fname=螺纹加工论文

1、摘要在数控车床上可以车削米制、英寸值、模数和径节制四种标准，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。用数控车床车削螺纹相对应于普通车床车削螺纹来说比较省心的，但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。以下通过对螺纹的分析，加强对螺纹的了解，以便更好的加工螺纹。关键词：数控车床 螺纹 螺纹参数 工艺要求绪论来数控加工技术的应用呈突飞猛进之势，包括以组合机床为主的大量生产方式都向以数控设备为主的生产方式转变，社会上对掌握数控技术的人才需求量越来越大，特别是对数控加工技术的人才需求

2、量更大。而数控设备的高精度、高效率决定了发展数控设备是当前我国机械制造业的基础，也是未来工厂自动化的基础。本课题主要是螺纹配合的设计与加工（内螺纹和外螺纹的配合）。是根据仔细查阅相关文献及网上查阅资料进行设计，利用手工编制零件程序，在数控机床进行零件车削加工。对零件尺寸和形状进行设计时，考虑到是一组配合件，要求精巧，配合的精度高，外形美观，尺寸设计较大，选择钢件作为加工材料。要求对零件图形进行工艺分析，选择机床、刀具、确定加工方案。涉及到内螺纹与外螺纹轴的配合，尺寸设计较大，加工起来在进给量、转速、背吃刀量等有一定的加工难度，所以要合理选择。虽然两个零件选择的是数控机床进行加工，但是切削用量的

3、选择原则与通用机床加工相似。螺纹配合轴零件加工的切削用量的选择是按零件材料和刀具材料及实践加工经验等确定的。还得分析进给速度的选择，应与主轴转速和背吃刀量相适应。本设计说明书是对我所学知识的应用，它涉及到我在大专三年所学的全部知识，在数控专业上具有代表性，而且提高了我们综合运用各方面知识的能力。在程序的调试、零件的加工中运用到了我们所学的AutoCAD、caxa电子图版、机械制图、机床操作、刀具的选择、零件的工艺分析、数学处理等一系列的内容。这将我所学到的理论知识充分运用到了实际加工中，切实做到了理论与实践的有机结合。目录摘要1第一章数控机床概述41.1数控机床的组成41.2数控机床的分类4第

4、二章 数控加工工艺分析52.1加工方法和加工方案的选择52.2加工工序的安排52.3加工顺序的安排6第三章 螺纹的尺寸分析及刀具安装和对刀63.1 螺纹加工前工件直径73.2 螺纹加工进刀量73.3 刀具的装刀与对刀7第四章 螺纹配合8 进刀方法分析84.2 零件工艺分析94.3确定装夹方案104.4确定工步顺序、进给路线和所用刀具104.5确定切削用量134.6填写工艺卡文件4.114第五章结果分析195.1零件的精度与尺寸检验195.2产生误差的主要因素19总结20致谢20参考文献21第一章数控机床概述1.1数控机床的组成数控机床一般由控制介质、数控装置、伺服系统和机床本体组成。图1-1的

5、实线所示为开环控制的数控机床框图。 图1-1 数控机床的组成1.2数控机床的分类1.2.1按工艺用途分类1一般数控机床 2数控加工中心数控机床3. 特种数控机床 1.2.2按数控机床的运动轨迹分类1点位控制数控机床 2点位直线控制数控机床 3轮廓控制数控机床 1.2.3按伺服系统的控制方式分类1开环控制数控机床 2闭环控制数控机床 3半闭环控制数控机床 1.2.4按数控装置分类数控机床若按其实现数控逻辑功能控制的数控装置来分，有硬线数控和软线数控两种。第二章 数控加工工艺分析2.1加工方法和加工方案的选择在选择加工表面的加工方法和加工方案时，应考虑下列因素：（1）加工表面的技术要求（2）工件材

6、料的性质（3）工件的形状和尺寸（4）生产类型（5）具体生产条件2.2加工工序的安排零件表面的加工方法和加工方案确定之后，就要安排加工工序。当零件的加工质量要求比较高时，往往不可能在一道工序中完成全部加工内容，而必须分几个阶段来进行加工。（1）加工阶段 （2）划分加工阶段的原因2.3加工顺序的安排复杂零件的机械加工工艺路线要经过一系列切削加工、热处理和辅助工序。因此，在制定工艺路线时，工艺人员要全方面地把切削加工、热处理和辅助工序三者一起加以考虑。一般应遵循以下原则：（1）切削加工工序的安排原则（2）热处理工序的安排原则 （3）辅助工序的安排原则加工顺序的安排是一个比较复杂的问题，影响的因素也比

7、较多，不是一成不变的，应全面、灵活掌握以上的原则，并注意生产实践积累。第三章 螺纹的尺寸分析及刀具安装和对刀数控车床对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方面：3.1 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D/d0.1P，即螺纹大径减0.1螺距，一般根据材料变形能力小取比螺纹大径小0.1到0.5。3.2 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=0.54P（P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。3.3 刀具的装刀与对刀 车刀安装得过高或过低过高，则

