两个方向都分层加工, 那程序流程会要用到两个循环。

(1) 是以螺纹的总切深作为转移条件来完成螺纹的分层加工。每一层的螺旋槽加工完毕后切深进刀, 加工下一层, 进刀到最后, 计算可能会出现切深超过螺纹底径的结果, 程序中对此进行处理, 实际切深在最后取到螺纹底径的总切深, 见图3。

(2) 是以同一切深层上整个切削槽宽为转移条件来完成螺纹某一层的加工。刀具的z向移动到不同的起刀点来完成同一切深层上整个槽宽的切削加工, 程序中在每层切深处进行计算得到该层的槽宽, 把这个槽宽在z方向分多次进刀实现, 如果在最后出现进刀总宽度超过本层槽宽的情况, 则直接取槽宽为进刀宽度。

从上面的加工分析图可以知道采用这种方法因为螺纹槽两边都留有余量0.2mm, 通过精加工程序可以保证螺纹牙侧的粗糙度。

4 加工程序

4.1 粗加工程序

O0001; (粗加工程序名)

T0101; (调用35度对称刀R0.8)

G00 X100 Z100; (退刀至换刀点)

S200 M3; (设置主轴转速)

G00 X62 Z12; (刀具移至定位点)

#1=3; (梯形螺纹的牙型高度)

WHILE#1 GE 0[DO1]; (切削循环;牙型槽X轴)

#2=52+[#1*2]; (螺纹的X轴直径距离)

#3=#1*1; (牙型角度的长度距离)

#4=#3+1.5; (牙型槽长度距离)

WHILE#4 GE 0[DO2]; (切削循环;牙型槽Z轴)

#5=12+#4; (Z轴的定位点)

G00 X[#2]Z[#5]; (刀具移至下刀点)

G32 Z-30 F12; (螺纹的终点坐标)

G00 X62; (刀具退回X轴的定位点)

Z 12; (刀具退回Z轴的定位点)

#4=#4-0.5; (刀具向Z轴移动每刀0.5)

ENDW 2; (返回循环体)

#6=#1*0.364; (牙型角度的长度距离)

WHILE#6 GE 0[DO3]; (切削循环;牙型槽Z轴)

#7=12-#6; (Z轴的定位点)

G00 X[#2]Z[#7]; (刀具移至下刀点)

G32 Z-30 F12; (螺纹的终点坐标)

G00 X62; (刀具退回X轴的定位点)

Z 12; (刀具退回Z轴的定位点)

#6=#6-0.5; (刀具向Z轴移动每刀0.5)

ENDW3; (返回循环体)

#1=#1-0.4; (刀具向X轴移动每刀0.4)

ENDW 1; (返回循环体)

G00 X100 Z100; (退刀至换刀点)

M30% (程序结束并返回起点)

4.2 精加工程序 (精车螺纹两侧面)

O0002; (精加工程序名)

T0101; (调用35度对称刀R0.4)

G00 X100 Z100; (退刀至换刀点)

S200 M3; (设置主轴转速)

G00 X62 Z12; (刀具移至定位点)

#1=3; (梯形螺纹的牙型高度)

WHILE#1 GE 0[DO1]; (切削循环;牙型槽X轴)

#2=52+[#1*2]; (螺纹的X轴直径距离)

#3=#1*1; (牙型角度的长度距离)

#4=#3+2.7; (牙型槽长度距离)

WHILE#4 GE 0[DO2]; (切削循环;牙型槽Z轴)

#5=12+#4; (Z轴的定位点)

G00 X[#2]Z[#5]; (刀具移至下刀点)

G32 Z-30 F12; (螺纹的终点坐标)

G00 X62; (刀具退回X轴的定位点)

Z 12; (刀具退回Z轴的定位点)

#4=#4-3.5; (刀具向Z轴移动每刀3.5)

ENDW 2; (返回循环体)

#6=#1*0.364; (牙型角度的长度距离)

WHILE#6 GE 0[DO3]; (切削循环;牙型槽Z轴)

#7=12-#6; (Z轴的定位点)

G00 X[#2]Z[#7]; (刀具移至下刀点)

G32 Z-30 F12; (螺纹的终点坐标)

G00 X62; (刀具退回X轴的定位点)

Z 12; (刀具退回Z轴的定位点)

#6=#6-3.5; (刀具向Z轴移动每刀3.5)

ENDW3; (返回循环体)

#1=#1-0.1; (刀具向X轴移动每刀0.1)

ENDW 1; (返回循环体)

