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在数控车床上加工梯形螺纹摘要：梯形螺纹是应用最广泛的传动螺纹，传统的加工方法是在普通车床上加工，劳动强度大，生产效率低。随着数控机床应用的普及，以数控机床替代普通机床从事金属切削加工工作，已成为企业的发展方向。本人将利用数控车床加工梯形螺纹的过程作一分析总结，并与同行探讨，希望能有所收获。关键词：梯形螺纹 三针测量 z向偏置值 G76前言：梯形螺纹的螺距较大，因而切削量大，通常在普通车床上加工，梯形螺纹的进刀法有：1、车直槽法；2、左右切削法；3、车阶梯槽法。不管是采用哪种方法，刀具左右移动量和径向进刀量都要凭借经验，这样对操作者的操作技能要求较高，且易产生空走刀和扎刀的现象。本文通过利用数控车床和编程加工数据的处理来加工梯形螺纹，从根本上解决了在普通车床上加工梯形螺纹的难题，效果甚好。一、加工准备加工图1所示工件，材料为45钢，毛坯尺寸：52100，加工数量：20件。图1 零件图需作如下准备工作：梯形螺纹的尺寸计算梯形螺纹的代号用字母“Tr”及公称直径螺距表示，单位均为mm，左旋螺纹需在尺寸规格之后加注“LH”，右旋则不用标注。国家规定，公制梯形螺纹的牙型角为30，梯形螺纹的牙型如图2所示，各基本尺寸的计算见表1-1。表1-1 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顶间隙acp1.5-56-1214-44ac0.250.51大径dd = 36mm中径d2d2 = d-0.5p = 36-0.56 = 33mm牙高h3h3 =0.5p + ac = 0.56+0.5 = 3.5mm小径d3d3 =d-2 h3 = 36-23.5 = 29mm牙顶宽ff = 0.366p = 0.3666 = 2.196mm牙槽底宽ww=0.366p-0.536ac=0.3666-0.5360.5 =1.928mm梯形螺纹测量的准备梯形螺纹的测量分综合测量、三针测量和单针测量三种。本人准备采用三针测量法进行测量，它是一种比较精密的测量方法，适用于测量精度要求高的三角螺纹、梯形螺纹和蜗杆的中径尺寸。三针法测量外螺纹中径的方法如图3所示。测量时，把三根量针放置在螺纹两侧相对应的螺旋槽内，用千分尺量出两边量针顶点之间的距离M，根据M值计算出螺纹中径的实际尺寸。三针测量时，量针直径dD和M值的计算如下：量针直径dD = 0.518P = 0.5186 = 3.1mm (注d2=33mm查得尺寸允许偏差为d2= mm ) 测量读数值:M = d2+4.864dD 1.866P = 33+ 4.8643.1-1.8666 = 36.88mm根据中径d2允许的极限偏差,千分尺测量的读数值M应为36.40736.764mm 。图3 三针法测量螺纹中径梯形螺纹车刀的准备结合本工件的加工数量，梯形螺纹刀选用为高性能高速钢刀，采用弹性刀杆夹头安装刀具，弹性刀杆可防止振动和扎刀。下面图4为梯形螺纹车刀的示意图：图4 梯形螺纹车刀（材料：高速钢刀坯）二、零件的加工工艺分析 1、采用G76多重螺纹切削循环指令进行加工针对梯形螺纹的螺距大，切削深，加工余量大，易扎刀的现象，在这里本文采用G76多重螺纹切削循环指令来加工梯形螺纹解决这一难题；G76多重螺纹切削循环指令功能：它是通过多次螺纹粗车，螺纹精车完成规定牙高的螺纹加工，螺纹粗车的切入点由螺纹牙顶逐步移至螺纹牙底，指加工完一层后再加工下一层，直到牙底为止。一层一层的进去，吃刀量是由数控程序的参数设定控制准确的，它是逐渐减少的，有利保护刀具，避免了在普通车床加工中由人工把握控制不当引起的打刀、扎刀等现象的发生，提高了加工的可靠性和质量的稳定性。2、Z向刀具偏置量 通过计算Z向刀具偏置量，解决了梯形螺纹尺寸难控制；粗糙度难保证的难题。 在梯形螺纹的实际加工中，由于刀具顶刃宽度尺寸并不等于槽底宽，在经过一次G76切削循环后，仍无法正确控制螺纹中径等各项尺寸。