浅谈数控车床普通螺纹的加工.doc

浅谈数控车床普通螺纹的加工在数控车床上可以车削米制英寸制模数和径节制四种标准螺纹无论车削哪一种螺纹车床主轴与刀具之间必须保持严格的运动关系即主轴每转一转即工件转一转刀具应均匀地移动一个工件的导程的距离以下通过对普通螺纹的分析加强对普通螺纹的了解以便更好的加工普通螺纹一普通螺纹的尺寸分析数控车床对普通螺纹的加工需要一系列尺寸普通螺纹加工所需的尺寸计算分析主要包括以下两个方面螺纹加工前工件直径考虑螺纹加工牙型的膨胀量螺纹加工前工件直径即螺纹大径减螺距一般根据材料变形能力小取比螺纹大径小到螺纹加工进刀量螺纹加进刀量可以参考螺纹底径即螺纹刀最终进刀位置螺纹小径为大径倍牙高牙高为螺距螺纹加工的进刀量应不断减少具体进刀量根据刀具及工作材料进行选择二普通螺纹刀具的装刀与对刀车刀安装得过高或过低过高则吃刀到一定深度时车刀的后刀面顶住工件增大摩擦力甚至把工件顶弯造成啃刀现象过低则切屑不易排出车刀径向力的方向是工件中心加上横进丝杠与螺母间隙过大致使吃刀深度不断自动趋向加深从而把工件抬起出现啃刀此时应及时调整车刀高度使其刀尖与工件的轴线等高可利用尾座顶尖对刀在粗车和半精车时刀尖位置比工件的出中心高左右表示被加工工件直径工件装夹不牢工件本身的刚性不能承受车削时的切削力因而产生过大的挠度改变了车刀与工件的中心高度工件被抬高了形成切削深度突增出现啃刀此时应把工件装夹牢固可使用尾座顶尖等以增加工件刚性普通螺纹的对刀方法有试切法对刀和对刀仪自动对刀可以直接用刀具试切对刀也可以用设置工件零点用工件移设置工件零点进行对刀螺纹加工对刀要求不是很高特别是向对刀没有严格的限制可以根据编程加工要求而定三普通螺纹的编程加工在目前的数控车床中螺纹切削一般有三种加工方法直进式切削方法直进式切削方法和斜进式切削方法由于切削方法的不同编程方法不同造成加工误差也不同我们在操作使用上要仔细分析争取加工出精度高的零件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因此在切削时两切削刃容易磨损在切削螺距较大的螺纹时由于切削深度较大刀刃磨损较快从而造成螺纹中径产生误差但是其加工的牙形精度较高因此一般多用于小螺距螺纹加工由于其刀具移动切削均靠编程来完成所以加工程序较长由于刀刃容易磨损因此加工中要做到勤测量直进式切削方法简化了编程较指令提高了效率斜进式切削方法由于为单侧刃加工加工刀刃容易损伤和磨损使加工的螺纹面不直刀尖角发生变化而造成牙形精度较差但由于其为单侧刃工作刀具负载较小排屑容易并且切削深度为递减式因此此加工方法一般适用于大螺距螺纹加工由于此加工方法排屑容易刀刃加工工况较好在螺纹精度要求不高的情况下此加工方法更为方便在加工较高精度螺纹时可采用两刀加工完成既先用加工方法进行粗车然后用加工方法精车但要注意刀具起始点要准确不然容易乱扣造成零件报废螺纹加工完成后可以通过观察螺纹牙型判断螺纹质量及时采取措施当螺纹牙顶未尖时增加刀的切入量反而会使螺纹大径增大增大量视材料塑性而定当牙顶已被削尖时增加刀的切入量则大径成比例减小根据这一特点要正确对待螺纹的切入量防止报废在机械制造业中采用数控车削的方法加工螺纹是目前常用的方法与普通车削相比螺纹车削的进给速度要高出倍螺纹刀片刀尖处的作用力要高倍切削速度较快切削力较大和作用力聚集范围较窄导致螺纹的加工难度高笔者通过大量的实验认为要从刀具的几何参数切屑液和程序的编辑个方面来提高数控车削螺纹的精度图接头零件钢图螺纹车刀图直进式切削方法实例分析例如加工图所示零件选择合理的刀具几何参数由图可知该螺纹属于细牙普通螺纹选择硬质合金三角形外螺纹车刀螺纹车刀的几何形状见图在螺纹刀的两个切削刃上磨出宽度为的倒棱其由于高速切削螺纹的时候实际牙型角会扩大因此刀尖角应减小磨成较好螺纹车刀前后刀面的表面粗糙度必须很小磨刀时一定要正确修整砂轮或用油石精研刀具在安装螺纹车刀时要尽量减少伸出长度防止刀杆刚性不够切削时产生振动螺纹车刀安装高度也很讲究过高或过低都会出现扎刀现象过高则吃刀到一定深度时后刀面顶住工件增大摩擦力造成扎刀过低则切屑不易排出从而把工件顶起出现扎刀现象正确的位置是刀尖位置比工件中心高选择合