数控车床上加工梯形螺纹内容摘要在数控车床上加工梯形螺纹是一个全新的课题本文通过对梯形螺纹加工的工艺分析和加工方法的研讨探索出一套可以在数控车床上加工出合格梯形螺纹的方法在普通车床的生产实习过程中加工梯形螺纹课题是最基本的实习课题但在数控车床实习过程中常常由于加工工艺方面的原因却很少进行梯形螺纹的加工练习甚至有人提出在数控车床上不能加工梯形螺纹显然这种提法是错误的其实只要工艺分析合理使用的加工指令得当完全可以在数控车床上加工出合格的梯形螺纹一梯形螺纹加工的工艺分析梯形螺纹的尺寸计算梯形螺纹的代号梯形螺纹的代号用字母及公称直径螺距表示单位均为左旋螺纹需在尺寸规格之后加注右旋则不用标注例如等国标规定公制梯形螺纹的牙型角为梯形螺纹的牙型如图各基本尺寸计算公式如表图梯形螺纹的牙型梯形螺纹在数控车床上的加工方法直进法螺纹车刀向间歇进给至牙深处如图采用此种方法加工梯形螺纹时螺纹车刀的三面都参加切削导致加工排屑困难切削力和切削热增加刀尖磨损严重当进刀量过大时还可能产生扎刀和爆刀现象这种方法数控车床可采用指令来实现但是很显然这种方法是不可取的斜进法螺纹车刀沿牙型角方向斜向间歇进给至牙深处如图采用此种方法加工梯形螺纹时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在车削中不易引起扎刀现象该方法在数控车床上可采用指令来实现交错切削法螺纹车刀沿牙型角方向交错间隙进给至牙深如图该方法类同于斜进法也可在数控车床上采用指令来实现切槽刀粗切槽法该方法先用切槽刀粗切出螺纹槽如图再用梯形螺纹车刀加工螺纹两侧面这种方法的编程与加工在数控车床上较难实现表梯形螺纹各部分名称代号及计算公式名称代号计算公式牙项间隙大径公称直径中径小径牙高牙顶宽牙槽底宽图梯形螺纹的几种切削方法梯形螺纹测量梯形螺纹的测量分综合测量三针测量和单针测量三种综合测量用螺纹规测量中径的三针测量与单针测量如图所示计算如下图梯形螺纹中径的测量表示测量用量针的直径表示螺距此处表示工件实际测量外径二梯形螺纹编程实例例如图所示梯形螺纹试用指令编写加工程序计算梯形螺纹尺寸并查表确定其公差大径中径查表确定其公差故牙高小径查表确定其公差故牙顶宽牙底宽用的测量棒测量中径则其测量尺寸根据中径公差确定其公差则编写数控程序设定精加工两次精加工余量为倒角量等于倍螺距牙型角为最小切深为设定螺纹高为第一刀切深为以上程序在螺纹切削过程中采用沿牙型角方向斜向进刀的方式如图所示在系统中有时还可采用如图所示交错螺纹切削方式编程如下所示螺纹牙型高度第一次进给的背吃刀量牙型角度采用交错螺纹切削计算向刀具偏置值在梯形螺纹的实际加工中由于刀尖宽度并不等于槽底宽因此通过一次循环切削无法正确控制螺纹中径等各项尺寸为此可采用刀具向偏置后再次进行循环加工来解决以上问题为了提高加工效率最好只进行一次偏置加工因此必须精确计算向的偏置量向偏置量的计算方法如图所示计算如下设实测理论则如图所示四边形为平行四边形则为等腰三角形则向偏置量实际加工时在一次循环结束后用三针测量实测值计算出刀具向偏置量然后在刀长补偿或磨耗存贮器中设置向刀偏量再次用循环加工就能一次性精确控制中径等螺纹参数值图向刀具偏置值的计算三结论通过以上的实例分析我们可以得出结论