当然是可以采用成形刀的，但采用成形刀的话，第一，刀具比较难刃磨，要按螺纹相应几何尺寸制做样板，再依据样板来刃磨；第二，刀头太宽，容易引起振动，导致加工出的梯形螺纹粗糙度不符合要求。在此，本人采用了计算Z向刀具偏置量值的方法来解决以上难题，在经过一次G76切削循环后，用三针测量法测出实际值M1 ，再根据以下经验公式精确计算出Z向刀具偏置值，经刀具Z向偏置后，再次进行G76循环加工，即可加工出符合要求的梯形螺纹。Z向偏置量 = 0.268（M1 M）M1 经一次螺纹切削后采用三针测量法测出的实际M值。M 三针测量时理论值。 3、加工过程 在此结合本文工件的加工，分析一下整个梯形螺纹的加工过程。按照我们选用的刀具，螺纹在经过一次的G76循环后，仍无法保证尺寸，这就需要用到计算Z向偏置量来解决。首先用三针测量法测出经过一次G76循环加工的螺纹尺寸M1值，根据本工件的加工，测出的M1值为39.2mm，接着再选用一个合适的M值，根据之前算出的三针测量值M允许的范围值为36.40736.764mm，结合梯形螺纹大径加工的实际尺寸，我们选用了一个适当的M值为36.5mm.根据以上的已知数值可计算出Z向偏置量：Z = 0.268 (M1M) = 0.268 (39.236.5) = 0.7236mm经刀具Z向偏置0.7236mm后，调用程序，再次进行G76循环加工，最后测量的数值为36.48mm，在公差允许范围内。 本梯形螺纹加工过程操作容易，简单方便，且效率是普通车床的几倍，能有效的保证了梯形螺纹的质量。三、编制程序选择的刀具为：T01外圆粗车刀；T02外切槽刀；T03梯形外螺纹车刀；T04外圆精车刀。加工程序：O5551G00 X100 Z100G99 T0101 S800 M03G00 X52 Z2 M08G71 U1.5 R0.5G71 P1 Q2 U0.5 W0 F0.15N1 G00 X0G01 Z0 S1500 F0.08G03 X16 Z-8 R8G01 X19X20 Z-8.5Z-13X25.8X28 Z-35Z-45X44X48 Z-47N2 Z-62T0404G70 P1 Q2G00 X100 Z100M05M09M30O5552G00 X100 Z100G99 T0101 M03 S800G00 X52 Z2 M08G71 U1.5 R0.5G71 P1 Q2 U0.5 W0 F0.15N1 G00 X29.8 G01 Z0 S1500 F0.08X35.8 Z-3 Z-35X44N2 X48 Z-37T0404 G00 X52 Z2G70 P1 Q2G00 X100 Z100T0202 M03 S200G00 X38 Z-28 M08G75 R0.5G75 X28 Z-35 P1500 Q2000 F0.06G01 X36 Z -25X30 Z-28G00 X38G00 X100 Z100M05M09M30O5553 (梯形螺纹加工程序)G00 X100 Z100 快速定位到安全点G99 T0303 M03 S150 换刀，启动主轴，指定转速G00 X38 Z6 M08 快速移动到加工起点，开切削液G76 P020230 Q60 R0.1 精加工重复次数2，倒角宽度0.2，刀具角度30度，最小切入深度0.06,精车余量0.1G76 X28.8 Z-31 P3600 Q500 F6 螺纹牙高3.6,第一次螺纹切削深度0.5G00 X100 Z100 返回程序起点M05 停主轴M09 关切削液M30 程序结束四、结束语随着数控机床应用的普及，以数控机床替代普通机床从事金属切削加工工作，已成为企业的发展方向。利用数控车床加工梯形螺纹是可行的。只要充分利用数控机床的特点和优点，充分合理选用刀具和加工工艺，不断探索进取、虚心向学。探索进取，虚心向学一定能在加工技术上有所突破，操作技能可以迅速提高。参考文献1、车工技师培训教材机械