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摘 要:本文从刀具装夹、刀具参数的选择、切削用量的选用、冷却液使用、加工工艺安排等方面阐述影响螺纹精度的因素。
关键词:螺纹加工精度 切削用量 工艺
中图分类号:TG659 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2011)08(b)-0038-01
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R29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
FANUC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.
关键词:螺纹加工精度 切削用量 工艺
中图分类号:TG659 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2011)08(b)-0038-01
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R29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
FANUC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.