要想在数控机床上方便地加工出梯形螺纹关键是做好如下几点合理选择梯形螺纹的加工指令通常选指令准确设定指令的参数值这些值通常通过对梯形螺纹的分析计算获得根据初步测量得出的中径值精确计算出向刀具偏置值从而准确控制梯形螺纹的中径值车螺纹简介将工件表面车削成螺纹的方法称为车螺纹螺纹按牙型分有三角螺纹梯形螺纹方牙螺纹等图其中普通公制三角螺纹应用最广图螺纹的种类普通三角螺纹的基本牙型普通三角螺纹的基本牙型如图所示各基本尺寸的名称如下图普通三角螺纹基本牙型内螺纹大径公称直径外螺纹大径公称直径内螺纹中径外螺纹中径内螺纹小径外螺纹小径螺距原始三角形高度决定螺纹的基本要素有三个牙型角螺纹轴向剖面内螺纹两侧面的夹角公制螺纹英制螺纹螺距它是沿轴线方向上相邻两牙间对应点的距离螺纹中径它是平螺纹理论高度的一个假想圆柱体的直径在中径处的螺纹牙厚和槽宽相等只有内外螺纹中径都一致时两者才能很好地配合车削外螺纹的方法与步骤准备工作安装螺纹车刀时车刀的刀尖角等于螺纹牙型角其前角才能保证工件螺纹的牙型角否则牙型角将产生误差只有粗加工时或螺纹精度要求不高时其前角可取安装螺纹车刀时刀尖对准工件中心并用样板对刀以保证刀尖角的角平分线与工件的轴线相垂直车出的牙型角才不会偏斜如图所示图螺纹车刀几何角度与用样板对刀按螺纹规格车螺纹外圆并按所需长度刻出螺纹长度终止线先将螺纹外径车至尺寸然后用刀尖在工件上的螺纹终止处刻一条微可见线以它作为车螺纹的退刀标记根据工件的螺距查机床上的标牌然后调整进给箱上手柄位置及配换挂轮箱齿轮的齿数以获得所需要的工件螺距确定主轴转速初学者应将车床主轴转速调到最低速车螺纹的方法和步骤确定车螺纹切削深度的起始位置将中滑板刻度调到零位开车使刀尖轻微接触工件表面然后迅速将中滑板刻度调至零位以便于进刀记数试切第一条螺旋线并检查螺距将床鞍摇至离工件端面牙处横向进刀左右开车合上开合螺母在工件表面车出一条螺旋线至螺纹终止线处退出车刀开反车把车刀退到工件右端停车用钢尺检查螺距是否正确如图所示用刻度盘调整背吃刀量开车切削如图螺纹的总背吃刀量与螺距的关系按经验公式次的背吃刀量约左右车刀将至终点时应做好退刀停车准备先快速退出车刀然后开反车退出刀架如图再次横向进刀继续切削至车出正确的牙型如图图螺纹切削方法与步骤螺纹车削注意事项注意和消除拖板的空行程避免乱扣当第一条螺旋线车好以后第二次进刀后车削刀尖不在原来的螺旋线螺旋桩中而是偏左或偏右甚至车在牙顶中间将螺纹车乱这个现象就叫做乱扣预防乱扣的方法是采用倒顺正反车法车削在角左右切削法车削螺纹时小拖板移动距离不要过大若车削途中刀具损坏需重新换刀或者无意提起开合螺母时应注意及时对刀对刀对刀前首先要安装好螺纹车刀然后按下开合螺母开正车注意应该是空走刀停车移动中小拖板使刀尖准确落入原来的螺旋糟中注意不能移动大拖板同时根据所在螺旋槽中的位置重新做中拖板进刀的记号再将车刀退出开倒车将车退至螺纹头部再进刀对刀时一定要注意是正车对刀借刀借刀就是螺纹车削定深度后将小拖板向前或向后移动一点距离再进行车削借刀时注意小拖板移动距离不能过大以免将牙槽车宽造成乱扣使用两顶针装夹方法车螺纹时工件卸下后再重新车削时应该先对刀后车削以免乱扣安全注意事项车螺纹前先检查好所有手柄是否处于车螺纹位置防止盲目开车车