8、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1D左右（D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

9、仪自动对刀，可以直接用刀具试切对刀，也可以用G50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Z向对刀没有严格的限制，可以根据编程加工要求而定。第四章 螺纹配合4.1 进刀方法分析 控车床中，螺纹切削一般有三种加工方法：G32直进式切削方法、G92直进式切削方法和G76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。（1）G32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

10、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。（2）G92直进式切削方法简化了编程，较G32指令提高了效率。（3） G76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G76加工方法进行粗车

11、，然后用G32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。（4）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10倍，螺纹刀片刀尖处的作用力要高 1001000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3

12、个方面来提高数控车削螺纹的精度。4.2 零件工艺分析图4-1形状图该零件图3-1所示，零件是86mm×60mm 所以，经过考虑，最终选择的零件毛坯为160mm×62mm的45钢。它是由圆弧、圆柱面、螺纹、退刀槽、锥面、圆弧、端面相连组成，结构形状复杂，加工部位多，对槽的右端外螺纹尺寸精度、位置精度和形状精度要求高，表面粗糙度Ra1.6。这类零件有一定的加工难度，非常适合数控车床加工。4.3确定装夹方案这个零件从图纸上可以看出，对于加工装夹上还是比较好进行装夹的，为了使工序基准与定位基准重合，便于加工所有的需加工部位，将毛坯的任意端用三爪卡盘装夹固定就可以，利用这样一种相对简

13、单的装夹方法，可以限定工件的四个自由度，可以有效保证零件在加工中的定位，达到加工效果。4.4确定工步顺序、进给路线和所用刀具在这个零件的加工中，所需要的工序很少，对加工刀具形状的要求不是很高，只是在加工中注意到几个处圆弧、锥面相互夹角的处理就可以，所以选用一把刀尖角为30度的硬质合金尖刀和一把硬质合金的5mm切断刀，就可以解决零件的加工，但因加工的材料是钢件，同时也要注意刃磨刀具。根据工步顺序和切削加工进给路线的确定原则，本工序具体的工步顺序、进给路线及所用刀具确定如下：4.4.1粗车外表面选用刀尖角为30度的硬质合金尖刀对外表面进行粗车，走刀路线及加工部位如图3-2所示。图4-2路线图由于粗

14、车的外表面是递增且有圆弧,加工零件的材料又是钢件，可以采用这把刀尖角为30度的硬质合金尖刀直接将工件车削成形。在编制加工程序的时候采用的是FANUC系统的G71外圆循环加工指令，所以在进行这段加工的时候，走刀路线和一般的加工不同。加工步骤：切端面-切圆弧-切外圆-切堆面-切圆弧-切外圆-退刀-回起到点。4.4.2 精车外表面选用刀尖角为30度的硬质合金尖刀对零件进行精加工，其加工步骤及走刀路线如图4-3所示图4-3走刀路线图4.4.3 切槽选用刀尖宽度为5mm的切槽刀，加工部位及走刀路线如图4-4所示图4-4切槽部分走刀路线4.4.4 切螺纹选用刀尖角度为60度的硬质合金材料的螺纹刀，在编制螺

15、纹加工的程序时，为了能使与内螺纹完整配合得当，加工时应使外螺纹小于图纸标注尺寸的0.1mm0.2mm,其加工部位及走刀路线如图4-5所示：图4-5切螺纹走刀路线4.4.5 切断在精车削完毕后，将进行零件的切断。选用5mm切槽刀，其走刀路线如图4-6所示：图4-6切断走刀路线图4.5确定切削用量数控加工的切削用量包括：被吃刀量、主轴转速或切削速度、进给速度或进给量。切削用量的选择原则与普通机床加工相似，具体数值应根据数控机床使用说明书和金属切削原理中规定的方法及原则，结合实际加工经验来确定。在工艺系统刚性和机床功率允许的条件下，尽可能选取较大的被吃刀量，以减少进给次数。光车时主轴转速应根据零件上

16、被加工部位的直径，并按零件和刀具的材料及加工性质等条件所允许的切削速度来确定。在程序设计时，必须确定每道工序的切削用量。选择切削用量时一定要充分考虑影响切削的各种因素，正确的选择切削条件，合理的确定切削用量，可以有效的提高机械加工的质量和效率。根据加工要求确定切削用量，具体确定如下：（1）粗车外表面车削端面时主轴转1000r/min，圆弧、直外圆面、锥面S=800r/min,圆弧f=0.180.2mm/r直外圆面、锥面f=0.20.25mm/r。（2）精车外表面车削端面时主轴转速1500r/min,圆弧、直外圆面、直外圆面、端部倒角S=1500r/min位圆弧、直外圆面、锥面f=0.1mm/r