G00 X100 Z100; (退刀至换刀点)

M30% (程序结束并返回起点)

4.3 精车槽底程序

O0003; (精加工程序名)

T0101; (调用35度对称刀R0.4)

G0 X100 Z100; (退刀至换刀点)

S200M3; (设置主轴转速)

G0 X62 Z12; (刀具移至定位点)

#1=2.7; (梯形螺纹的牙型槽底长度距离)

WHILE#1 GE0; (切削循环;牙型槽Z轴)

#2=12+#1; (Z轴的定位点)

G00 X52 Z[#2]; (刀具移至下刀点)

G32 Z-30 F12; (螺纹的终点坐标)

G00 X62; (刀具退回X轴的定位点)

Z 12; (刀具退回Z轴的定位点)

#1=#1-0.1; (刀具向Z轴移动每刀0.1)

ENDW; (返回循环体)

G00 X100 Z100; (退刀至换刀点)

M30%; (程序结束并返回起点)

5 加工65度异形螺纹注意事项

(1) 在加工螺纹时主轴转速不宜过高, 由于螺纹螺距较大, 推荐用S200~S250转/分;

(2) 粗加工时推荐使用刀尖R0.8的刀片, 具有较大的切削力和防工件加工震动;精加工时用R0.4的刀片;

(3) 粗车时两侧各留给精车0.2mm, 底面粗车时留给精车0.1mm;

(4) 粗车分6层车, 即每层0.5mm;

(5) 粗车横向每刀进给0.4mm。

6 结束语

经过加工实践证明, 在此种非标梯形螺纹的加工中, 充分发挥了宏程序的功能, 实现了复杂特种螺纹的加工。为了达到零件的加工精度, 设计合理的加工工艺是前提条件, 深入、充分了解数控系统加工指令, 利用数控加工原理进行编程是重要保障。

参考文献

[1]《华中世纪星数控系统使用说明书》[S].

[2]冯志刚.数控宏程序编程方法、技巧与实例[K].机械工业出版社.

[3]上海市金属切削技术协会编著.金属切削手册第三版[K].上海科学技术出版社出版, 2000 (06) .

[4]赵长明, 刘万菊主编.数控加工工艺及设备[K].高等教育出版社2003 (10) .

螺纹加工精度篇7

在机械制造业及其他行业中, 螺纹联接方式被广泛应用, 由于使用场合的不同, 螺纹的形式也各不相同, 从外观上看, 主要有内、外两种形式, 按牙型截面形状看, 主要有三角形、梯形、矩形和锯齿形等形式, 其中, 以牙型为三角形的螺纹最为常见, 也应用得最为普遍。

现代的螺纹加工方法主要有非切削加工和切削加工两大类:非切削加工就是采用与被加工螺纹牙型相同的滚压模具与工件同步旋转 (或移动) , 使工件产生塑性变形, 以得到所需螺纹的加工方法, 主要用在大批量的标准件加工中;切削加工就是通过车、铣、攻丝、磨等切削机床加工, 获得螺纹的加工方法。目前, 在机械制造业中, 切削加工仍然是螺纹加工的主要的方法, 随着数控技术发展和数控机床的普及, 在数控机床上, 铣削螺纹正在成为一种新的螺纹加工方法, 由于数控机床具有较高柔性、高精度和高效率等特点, 在螺纹的铣削过程中, 对螺纹的旋向、直径和螺距调整极为方便, 这是传统采用丝锥、板牙等加工方法所不能达到的, 因此, 螺纹铣削加工正逐步成为螺纹切削加工中重要的加工方法[1,2]。

1单刃螺纹铣刀螺纹铣削的加工

1.1螺纹铣削的原理

采用与被加工螺纹相同齿形的刀刃的螺纹铣刀, 刀具在水平平面上每运动一周, 垂直平面直线移动一个P (导程) , 重复这个加工过程就完成了螺纹的加工。在实际加工中, 螺纹铣刀在主轴的带动下作螺旋铣削加工, 每螺旋铣削一周, 刀具的Z轴方向移动一个下刀高度 (导程) 。

1.2螺纹铣刀

随着刀具制造业的发展, 新的刀具材料、工艺广泛的应用, 螺纹铣刀也由原来的高速钢、硬质合金整体式铣刀, 发展到带涂层的可更换刀片的机夹式铣刀, 目前, 使用最多的有:单刃可转位螺纹铣刀, 多刃可更换刀片螺纹铣刀和多刃多头螺纹铣刀三大类。