螺纹寸要思想集中动作迅速反应灵敏用高速钢车刀车螺纹时车头转速不能太快以免刀具磨损要防止车刀或者是刀架拖板与卡盘床尾相撞旋螺母时应将车刀退离工件防止车刀将手划破不要开车旋紧或者退出螺母旋转的螺纹不能用手去摸或用棉纱去擦车外螺纹的质量分析图操作方法螺纹中径是靠控制多次进刀的总切深量来保证的车螺纹时每次切深量要小而总切深量可根据计算的螺纹工作牙高工作牙高工件的螺距单位为毫米由中滑板刻度盘大致控制并借助于螺纹量规来测量操作方法螺纹中径是靠控制多次进刀的总切深量来保证的车螺纹时每次切深量要小而总切深量可根据计算的螺纹工作牙高工作牙高工件的螺距单位为毫米由中滑板刻度盘大致控制并借助于螺纹量规来测量车三角螺纹有三种方法即直进法左右切削法和斜向切削法直进法用中滑板进刀两刀刃和刀尖同时切削此法操作方便车出的牙型清晰牙形误差小但车刀受力大散热差排屑难刀尖易磨损适用于加工螺距小于的螺纹以及高精度螺纹的精车左右切削法左右削法的特点是使车刀只有一个刀刃参加切削在每次切深进刀的同时用小刀架向左向右移动一小段距离这样重复切削数次车至最后刀时仍采用直进法以保证牙形正确牙根清晰此法适用于加工螺距较大的螺纹斜向切削法将小刀架扳转一角度使车刀沿平行于所车螺纹右侧方向进刀使得车刀两刀刃中基本上只有一个刀刃切削此法切削受力小散热和排屑条件较好切削用量可大些生产率较高但不易车出清晰的牙形牙形误差较大一般适用于较大螺距螺纹的粗车多头螺纹多头螺纹就不会是紧固用有可能是直线传动用的螺纹或者是蜗杆之类的东西螺纹类型普通三角螺纹还是梯形螺纹或者方螺纹和锯齿螺纹螺纹外径数出螺纹头数量出螺距方便的话可将一张纸覆盖在样品上拓下螺纹展平后用尺量出量螺距时注意螺纹有否可能为英制或者为模数和径节几年前在另一论坛曾有给出外径和螺距都精确到毫米百分数的测量数据其实只是模数螺纹的例子螺纹底径是测量不准的但也应有个大概数据综合上述数据作出判断除非肯定为非标螺纹则外径导程或模数和径节应该向整数或标准系列靠拢蜗轮蜗杆传动配合的蜗杆甚至少齿数的螺旋齿轮给人的直观感觉也就是一段螺纹由于与圆周配合这些螺纹的螺距就和圆周率挂上钩不会是整数值对于蜗轮蜗杆和齿轮传动公制为模数制如果量出的螺距可以是的整数或分数倍有可能是模数螺纹英制则为径节制量出螺距与的倍数可以和挨上那就有可能是径节螺纹多头螺纹因为导程长旋合快的特点被广泛应用于机械加工和制造主要用在机械传动上在他的设计上和一般的螺纹设计没有区别螺纹的的数据和标准的单头螺纹是一样的唯一要注意的的在螺纹的测量上因为导程长所以在加工的时候螺纹升角较大所以在测量的时候要注意算上斜置误差这个在螺纹测量的手册上有具体的规定和算法深切法修正螺纹误差实例在车削螺纹时有时造成螺纹加工不合格在这些废品中有一类可通过重新车削进行修复这种通过切除材料减小实体的方法而能使之变为合格的螺纹可称之为可修复的假废品螺纹这类螺纹中又有一部分往往可以用深切法加以修正所谓深切法就是将可修复的假废品螺纹中径合理地改变一些进而化假废品螺纹为合格产品这里所说的合理改变对外螺纹指的是合理的减小对内螺纹指的则是合理的增大其理论根据是内外螺纹互换性合格的条件即对外螺纹作用且单一对内螺纹作用且单一式中作用为外螺纹的作用中径为外螺纹的中径的最大极限尺寸单