浅论多头螺纹的数控车床加工

摘要 数控车床主要用来加工轴类或盘类等回转体零件,利用数控车床加工多头螺纹,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。笔者通过多年的实践经验,对多头螺纹的加工要点和操作要领进行了总结,为多头螺纹的数控加工提供理论依据。

关键词 数控车床;多头螺纹;加工操作要领

中图分类号 TH16 文献标识码 A 文章编号 1674-6708(2010)16-0149-02

普通车床上多头螺纹的加工主要依赖于操作者的丰富经验和高超的技能,然而,在批量生产中,单靠操作者的个人经验和技能是无法保证生产效率和产品质量的。在制造业高速发展的今天,高精度数控机床和高性能数控系统的应用使许多普通机床和传统工艺难以解决的问题变得相对容易,而且生产效率和产品质量得到了很大提高。以下将从4个方面对多头螺纹的数控车床加工进行阐述。

1 螺纹的基本特征

螺纹是机械零件上最常用的联接结构之一,它具有结构简单、拆装方便及联接可靠等优点,在机械制造业中广泛应用,如数控车床的主轴与卡盘的联结,方刀架上螺钉对刀具的坚固,丝杠螺母的传动等。螺纹的种类较多,按断面形状一般可分为三角形、矩形、梯形、锯齿形和圆形螺纹;按照螺纹的线数不同,又可分为单线螺纹和多线螺纹。由于用途不同,它们的技术要求和加工方法也不一样。

2 螺纹的加工方法

2.1 螺纹的加工方法

随着制造技术的发展,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。在目前的数控车床中,螺纹切削一般有3种加工方法:

1)直进法

易获得较准确的牙型,但切削力较大,常用于螺距小于3mm的三角螺纹。加工方法是在加工过程中对刀具的Z轴(轴向方向)不进行改变,分次进给(直径方向),来完成螺纹的切削。

2)斜进法

在每次往复行程后,除了做横向进刀以外,只在纵向的一个方向微量进给。

3)左右车削法

在每次往复行程后,除了做横向进刀外,还需要向左或向右微量进给。对于加工大螺距的螺纹,多头螺纹等零件,由于加工面太宽,接触面大。用直进法的话,对于机床,刀具,工件都会产生很大的影响,甚至产生打刀,飞活,蒙车等现象。所以,只有采取左右车削法来完成。 加工方法是通过改变Z轴的方向,也就是进刀起始点,来完成对螺纹一个侧面的加工,完了再加工另一侧面,最后对两侧面和底面修光。这种方法叫左右进刀法。注:是一个侧面一个侧面的加工,以减小刀具和工件的接触面积。可一刀左,下一刀右的方法加工。

2.2 多头螺纹加工的控制

在运用程序加工多头螺纹时,要注意对以下问题的控制:1) 主轴转速的确定。在车削螺纹时,车床的主轴转速将受到螺纹的螺距(或导程)大小、驱动电机的升降频特性,以及螺纹插补运算速度等多种因素影响,不同的数控系统,推荐的主轴转速选择范围也不同。所以,编程时应按照数控车床操作说明书所规定的主轴转速车削螺纹,同时,在车削螺纹的过程中,尽量不要改变主轴转速,以防车出不完全螺纹;2)表面粗糙度要求。螺纹加工的最后一刀基本采用重复切削的办法,这样可以获得更光滑的牙表面,达到粗糙度要求;3)批量加工过程控制。对试件切削运行程序之前除正常要求对刀外,在数控系统中要设定刀具磨损值,第一次加工完后用螺纹千分尺进行精密测量并记录数据,将磨损值相应减少,进行第二次自动加工,并将测量数据记录,以后将磨损补偿值的递减幅度减少并观察它的减幅与中径的减幅的关系,重复进行,直至将中径尺寸调试到公差带的中心为止。在以后的批量加工中,尺寸的变化可以用螺纹环规抽检,并通过更改程序中的X数据,也可以通过调整刀具磨损值进行补偿。

3 螺纹的编程方法

多头螺纹的编程方法和单头螺纹相似,采用改变切削螺纹初始位置或初始角来实现。螺纹的编程方法很多,我们可以严格按照数控系统规定的螺纹循环指令格式来进行编程,如日本FANUC系统加工螺纹常用G32、G92和G76三条指令。其中指令G32用于加工单行程螺纹,编程任务重,程序段较长;而采用指令G92,可以实现简单螺纹切削循环,使程序编辑大为简化,但是依然需要设置每次走刀量;指令G76克服了G92的缺点,只要设置好参数即可完成螺纹的一次性加工,且程序简捷,可节省编程时间。具体指令的应用我们只要按照机床编程说明书的要求完成相应零件的编程就可以了。

我们也可以不用什么专用指令,不管是什么数控系统,都用一种方法来解决:即只要保证加工第2条螺旋线的起点跟加工第1条螺旋线的起点Z方向相差一个螺距就行了,加工3,4,5,6......线道理也是一样,下面我来举例说明。

例:公称直径30,导程4,双头螺纹。编程如下:

G00X35Z5(第一条螺旋线的起点)

G76(加工第一条螺旋线。注意:F值为导程,牙型高的计算是以螺距计算的。)

G00 X35Z7(后移一个螺距,第二条螺旋线的起点。前移后移都可以,安全起见一般后移)

G76(加工第二条螺旋线)

G00X80Z80

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