(1) 单刃可转位螺纹铣刀:如图2所示, 螺纹铣刀的螺距不固定, 可加工任意螺距的螺纹。结构像内螺纹车刀, 优点是, 刀片可以与螺纹车刀通用, 每次加工只用一个螺纹加工齿, 当一个加工齿磨损后, 还可以更换其余两个齿使用, 使用成本低, 且规格齐全, 价格低廉, 容易购买;缺点是, 加工效率较低, 不适宜大批量生产。

(2) 多刃可更换刀片螺纹铣刀:如图3所示, 是一种定螺距螺纹铣刀, 刀片上刀齿间距是固定的, 只能加工与之对应螺距的螺纹, 加工时, 刀具上所有的刀齿均参与切削, 效率较高, 如果其中一个加工齿磨损或损坏时, 将影响与之对应的那段螺纹的加工质量。优点是, 刀片更换方便, 加工效率高, 适宜大批量生产;缺点是, 通用性差, 只能加工特定螺距的螺纹, 使用成本较高。

(3) 多刃多头螺纹铣刀:如图4所示, 也是一种定螺距螺纹铣刀, 和多刃可更换刀片螺纹铣刀一样, 刀片上刀齿间距是固定的, 只能加工与之对应螺距的螺纹, 但因其是整体制造, 且具有多排多齿螺旋切削刃, 在加工时, 切削更平稳, 效率更高, 优点是, 可实现大批量螺纹的高速加工;缺点是, 只能加工特定螺距的螺纹, 刀具价格昂贵, 使用成本非常高。

在实际生产中, 除特殊行业有大批量进行螺纹铣削需要外, 绝大多数的中、小企业对螺纹的铣削都是单件和小批量生产, 因此, 出于生产成本及通用性考虑, 本文仅以单刃螺纹铣刀铣削螺纹展开讨论。

1.3单刃螺纹铣刀的加工优点

(1) 刀具的通用性好

一把刀具可加工与刀具相同齿形的任意直径的内、外螺纹, 且没有旋向限制。省去了加工不同螺距螺纹, 需使用大量不同螺距螺纹铣刀的麻烦, 减少了加工中刀具的使用。

(2) 加工精度高

采用单刃螺纹铣刀铣削螺纹, 可获得较小的表面粗糙度, 通过刀具半径补偿和修改程序来控制螺纹加工精度, 可加工出任意中径公差的螺纹。

(3) 加工效率高

螺纹铣刀大多使用硬质合金制造, 能采用较高的切削速度和进给率, 且切削力小, 效率高。

(4) 可加工至整个螺纹深度

在加工盲孔螺纹时, 铣螺纹可将螺纹加工至孔底部, 加工出整个螺纹深度, 无螺纹导向锥。

2单刃螺纹铣刀铣削螺纹的编程

2.1编程的方法

根据螺纹的结构和形成原理, 分析可知, 只要保证螺纹铣刀在作整圆铣削的过程中, 每圈Z向进给的距离固定不变 (螺距) , 且每次都从一个固定的Z点进刀, 就可以加工出所需的螺距的螺纹。

2.2普通螺纹计算公式:

中径d2=d-0.649 5 t;

内径d1=d-1.082 5 t;

理论高度H=0.866 0 t;

工作高度h=0.541 3 t;

圆角半径r=H/6=0.144 3 t;

内螺纹的螺纹底孔直径为:公称直径-1.3P;

内螺纹单边加工余量为:0.65P。

以上:P——导程;

t——螺距。

2.3程序编制

以在FANUC-0i数控系统数控铣设备上, 用ϕ20 mm的单线螺纹刀加工M43×1.5-7H的非标螺纹, 深度为30 mm的内螺纹为例, 程序编写如下: (外螺纹加工程序, 只需改动进退刀点和子程序中的圆弧铣削方向指令即可)

(1) 简单编程

程序编写的思路, 就是将一个下刀高度作为螺旋线高度编成一个子程序, 通过用户参数设置G10指令[3]改变刀具半径补偿值, 重复调用螺旋加工子程序, 实现自动加工。

(2) 采用宏指令方式编程[3,4]

通用内螺纹加工程序, 通过预设定内螺纹底径、长度、铣刀直径、螺距等值, 实现任意国标内螺纹的自动加工。

经在生产实际中加工验证, 采用单刃螺纹铣刀和上述加工程序进行螺纹加工时, 程序运行时间短, 只需8分钟;表面质量好, 表面粗糙度可达Ra1.6;螺纹中径控制精确、一致性好, 连续加工4个螺纹孔, 螺纹中径均无变化;刀具耐用度高, 连续加工4个螺纹孔后, 刀具无任何磨损痕迹, 并且不需要到专业厂家定制非标专用丝锥, 大大降低了购置专用刀具的成本。

