数控车床较低段转速范围的巧用

1、数控车床较低段转速范围的巧用我国自上世纪 80 年代以来 , 电控技术的发展 , 交流变频无 级调速主轴电机使数控机床主传动实现无级调速 , 解决了直流电 机长期运转产生整流火花和电刷磨损的难题。 曾为主要动力源的 直流调速电机 , 在多数数控机床主旋转运动中逐渐被交流调速主 轴电机取代。根据具体设计要求 , 一般选用的传动方案 : 一是选 用内装式主轴电机 （即电主轴 ） 所谓内装式主轴电机。二是选用 输出转换型主轴电机 , 这种既能变频调速 , 又能切换绕组 （ 即变级 ） 分档变速 ,使电机本身的调速范围和恒功率区调速范围增大 , 以 满足机床主轴较大变速范围的要求。一、机床最低稳定转速

2、目前, 人们在计算主轴转速为 437r/min 以上高速恒功率区 域研究较多 ,而对主轴转速在 437r/min 以下, 却很少有撰文。而 主轴的恒转矩区域转矩作用较大 , 如采用普通高速钢车刀 , 在这 样的转速范围内 , 能在抑制刀具磨损、改善表面粗糙度、控制积 屑瘤生成等方面满足低速大转矩的切削加工要求 , 而且产品质量 也极易控制。一般经皮带传动的小型机床转矩可达到245N?m中型机床转矩大于490N?m大型机床达到785-1177N?m当然，在恒 转矩区域内功率随转速降低而减小 , 实际用的最低转速取决于机 床所要求的最小切削功率和电机的额定输出功率。然而 , 低速不一定就是低效。尤

3、其是在加工大螺距梯形螺纹 时, 常常由于加工工艺方面的原因 ,很少进行梯形螺纹的加工 , 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。只要用机夹刀进行合理的工艺分析 , 使用恰当的加工指令 , 完全可以在数控车床上加工出合格的梯形螺纹。 但刀具采购比较 困难（一般需要预订 ）, 而且由于主轴转速和螺纹导程都较大 , 使 观察判断较困难 , 又因为刀具装夹要求和刀柄特性要求很高 （ 特 别是内梯形螺纹加工 ）, 极易产生振纹 , 或产生“扎刀”。如果能 采用普通高速钢刀具低速切削 , 制造难度可大为下降。而且由于 梯形螺纹导程较大 , 车削时间影响不大 , 产品质量极

4、易得到控制 和保证。二、梯形螺纹加工的工艺分析1. 梯形螺纹的尺寸计算梯形螺纹的代号一般用字母“ Tr ”及公称直径x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。例如Tr36 x 6,Tr44 x 8LH等。国标规定，公制梯形螺纹 的牙型角为 30。2. 梯形螺纹在数控车床上的加工方法（1）直进法。螺纹车刀X向间歇进给至牙深处（如图1a）。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G92来实

5、现，但是很显然，这种方法是不可取的。(2) 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 1b) 。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G76指令来实现。(3) 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 1c) 。该方法类同于斜进法 ,也可在数控车床上采用 G76 指令来实现。(4) 切槽刀粗切槽法。 该方法先用切槽刀粗切出螺纹槽 ( 如图 1d), 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

6、车床上较难实现。3. 梯形螺纹的测量 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 2所 示。三、梯形螺纹编程实例例:如图3所示梯形螺纹，试用G76指令编写加工程序。 计算梯形螺纹尺寸并查表确定其公差 ;计算Z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G76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Z向偏置后再次进行 G76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 Z 向的偏置量。 在进行实际加工时 , 在一次循环结束后 ,用三针测量实测 M 值,计算出刀具Z向偏置量，然后在刀长补偿或磨耗存贮器中设 置Z向刀偏量，再次用G76循环加工就能一次性精确控制中径等 螺纹参数值。通过实例我们可以得出以下结论 ,要想在数控机床上采用普 通高速钢刀具低速切削加工出质量易得到保证的梯形螺纹 , 关键 是做好如下几点 :第一, 采用高速钢刀具低速切削加工导程较大的梯形螺纹 , 车削时间影响不大 , 产品质量极易控制 , 但必须刃磨正确的刀具 几何角度。第二，合理选择梯形螺纹的加工指令，通常选G76指令。第三，准确设定G76指令的