一为外螺纹的单一中径为外螺纹的中径的最小极限尺寸作用为内螺纹的作用中径为内螺纹的中径的最小极限尺寸单一为内螺纹的单一中径为内螺纹的中径的最大极限尺寸哪些假废品螺纹可用深切法修正可通过下述公式进行分析对于外螺纹其公式是指条件作用且作用单一其中作用这一条件是用来说明外螺纹是废品作用单一这一条件是用来说明该种废品外螺纹是可用深切法来完全修正其误差并使之成为合格品对于内螺纹其公式是指条件作用且作用单一其中对该公式中两条件的解释同理于外螺纹公式的解释用深切法修正螺纹时虽然可使某些可修复的螺纹通过切除材料而转化为合格品但是这种方法如果应用不好往往会使本来可以修复的假废品螺纹变成了不可修复的真废品所谓不可修复的真废品是指对于外螺纹满足单一条件的螺纹对于内螺纹则是指满足单一条件的螺纹因此用深切法来切除材料时应切记切除量必须适度切除量小了达不到完全纠正误差的目的切除量过大则会使假废品变成真废品下面以实例来说明深切法如何做到适度的切除量一应用实例实测外螺纹的单一中径为单一并已知螺纹中径的极限尺寸螺纹中径的最大极限尺寸螺纹中径最小极限尺寸又计算出该螺纹的螺距累积误差的中径当量螺纹牙型半角误差的中径当量试判别其合格性若属于废品应鉴别属性对该废品能否提出实用简捷的纠正措施并要求螺纹仍具有互换性首先对螺纹合格性进行判断由螺纹的极限尺寸判断原则对外螺纹其互换性合格的条件为作用中径作用且单一作用单一由于作用故该外螺纹为废品作用单一由于作用单一故该废品为可用深切法来修正的螺纹即该螺纹的作用中径超出了螺纹中径的最大极限尺寸使该螺纹成为不合格品但其属于是因为实体材料太多而造成的废品加之满足条件作用单一因此可用深切法来修正其误差二改正措施改正措施之一采用纠正的方法但这种方法较麻烦有时不可能下面针对本实例的情况可采用一种简捷实用的修正误差的方法即以下的措施之二改正措施之二即深切法作用中径减小量作用作用即螺纹单一中径车小量为单一车后的螺纹单一中径为单一单一单一单一结论将原来超差的假废品螺纹的单一车小即可得到合格产品讨论单一最大减小量将假废品螺纹的单一中径车小的最大量单一单一使之重新变为合格产品应注意的是本例螺纹单一中径单一减小量的变化范围为只有在这个范围内才是将假废品用深切法进行修正误差减小螺纹单一中径的合理范围另外还应注意的是在实际修正操作时螺纹车刀径向切进的减小量应是范围这种简捷实用的深切法不仅可以用于本例这类普通螺纹假废品之误差修正也可以用于其它类型螺纹的假废品同种性质的误差修正此处就不再赘述螺纹特形轴数控车削工艺设计及编程举例图所示螺纹特形轴毛坯为棒材材料为钢数控车削前毛坯已粗车端面钻好中心孔根据零件图样要求毛坯情况确定工艺方案及加工路线对细长轴类零件轴心线为工艺基准用三爪自定心卡盘夹持外圆一头使工件伸出卡盘用顶尖顶持另一头一次装夹完成粗精加工注切断时将顶尖退出工步顺序粗车外圆基本采用阶梯切削路线粗车各外圆段以及锥长为的圆锥段留的余量自右向左精车各外圆面螺纹段右倒角切削螺纹段外圆车锥长的圆锥车圆柱段车圆柱段车螺纹退刀槽倒螺纹段左倒角车锥长的圆锥以及车的槽车螺纹自右向左粗车各圆弧面及的圆锥面自右向左精车各圆弧面及的圆锥面切断选择机床设备根据零件图样要求选用经济型数控车床即可达到要求故选用型数控卧式车