3结束语

在实际生产中, 在满足使用要求和加工精度的前题条件下, 尽可能采用单刃螺纹铣削加工方式加工螺纹, 可扩大数控设备的加工范围, 减少生产投入, 提高零件加工效率, 且具有加工精度高、并对大直径及非标准螺纹的加工非常方便等诸多优势, 因以, 在加工中心、数控铣螺纹加工中采用单刃螺纹加工方式有非常重要的意义。

摘要：在加工中心、数控铣机床上, 使用螺纹铣刀铣削螺纹已逐步成为一种重要的螺纹加工方法, 在理解、掌握螺纹铣刀铣削螺纹原理的基础上, 合理的选用单刃螺纹铣刀及使用数控系统的特殊功能和宏指令, 编制科学、高效的加工程序, 可充分发挥数控机床、数控系统的应用潜力, 提高螺纹的加工精度及加工效率, 降低零件的加工成本。

关键词：单刃螺纹铣刀,加工方法,编程

参考文献

[1]张宁菊.基于宏程序的内外螺纹的数控铣削加工[J].机电工程技术, 2013 (11) :25-27.

[2]徐卿.基于系统变量写入刀补的螺纹铣削编程[J].机电工程技术, 2012 (12) :69-73.

[3]钱红, 崔亚军, 杨兴国.数控加工工艺与编程[M].北京:北京理工大学出版社, 2012.

螺纹数控铣削加工技术研究篇8

传统螺纹加工方法主要是采用车刀车削螺纹、或采用丝锥、板牙手工攻丝或套扣。大直径螺纹加工可在数控铣床上,采用单刀镗加工的工艺方法实现,即利用镗刀的转速与螺距的匹配关系进行编程和加工。其优点是不需购置专用刀具,实施快。但是,单刀镗螺纹的加工质量差,刀具磨损快,需要经常来回换刀、磨刀、对刀,加上切削力大,走刀次数多,切削速度很慢,使得加工效率很低。由于刀杆较长,螺纹加工的表面出现颤纹,且加工质量不稳定。

随着数控机床的出现,使得更先进的螺纹加工方法——螺纹数控铣削加工方法得以实现。螺纹铣削加工与传统螺纹加工方式相比,在加工精度、加工效率方面有极大优势,且加工时不受螺纹结构和螺纹旋向的限制,如一把螺纹铣刀可以加工多种不同旋向的内外螺纹。另外,螺纹铣削加工方法本身具有一定的天然优势。由于目前螺纹铣刀的制造材料为硬质合金,加工线速度可达80~200m/min,而高速钢丝锥的加工线速度仅为10~30m/min,故螺纹铣刀适合高速切削,加工螺纹的表面光洁度也大幅提高。高硬度材料和高温合金材料,如钛合金、镍基合金的螺纹加工一直是一个比较困难的问题,主要是因为高速钢丝锥加工上述材料螺纹时,刀具寿命较短,而采用硬质合金螺纹铣刀对硬材料螺纹加工则是效果比较理想的解决方案,可加工硬度为HRC58~62。对高温合金材料的螺纹加工,螺纹铣刀同样显示出非常优异的加工性能和超乎预期的长寿命。对于相同螺距、不同直径的螺纹孔,采用丝锥加工需要多把刀具才能完成,但如采用螺纹铣刀加工,使用一把刀具通过调整数控程序就可实现。在丝锥磨损、加工螺纹尺寸小于公差后则无法继续使用,只能报废;而当螺纹铣刀磨损、加工螺纹孔尺寸小于公差时,可通过数控程序进行必要的刀具半径补偿调整后,就可继续加工出尺寸合格的螺纹。同样,为了获得高精度的螺纹孔,采用螺纹铣刀调整刀具半径的方法,比生产高精度丝锥要容易得多。对于小直径螺纹加工,特别是高硬度材料和高温材料的螺纹加工中,丝锥有时会折断,堵塞螺纹孔,甚至使零件报废;采用螺纹铣刀,由于刀具直径比加工的孔小,即使折断也不会堵塞螺纹孔,非常容易取出,不会导致零件报废;采用螺纹铣削,和丝锥相比,刀具切削力大幅降低,这一点对大直径螺纹加工时,尤为重要,解决了机床负荷太大,无法驱动丝锥正常加工的问题。

