浅谈普通螺纹的加工方法

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  摘要:在现代工业生产中,螺纹是常用的机械连接零件,利用数控车床加工螺纹,能大大提高生产效率、保证螺纹加工精度,减轻操作工人的劳动强度。三角形螺纹加工是数控加工中的基本操作,完成螺纹的加工需进行加工尺寸分析、合理安排切削用量、正确选用编程指令。
  关键词:数控车床 螺纹 加工操作
  在机械制造中,螺纹是常用的机械连接零件,螺纹类型有多种,按螺旋线形成的表面分为外螺纹和内螺纹两种;按照螺纹牙型的不同,分为三角螺纹(普通螺纹)、梯形螺纹、锯齿螺纹和矩形螺纹四种;按螺纹的线数不同,又可分为单线螺纹和多线螺纹。在各种机械制造中,普通螺纹联接应用最为广泛,常用于连接、坚固。螺纹的加工,除采用普通机床加工外,常采用数控机床加工。这样既能减轻加工螺纹的加工难度又能提高工作效率,并且能保证螺纹加工质量。本次主要来谈谈普通螺纹的加工方法。
  一、螺纹加工尺寸分析
  标准普通螺纹的代号有公称直径、螺距及公差带代号,但在实际加工中,涉及到多个尺寸需要计算。在加工外螺纹时,需要计算实际车削时的外圆柱面的直径、螺纹的实际牙型高度及螺纹实际小径;在加工内螺纹时,需要计算实际车削时的内螺纹的底孔直径、实际牙型高度及内螺纹实际大径。
  由于车削螺纹起始需要一个加速过程,终止时有一个减速过程,因此在加工螺纹时,两端必须设置足够的升速进刀段和减速退刀段。这两个数值与螺纹的螺距和螺纹精度有关。实际生产中,一般升速段设置值为2-5mm,大螺距和高精度的螺纹取大值,减速段一般为退刀槽宽度的一半左右(取1-3mm)。
  二、螺纹加工时切削用量的选用
  切削用量的大小对切削力、刀具磨损、加工质量和加工成本均有影响,在保证加工质量和刀具耐用度的前提下,应充分发挥机床性能和刀具切削性能,合理选择切削用量。
  首先选择主轴转速n,在数控车床上加工螺纹,主轴转速受数控系统、螺纹导程、刀具、尺寸及材料等多种因素影响。不同的数控系统有不同的主轴转速范围,大多数经济型数控车床车削螺纹时,主轴转速一般为n<1200/p-k,其中p为螺距,k为保险系数,一般取80。
  其次选择背吃刀量ap,加工螺纹时,单边切削总深度等于螺纹实际牙型高度时,一般取0.65p。车削时应遵循后一刀的背吃刀量不能超过前一刀背吃刀量的原则,即递减的背吃刀量分配方式,否则会因切削面积的增加,切削力过大而损坏刀具。但为了提高螺纹的表面粗糙度,用硬质合金刀时,最后一刀的背吃刀量不能小于0.1mm。
  最后是进给量f,对于单线螺纹进给量为螺距;对于多线螺纹,进给量为导程。
  三、螺纹加工指令及编程方法(FANUC系统)
  采用FANUC系统的数控机床加工螺纹常用指令为G32、G92和G76。其中G32指令可以加工圆柱螺纹、圆锥螺纹、内外螺纹等单行程螺纹,编程任务重,程序复杂;G92指令可切削锥螺纹和圆柱螺纹,实现简单螺纹切削循环,大大简化了程序的编制;指令G76,只要编写出螺纹的底径值、螺纹z向终点位置,牙深及第一次背吃刀量等加工参数,数控车床就可以自动计算每次的背吃刀量进行循环切削,直到加工完为止,适合加工多线螺纹。
  加工螺纹的进刀方法有直进法和斜进法,因此在编程过程中不同的切削方法应选用不同的指令。G32、G92指令属于直进式切削方法,由于两侧刃同时工作,切削力较大,而且排削困难,两切削刃容易磨损,一般多用于小螺距螺纹加工。G76属于斜进式切削方法,因为是单侧刃加工,所以右边刀刃容易损伤和磨损,使加工的螺纹面不直;另外,刀尖角一旦发生变化,就会造成牙形精度较差。但这种加工方法的优点是切削深度为递减式,刀具负载较小,排屑容易。多用于大螺距螺纹的加工。
  下面用G32来编制程序,采用FANUC系统数控车床,加工以M24X1.5,螺纹长为17mm的外螺纹为例,来讲解程序的编制。
  采用G32编制螺纹程序,指令格式为:G32X(U)Z(W)F(E)P;式中:x、Z——绝对尺寸编程的螺纹终点坐标(采用直径编程)。u、W——增量尺寸编程的螺纹终点坐标(采用直径编程)F——螺纹的导程p——螺纹的头数,程序如下
  因此,在实际加工生产中,螺纹的编制形式有多种,我们要充分利用所掌握的专业知识,理论联系实际,不断总结,根据不同的螺纹参数要求,选择适合的加工方法,为螺纹高质量、高效率的加工打下坚实的基础。
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