床选择刀具根据加工要求选用三把刀具为粗加工刀选外圆车刀为切槽刀刀宽为为螺纹刀同时把三把刀在自动换刀刀架上安装好且都对好刀把它们的刀偏值输入相应的刀具参数中确定切削用量切削用量的具体数值应根据该机床性能相关的手册并结合实际经验确定详见加工程序确定工件坐标系对刀点和换刀点确定以工件左端面与轴心线的交点为工件原点建立工件坐标系采用手动试切对刀方法操作与上面数控车床的对刀方法相同把点作为对刀点换刀点设置在工件坐标系下处编写程序该程序用于车床按该机床规定的指令代码和程序段格式把加工零件的全部工艺过程编写成程序清单该工件的加工程序如下螺纹数控铣削加工及其编程引言传统的螺纹加工方法主要是外螺纹采用螺纹车刀车削工作时需多次走刀才能切出螺纹轮廓生产效率低内螺纹采用丝锥攻丝工作时必须先把螺纹底孔加工好然后换刀进行加工辅助时间长随着数控技术的发展数控铣削螺纹的加工方式逐渐地取代了传统的螺纹加工方法与传统的螺纹加工方法相比螺纹铣削加工的效率和加工精度都有所提高特别是对于一些有特殊结构要求的螺纹如没有过渡扣或退刀槽结构的螺纹采用螺纹铣削的方法更表现出它的优势因此对于大批量生产的螺纹数控铣削螺纹是一种有较大推广价值的新工艺螺纹铣刀及其工艺特点加工螺纹的铣刀类型有多种各种螺纹铣刀的加工工艺特点也不同盘形螺纹铣刀盘形螺纹铣刀如图所示工作时铣刀轴线和工件轴线倾斜一个工件螺纹中径导程角入工件旋转一周工件和铣刀相对在轴向移动一个螺距通常一次走刀即能切出所需螺纹工作简图如图所示为了提高铣削平稳性齿数应取多齿且做成错齿形式以改善两侧刃的切削条件盘形螺纹铣刀主要用于铣削螺距较大长度较长的螺纹如单头或双头梯形螺纹和蜗杆等图盘形螺纹铣刀及其工作示意图图梳形螺纹铣刀及其工作示意图图螺纹钻铣刀及其螺纹铣削加工示意图图螺纹铣刀轨迹梳形螺纹铣刀梳形螺纹铣刀可以看作是若干个盘形螺纹铣刀的组合如图所示加工时铣刀和工件轴线平行且铣刀和工件沿螺纹全长接触因此切削时工件旋转一周工件和铣刀相对轴向移动一个螺距即能切出所需螺纹梳形螺纹铣刀主要用于加工长度短而螺距小的三角形内外圆柱螺纹和圆锥螺纹复合螺纹铣刀为了提高生产效率能在不换刀的情况下一次性切出螺纹可采用如图所示的复合螺纹铣刀螺纹钻铣刀螺纹钻铣刀的切削刃表面上看有些像丝锥实际上与丝锥不同刀具上无螺旋升程加工中的螺旋靠机床运动实现用螺纹钻铣刀铣削螺纹时的工作示意图如图所示其步骤为第步螺纹钻铣刀快速运行至工件安全平面第步螺纹钻铣刀钻孔至孔深尺寸第步螺纹钻铣刀提升至螺纹深度尺寸第步螺纹钻铣刀以圆弧切人螺纹起始点第步螺纹钻铣刀绕螺纹轴线作方向的插补运动同时作平行于轴线的方向运动即每绕螺纹轴线运行沿方向就上升一个螺距刀具三轴联动运动轨迹为一螺旋线第步螺纹钻铣刀以圆弧从起始点退刀第步螺纹钻铣刀快速退至工件安全平面准备加工下一孔螺纹钻铣刀铣削螺纹的运动轨迹如图所示螺纹铣削编程现以右旋内螺纹铣削加工实例说明螺纹加工的编程方法工件材料铸铁螺纹底孔直径螺纹直径螺纹长度螺距刀具硬质合金螺纹钻铣刀铣刀直径铣削方式顺铣切削速度铣削进给量齿参数计算主轴转速为铣刀齿数每齿进给量铣刀切削刃处进给速度为铣刀中心进给速度为设安全距离切入圆弧半径为切入圆弧角度为切入圆弧时的轴位移为切入圆弧起点坐标为螺纹铣削程序系统