1 螺纹数控铣削加工

螺纹数控铣削加工就是通过数控机床运动实现螺纹加工。工作时工件或螺纹铣刀旋转一周,工件或铣刀沿轴向移动一个螺距,即可切出全部螺纹。

1.1 螺纹数控铣机床选择

螺纹数控铣加工时,只要机床是三轴联动数控铣床就能实现。

1.2 螺纹铣刀选择

螺纹数控铣削加工方法采用的是专用刀具——螺纹铣刀。螺纹铣刀是套在心轴上的若干个圆盘铣刀的组合体,外形很像圆柱立铣刀与螺纹丝锥的结合体,如图1所示。但它的螺纹切削刃与丝锥不同,刀具上无螺旋升程。目前最常用的螺纹铣刀有两种,即硬质合金整体螺纹铣刀和机夹式螺纹铣刀,如图1和图2所示。

整体螺纹铣刀在一周上有4~6个切削刃,而机夹式螺纹铣刀在一周上仅有1~2个切削刃,因此,整体螺纹铣刀和机夹式螺纹铣刀在工作时切削用量是不同的。

在选择螺纹铣刀时,螺纹铣刀的齿距(螺纹铣刀上沿铣刀轴线相邻两齿对应两点之间的距离)必须等于被加工螺纹的螺距,而对于内螺纹时,除过上述条件外,还有螺纹铣刀的外径必须小于被加工螺纹底孔孔径的0.8倍。

1.3 螺纹数控铣中铣刀位轨迹

数控铣中螺纹铣刀位轨迹就是等螺距螺旋线,轨迹如图3所示。螺纹铣刀位轨迹数学模型如公式(1)所示。

式中:α∈[0,h.2π/p],h为螺纹深度;

p为螺纹螺距;

xc、yc、zc为螺纹位置坐标;

D为铣万直径;

d为内螺纹大径或外螺纹小径;

δ为加工余量,精加工时如果铣刀有磨损可作为铣刀磨损量进行补偿;

m为内外螺纹控制量,当为内螺纹时,m=-1,当为外螺纹时,m=+1;

n为左右旋螺纹控制量,当为左旋螺纹时,n=-1,当为右旋螺纹时,n=+1。

进刀方式以螺旋线切入,只要进刀螺旋线在要加工的螺纹上方就可以了,退刀方式按直线退出,对内螺纹向中心退出,对外螺纹向外退出。

1.4 螺纹铣削走刀步长

螺纹铣削时,由于刀位轨迹是螺旋线,因此可以直接采用数控系统的螺旋插补指令。但是由于每个数控系统指令格式不同,编程时必须对指令特别熟悉,本文为了使编程简单化,将螺旋线进行直线插补,即根据加工精度按一定的走刀步长将螺旋线拟合成线段。

走刀步长的确定是直线插补刀具轨迹生成的一个基本而重要的问题。走刀步长小,意味着刀具轨迹线上刀位数据的密度大,零件程序膨胀,编程效率下降,更重要的是在一般加工方式下,小步长零件程序的执行会产生进给速度波动和平均速度下降,从而影响表面质量和加工效率。刀位步长过大,意味着刀具轨迹线上刀位数据的密度小,加工效率高,但轮廓逼近精度降低,螺纹表面质量恶化,因此,合理步长的确定是非常重要的。

螺纹铣削的走刀步长与公式(1)里的变量α有关,α的增量越大,走刀步长就越大,加工误差就越大,如图4所示。所以,控制公式(1)里α的增量就可以达到控制加工误差确定螺纹铣削的走刀步长。

当α的增量∆α很小时,相邻两刀位点之间的曲线可以近似为半径为r圆弧,如图4所示。则误差e与允许误差E之间的关系为:

其中:

r为螺纹的公称直径;

E为螺纹加工允许误差。

2 螺纹铣削数控编程系统

根据公式(1)作者开发了螺纹铣削数控编程系统,界面如图5所示。只要知道螺纹的参数、螺纹的位置、铣刀的参数以及加工误差、加工余量就可以自动输出螺纹数控铣削程序。

3 螺纹铣切削参数选择

选择合理的切削参数是提高加工效率、保证螺纹质量、提高刀具耐用度的关键因素。如果参数选择不当,则切削不稳定、刀片崩刃或加工效率太低,最严重的则会影响螺纹的质量。

3.1 走刀速度F

式中:N为主轴转速;

Z为螺纹铣刀每周齿数;