《数控车削编程与加工》-项目五

任务一单线螺纹轴的数控车削加工一、螺纹基本知识（一）螺纹加工的种类①圆柱螺纹、圆锥螺纹和端面螺纹；②单线螺纹和多线螺纹，如图５－３所示；③左旋螺纹与右旋螺纹，如图５－３所示；④公制螺纹与英制螺纹；⑤粗牙螺纹与细牙螺纹。（二）螺纹的基本参数螺纹的牙型（见图５－４）、直径、螺距、线数和旋向称为螺纹的五要素。下一页返回任务一单线螺纹轴的数控车削加工（三）螺纹的尺寸计算三角形螺纹理论尺寸：牙型全高度：Ｈ＝０.８６６Ｐ；标准牙型高度：ｈ＝５／８Ｈ＝０.５４１２５Ｐ；螺纹大径＝公称直径；螺纹中径＝公称直径－０.６４９５Ｐ；螺纹小径＝公称直径－２ｈ＝公称直径－１.０８２５Ｐ。注意：Ｐ为螺纹螺距（非螺纹导程）。上一页下一页返回任务一单线螺纹轴的数控车削加工（四）普通三角螺纹的工艺结构１.螺尾螺纹末端形成的沟槽渐浅部分称为螺尾。２.螺纹退刀槽为了使所要求长度内的全部螺纹起作用而不产生螺尾，在加工螺纹之前需先加工出供退刀用的槽，即螺纹退刀槽。３.螺纹倒角为了便于装配，在螺纹的始端一般需要加工出一小部分圆锥面，称为倒角。上一页下一页返回任务一单线螺纹轴的数控车削加工（五）螺纹编程工艺知识１.螺纹旋向若所选用机床是前置刀架，主轴正转，刀具自右向左进行加工，切削右旋螺纹；反之，刀具由左向右加工，切削左旋螺纹。若所选用机床是后置刀架，主轴旋转，刀具自右向左切削加工，产生左旋螺纹；反之，刀具自左向右进行加工，切削右旋螺纹。上一页下一页返回任务一单线螺纹轴的数控车削加工２.进刀方式直进法：如图５－６（ａ）所示，切削时左右刀刃同时切削，产生Ｖ形铁屑作用于切削刃上，会引起较大作用力。加工时要求切深小、刀刃锋利，适用于一般的螺纹切削，加工螺距４ｍｍ以下的螺纹。斜进法：如图５－６（ｂ）所示，此切入法切削刃承受的弯曲压力小，状态较稳定，侧向进刀时，齿间有足够的空间排出切屑，适宜较大切深，用于加工螺距４ｍｍ以上的不锈钢等难加工材料工件或刚性低、易振动工件的螺纹。上一页下一页返回任务一单线螺纹轴的数控车削加工３.加工余量螺纹加工分为粗加工与精加工工序，需进行反复多次切削。一般第一刀切削量为０.７～１.５ｍｍ，依次递减，精加工余量取０.１ｍｍ左右。进刀次数根据所需切除的总余量来确定。螺纹切削总余量（直径值）等于螺纹大径尺寸减去小径尺寸，即牙型高ｈ的２倍。计算公式：螺纹牙高为ｈ＝０.６４９５Ｐ需切除的总余量为２ｈ＝２×０.６４９５Ｐ＝１.２９９Ｐ（Ｐ为螺距）上一页下一页返回任务一单线螺纹轴的数控车削加工４.进给次数与背吃刀量选择学习螺纹类零件的车削加工方法，首先应熟悉常用螺纹切削的进给次数与背吃刀量，表５－１所示为常用螺纹切削的进给次数与背吃刀量，有一定的生产指导意义，操作者应该熟记并学会应用。（注：表中所给数据均为推荐值，编程者可根据自己的经验和实际情况进行选择。）上一页下一页返回任务一单线螺纹轴的数控车削加工５.主轴转速ｎ加工螺纹时会产生较大的切削力，同时主轴每转一圈，刀具进给一个导程，根据公式有：Ｆ＝ｎＳ式中：Ｆ———进给速度；ｎ———主轴转速；Ｓ———螺纹导程。主轴转速越高，刀具进给速度越快，为避免撞刀，一般车螺纹转速为４００～５００ｒ／ｍｉｎ或按照经验公式选择上一页下一页返回任务一单线螺纹轴的数控车削加工６.