17、。（3）切断主轴转速S=300r/min,进给量f=0.12mm/r。（4）数学计算M30×2螺纹计算：牙深（直径）：t=1.3P=1.3×2=2.6螺纹大径: D大=D公称-0.1P=30-0.1×2=29.8螺纹小径：D小= D公称-1.3P=30-1.3×2=27.4根据牙深,螺纹分五刀加工,第一刀:0.9mm, 第二刀:0.6mm,第三刀:0.6mm,第四刀:0.4mm,第五刀:0.1mm.4.6填写工艺卡文件（1）将选定的各工步所用刀具的刀具型号、刀片型号、刀片牌号及刀尖圆弧半径等填入表4-1数控加工刀具卡片中。表4-1数控加工刀具卡片产品名称

18、代号零件名称螺纹配合（件一）零件图号01程序编号0001工步号刀具号刀具名称刀具型号刀片型号刀片牌号刀具半径/mm备注01T01机夹可转位车刀PCGCL2525-09QCCMT097308GC4350.402T02机夹可转位车刀PCGCL2525-09QCCMT097308GC4350.203T03切槽刀（宽5mm）PCGCL225-09QCCMT097308GC4350.204T04车螺纹PCGCL2525-09QCCMT097308GC4350.2（2）按加工顺序将各工步的加工内容、所用刀具及切削用量等填入表32数控加工工序卡片中。表4-2数控加工工序卡片零件名称数控加工工艺卡片产品名称零

19、件名称材料零件图号螺纹配合螺纹配合（件一）45钢01工序号程序编号夹具编号使用设备车间1O0001001（三爪卡盘）CJK6032A学院数控车削加工中心工步号工步内容刀具号刀具规格/mm主轴转速（r/mm）进给速度（mm/min）背吃刀量/mm备注01粗车外表面T0108000.18-0.20.2-0.251.502精车削表面T02015000.10.103切槽T030200-3000.1-0.1504螺纹刀T043200-4000.05-0.11.005切断T030200-3000.1第五章 程序编制O0001程序段程序注明N10G54G40G98选择工件坐标系N20M03S800T0101

20、换1号刀，主轴正转，800r/minN30G00X70Z0定位车端面N40G01X0F100车端面N41G00X100Z100退刀N50G00X65Z2定位到精加工起点N60G71U1.5R1精车余X0.5mmW0.2mmN70G71P80Q180U0.5W0.2F160粗车循环，背吃刀量1.5mm,退刀1mmN80G00X0nsN90G01Z0N100G03X24Z-12N110Z-30N120X30N130Z-63N140X32N150X34Z-68N160G02X54Z-78R10N170G01X60N180Z-86nf粗车结束N190G00X100Z100换刀点N200T0202S15

21、00换2号刀，主轴转速1500r/minN210G00X65Z2精车定位N220G71P80Q180精车外轮廓N230G00X26Z-30快速移到倒角处N240G01X30Z-32倒角N250G00X100Z100回到换到点N260T0303S300换3号刀切槽（刀5mm）N270G00X35Z-50定位N280G01X26加工螺纹退刀槽N290G04X4槽底停留4sN300G01X35退刀N310G00X100Z100回换刀点N320T0404换4号螺纹刀N330 G00X32Z-25定位N340 G92X29.1Z-48F2切螺纹第1刀N350X28.5切螺纹第2刀 N360X27.9切螺

22、纹第3刀N370X27.5切螺纹第4刀N380X27.4切螺纹第5刀 N390G00X100Z100返回起刀点N400T0303S300换3号切断N410G00X65Z-86定位N420G01X0F50切断N430X65退出N440G00X100Z100回起刀点 N450M05M30程序结束第五章结果分析5.1零件的精度与尺寸检验零件的加工质量对其工作性能和使用寿命有着较大的影响,现对其加工后零件质量分析：零件的尺寸精度基本得到保证，零件的上下表面粗糙度值偏大。原因是其加工精度与机床、夹具、刀具本身误差和使用中的调整误差及工件的装夹定位误差以及自己的操作技能水平等多方面因素有关，这些原始误差将

23、反映到工件质量上，形成零件的加工误差。5.2产生误差的主要因素从零件加工质量分析得出：（1）零件出现误差或粗糙度值偏大与刀具、夹具的误差及工件的定位误差有关，机床主轴或因刀具的装夹不当引起的径向或端面的圆跳动等因素，都会使工件产生误差。（2）夹紧力对加工精度也有影响，工件在夹紧时，由于工件的刚度较低夹紧的作用力或方向不当，均可造成定位端面不垂直。（3）切削用量对加工精度的影响，从零件的表面质量分析，这与合理选择切削用量很有关系，选择较高的切削速度V适当减小进给量f。通过对零件的系统分析得出,零件表面粗造度值、尺寸精度基本得到保证。之所以出现这些问题与安排加工的工艺过程、刀具的质量、机床的定位、零件的装夹、定位基准的选择以及自己的操作技术水平也有关系。可以通过合理的选择刀具的几何参数，合理的选择切削用量，从而提高了零件的加工精度。总结总之，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