适的切削液车削螺纹时恰当地使用切削液能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能在金属表面形成薄膜减少刀具与工件的摩擦并可冲走铁屑从而降低工件表面粗糙度值减少刀具磨损根据实验加工一般要求螺纹使用水基切削液就可以达到要求如果精度要求高就必须使用油基切削液如煤油植物油等车床的水箱一般都装水基切削液那么在加工螺纹时可以使用油枪进行手工润滑就能满足精度要求对编辑的加工程序合理地进行工艺处理我校使用的是广州数控系统该系统螺纹编程指令有其中是简单螺纹切削指令显然不适合螺纹切削循环采用直进式进刀方式螺纹切削循环采用斜进式进刀方式由于切削方法的不同编程方法不同造成加工误差也不同在操作使用上要仔细分析采用合适的编辑指令才能加工出精度高的零件和的加工误差分析直进式切削方法如图所示由于两侧刃同时工作切削力较大而且排削困难因此在切削时两切削刃容易磨损在切削螺距较大的螺纹时由于切削深度较大刀刃磨损较快从而造成螺纹中径产生误差但是其加工的牙形精度较高因此一般多用于小螺距螺纹加工图斜进式切削方法斜进式切削方法如图所示由于为单侧刃加工加工刀刃容易损伤和磨损使加工的螺纹面不直刀尖角发生变化而造成牙形精度较差但由于其为单侧刃工作刀具负载较小排屑容易并且切削深度为递减式因此此加工方法一般适用于大螺距螺纹加工由于此加工方法排屑容易刀刃加工工况较好在螺纹精度要求不高的情况下此加工方法更为方便从以上对比分析可以看出只简单利用一个指令进行车削螺纹是不够完善的采用混用进行编程即先用进行螺纹粗加工再用进行精加工的方式在螺纹加工中将有两大优点一方面可以避免因切削量大而产生的变形另一方面能够保证螺纹加工的精度但要注意粗车和精车刀具起始点要一致不然会乱扣造成零件报废根据以上分析采用数控系统所编制的螺纹加工程序如下程序号省略外圆加工程序调号螺纹车刀快速定位螺纹加工起点用螺纹车削循环指令粗车螺纹部分快速定位到螺纹加工起点用螺纹车削循环指令精车螺纹返回安全点主轴停止转动程序结束返回程序起始段加工时的几点注意事项工件要夹紧以防在车削时打滑飞出伤人和扎刀要注意安全文明生产本文介绍了用数控车床车削加工三角螺纹的方法并以广州数控系统加工的外三角螺纹为例进行探讨分析螺纹加工过程中应注意的问题和解决的方法用数控车床车削螺纹相对于用普通车床车削螺纹来说是比较省心的但本人认为要车好高质量的螺纹还是要过好参数工艺关刀具关编程关和检测关本文以广州数控系统加工的外三角螺纹为例如图示就如何车削出高质量的螺纹与同行进行探讨交流一车削螺纹工件的螺纹参数和工艺要求确定螺纹大径中径小径外螺纹大径公称直径一般应车得比基本尺寸小约保证车好螺纹后牙顶处有的宽度是螺距具体数值应参照基准制来选择基轴制的值应小些基孔制则可大些中径在中径处螺纹牙厚和槽宽相等小径的计算公式为则在上例中的参数分别是螺柱右端面要倒角至螺纹小径左边加工退刀槽确定背吃刀量螺纹切削用量的选择应根据工件材料的螺距大小以及所处的加工位置等因素来决定前几次的进给用量可大些以后每次进给切削用量应逐渐减小切削速度应选低些粗车时每次切深左右最后留余量精车时每次切深左右粗精车的总切深为经过总结本人列出下表仅供参照二车刀的选择刃磨和安装螺纹车刀的选择主要考虑刀具形状和几何角度等三个方面高速钢车刀用于加工塑性钢件材料的螺纹工件白钢刀刃磨螺的纹车刀适用于加工大螺距的螺纹和精密丝等工件硬质合金螺纹车刀适用于加工脆性材料铸铁和高速切削塑性工件车刀的几何角度有三个刀尖角应等于牙型角车削普通三角形螺纹是前角一般为螺纹车刀的径向前角对牙形角有很大的影响对精度高的螺纹径向前角可适当取小一些约后角一般为因螺纹升角的影响两后角大小应该磨成不同进刀方向一面应稍大一些但对大直径小螺距的三角形螺纹这种影响可忽略不计刃磨车刀时要根据粗精车的要求刃磨出合理的前后角粗车刀前角大后角小精车刀则相反车刀的左右刀刃必须是直线无崩刃刀尖角的刃磨比较困难为保证磨出准确的刀尖角在刃磨时用螺纹角度样板测量刀尖角见图测量时把刀尖角与样板贴合对准光源仔细观察两边贴合的间隙并以此为依据进行修磨另外车刀磨损过大时会引起切削力增大顶弯工件出现啃刀现象此时应对车刀加以修磨车削