试论数控车床普通螺纹的加工

1、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：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/d 0.1P,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 。2、螺纹加工

2、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2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。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1%D左右（

3、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。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：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

4、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。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

5、，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，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

6、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 个方面来提高数控车削螺纹的精度。图1 接头零件 （45 钢）图2 螺纹车刀图 3 G92 直进式切削方法图 4 G76 斜进式切削方法1 实例分析例如加工图 1 所示零件1. 选择合理的刀具几何参数由图 1 可知该螺纹属于细牙 普通螺纹，选择硬质合金三

7、角 形外螺纹车刀。 螺纹车刀的几 何形状见图 2。 在螺纹刀的两个切削刃上磨 出宽度为0.20.4mm的倒 棱，其 =5°，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 30' ， 磨成 59.5°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，

8、 出现“扎刀”现象。 正确的位 置是刀尖位置比工件中心高 0.10.3mm。2. 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。3. 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-GSK980T该系统螺纹编程指令有 G32

9、G92G76其中G32是简单螺纹切削指令，显然不适合，G92螺纹切削循环采 用直进式进刀方式，G76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。G92和 G76的加工误差分析：a. G92直进式切削方法，如图3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。b. G76 斜进式切削方法，如图 4所示。由于

10、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G92 G76混用进行编程，即先用G76进行螺纹粗加工，再 用G92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，

11、不然会乱扣，造成零件报废。根据以上分析，采用GSK980黴控系统所编制的螺纹加工程序如下： 01234： 程序号:（省略外圆加工程序）T0303： 调 3 号螺纹车刀G00 X37.0 Z5.0： 快速定位螺纹加工起点G76 P010160 Q25 R0.05: 用G76螺纹车削循环指令G76 X34.45 Z-58.0 P775 Q350 F1.5: 粗车 M3& 1.5 螺纹部分G00 X37.0 Z5.0： 快速定位到 76螺纹加工起点G92 X34.4 Z-58.0 F1.5: 用G92螺纹车削循环指令X34.376： 精车螺纹X34.376：G00 X100 Z100 M05

12、： 返回安全点，主轴停止转动M30： 程序结束，返回程序起始段加工时的几点注意事项：a. 工件要夹紧，以防在车削时打滑飞出伤人和扎刀：b. 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GSK980t数控系统加工M30X2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 GSK980t 数控系统 加工M30X2的外三角螺纹为例（如图 1示），就如何车削岀高质量的螺纹与同行进行探讨交流。一、 车

13、削螺纹工件的螺纹参数和工艺要求1 、确定螺纹大径、中径、小径。外螺纹大径（公称直径d ） 一般应车得比基本尺寸小 0.20.4mm （约 0.13P），保证车好螺纹后牙顶处有0.125P的宽度（P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 d 2=d-0.6495P ， 在中径处螺纹牙厚和槽宽相等。小径的计算公式为： d 1 =d- 1 .3P 。则在上例中的 参数分别是： d =29.629.8 ， d2=28.701， d1=27.4 。2 、螺柱右端面要倒角至螺纹小径，左边加工退刀槽。3 、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

14、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 0.3mm左右，最后留余量0.2mm ;精车时每 次切深0.10.2mm左右，粗精车的总切深为1.3P。经过总结，本人列出下表仅 供参照。、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（1）刀尖角£应等于牙型角，车削普通三角形 螺纹是60

15、0； （2）前角Y 一般为0o15o,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0o5o）;（ 3）后角a一般为5o10o,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2）。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

16、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 3）。如果车刀装歪，就会产生牙形歪斜 （见图4）;刀头伸出不能太长，一般为

17、 2025m（约刀杆厚度的1.5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 3）。 如果车刀装歪， 就会产生牙形歪斜（见图 4）;刀头伸出不能太长， 一般为 2025mm （约刀杆厚度的 1.5

18、 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 3）。如果车刀装歪，就会产生牙形歪斜（见图 4）;刀头伸出不能太长，一般为2025m（约刀杆厚度的1.5 倍）三、编写程序的方法要求广州数控G980

19、t系统中有G32 G92和G76三个切削螺纹的指令，加工 螺纹的进刀方法有直进法（见图 5）和斜进法（见图 6）。因此在编程过程中不 同的切削方法应选用不同的指令。G32、G92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。G76 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

20、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G76加工方法进行粗车，然后用G32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 2P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 650r/min ，切削 过程中不能变速，否则会乱扣；用 G32或G92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：O 0001 ；G0 X100 Z100 ；M3 S650 ；T0101 M8 ；G0 X30 Z5 ；（ Z5,大于 2P）G92 X29.7 Z-19 F2 ；（ z -19，要大于螺纹长度，F2是螺距）X29.6 ；X29.5 ；X27.4 ；X27.4 ；