螺纹时为了保证牙形正确对安装螺纹车刀提出了严格的要求安装时刀尖高度必须对准工件旋转中心可根据尾座顶针高度检查车刀安装得过高则吃刀到一定深度时车刀的后刀面顶住工件增大摩擦力甚至把工件顶弯造成啃刀过低则切屑不易排出车刀径向力的方向是工件中心加上横进丝杠与螺母间隙过大致使吃刀深度不断自动径向加深从而把工件抬起导致啃刀车刀刀尖角的中心线必须与工件严格垂直装刀时可用样板来对刀见图如果车刀装歪就会产生牙形歪斜见图刀头伸出不能太长一般为约刀杆厚度的倍车削螺纹时为了保证牙形正确对安装螺纹车刀提出了严格的要求安装时刀尖高度必须对准工件旋转中心可根据尾座顶针高度检查车刀安装得过高则吃刀到一定深度时车刀的后刀面顶住工件增大摩擦力甚至把工件顶弯造成啃刀过低则切屑不易排出车刀径向力的方向是工件中心加上横进丝杠与螺母间隙过大致使吃刀深度不断自动径向加深从而把工件抬起导致啃刀车刀刀尖角的中心线必须与工件严格垂直装刀时可用样板来对刀见图如果车刀装歪就会产生牙形歪斜见图刀头伸出不能太长一般为约刀杆厚度的倍车削螺纹时为了保证牙形正确对安装螺纹车刀提出了严格的要求安装时刀尖高度必须对准工件旋转中心可根据尾座顶针高度检查车刀安装得过高则吃刀到一定深度时车刀的后刀面顶住工件增大摩擦力甚至把工件顶弯造成啃刀过低则切屑不易排出车刀径向力的方向是工件中心加上横进丝杠与螺母间隙过大致使吃刀深度不断自动径向加深从而把工件抬起导致啃刀车刀刀尖角的中心线必须与工件严格垂直装刀时可用样板来对刀见图如果车刀装歪就会产生牙形歪斜见图刀头伸出不能太长一般为约刀杆厚度的倍三编写程序的方法要求广州数控系统中有和三个切削螺纹的指令加工螺纹的进刀方法有直进法见图和斜进法见图因此在编程过程中不同的切削方法应选用不同的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因此在切削时两切削刃容易磨损在切削螺距较大的螺纹时由于切削深度较大刀刃磨损较快从而造成螺纹中径产生误差但是其加工的牙形精度较高因此一般多用于小螺距螺纹加工由于其刀具移动切削均靠编程完成导致加工程序较长但比较灵活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故此加工方法适用于大螺距螺纹的加工由于此加工方法排屑容易刀刃加工工况较好在螺纹精度要求不高的情况下此加工方法尤其方便在加工较高精度螺纹时可用双刀加工即先用加工方法进行粗车然后用加工方法进行精车但要注意刀具起始点一定要准确不然容易乱扣造成零件报废另外在编程中螺纹刀的起点应定在大于处收尾处要比螺纹长度大一些粗精车时螺纹刀的起点应相同另外由于切削力较大所以吃刀量要小否则可能会因工件移位导致乱扣加工时主轴转速一般在切削过程中不能变速否则会乱扣用或编程时可走多一到两次的空刀以提高螺纹表面的粗糙度等级车削螺纹时恰当地使用切削液也可提高生产率和零件质量举例如下大于要大于螺纹长度是螺距走空刀的好处是使螺纹表面光滑定位应与粗车时相同四检测螺纹参数检测螺纹主要测量螺距牙型角和螺纹中径而且这些测量要在拆卸工件刀具前进行发现问题才能及时补救测量螺距牙型角螺距是由车床的运动关系来保证的用钢尺测量即可普通螺纹的螺距一般较小在测量时最好量个螺距的长度再除以得到一个螺距的尺寸牙型角是由车刀的刀尖以及正确安装来保证的一般用样板测量也可用螺距规同时测量螺距和牙型角见图测量螺纹中径螺纹中径常用螺纹千分尺测量见图使用方法跟一般的外径千分尺相似它有两个可以调换的测量头在测量时两个跟牙形相同的触头正好卡在螺纹的牙形面所得到的千分尺读数就是该螺纹的中径实际尺寸综合测量用螺纹环规检查三角形外螺纹见图首先应对螺纹的直径螺距牙形和粗糙度进行检查然后再用环规测量外螺纹的尺寸精度如果环规通端正好拧进去而止端拧不进去说明螺纹精度符合要求对于精度要求不高的也可用标准螺母检查生产中常用以拧上工件时是否顺利和松动的感觉来确定检查有退刀槽的螺纹时环规应通过退刀槽与阶台端面靠平总之车削螺纹时产生的故障形式多种多样既有设备的因素也有刀具操作者的因素在排除故障时要具体情况具体分析通过各种检测和诊断手段找出具体的影响因素采取有效的解决方法车削出高质量的螺纹