引入距离与超越距离加工螺纹时，刀具进给速度与主轴转速之间有严格的匹配关系。由于螺纹加工开始有一个加速的过程，结束时有一个减速的过程，而在加、减速过程中主轴转速保持不变，因此在这两段距离内螺距是变化的，所以应留一定的升速进刀距离δ１和减速退刀距离δ２，如图５－７所示。上一页下一页返回任务一单线螺纹轴的数控车削加工７.螺纹切削刀具（１）螺纹车刀形状螺纹车刀是成形刀具，公制螺纹牙型角为６０°，如图５－８所示。（２）螺纹车刀的特点螺纹车刀的材料，一般有高速钢和硬质合金两种。高速螺纹车刀刃磨比较方便，容易得到锋利的刀尖，而且韧性较好，刀尖不易爆裂。因此，常被用于塑性材料工件螺纹的粗加工。缺点是高温下容易磨损，不能用于高速车削。硬质合金螺纹车刀耐磨和耐高温性能比较好，一般用于加工脆性材料工件螺纹，以及批量较大的小螺距（Ｐ＜４）螺纹。上一页下一页返回任务一单线螺纹轴的数控车削加工在数控车床上一般采用可转位内、外普通螺纹车刀，用于加工６０°公制螺纹。该种车刀使用全牙型螺纹刀片，规格有１１、１６、２２三大系列，共６０多种型号，带有特制的修光刃，与刀杆配合使用可满足螺距为１.０～６.０ｍｍ内螺纹以及螺距为１.２５～６.００ｍｍ外螺纹的加工需要。（３）螺纹车刀的安装螺纹车刀的刀尖角度直接决定了螺纹的成形和螺纹的精度，车刀的刀尖角等于螺纹牙型角α＝６０°，其前角γ０＝０，以保证加工螺纹的牙型角精度，否则牙型角将产生误差。只有进行粗加工或螺纹精度要求不高时，为提高切削性能，其前角才可取为５°～２０°。上一页下一页返回任务一单线螺纹轴的数控车削加工安装螺纹车刀时，刀尖对准工件中心，并用样板或万能角度尺对刀，以保证刀尖角的角平分线与工件的轴线垂直，使车出的牙型角不偏斜，如图５－９所示。刀尖安装高度与工件轴线等高，以防止硬质合金车刀高速切削时出现扎刀，刀尖允许高于工件轴线百分之一工件直径的高度。（４）螺纹车刀对刀Ｘ方向对刀：试切工件外圆—刀具原路返回—主轴停止—测量外径ｄ—按“Ｏｆｆｓｅｔ”软键—输入“Ｘｄ”—按“测量”软键；Ｚ方向对刀：手轮操作，刀具慢慢靠近工件右端面，目测螺纹刀尖与端面平齐—按“Ｏｆｆｓｅｔ”软键—输入“Ｚ０”—按“测量”软键。（５）螺纹测量（见图５－１０）上一页下一页返回任务一单线螺纹轴的数控车削加工二、螺纹切削指令Ｇ３２、Ｇ９２（一）单行程螺纹切削Ｇ３２该指令可以车削圆柱螺纹、圆锥螺纹、端面螺纹，指令刀具直线移动，使主轴的旋转与刀具的直线移动保持确定的传动关系，即主轴转一转，刀具移动一个导程。该指令采用直进式切削法。（二）螺纹切削固定循环指令Ｇ９２Ｇ９２指令适用于加工内外等距圆柱或圆锥螺纹，指令每指定一次，刀具自动完成一次螺纹切削循环。该指令切削采用直进式切削法。上一页返回任务二双线螺纹轴的数控车削加工一、螺纹切削复合循环指令Ｇ７６（一）指令格式格式：G76P(ｍ)(ｒ)(α)Q(Δｄｍｉｎ)R(ｄ)；G76X(U)__Z(W)__R(ｉ)P(ｋ)Q(Δｄ)F(Ｌ)；程序中：ｍ———精车次数，１～９９，模态值；ｒ———螺纹的尾端退刀量，是螺纹导程的０.１～９.９倍，以０.１为一挡逐步增加，设定时用００～９９间的两位数表示，若ｒ＝１０，表示实际尾端退刀量为０.１×１０×Ｌ；下一页返回任务二双线螺纹轴的数控车削加工α———刀尖角度，公制螺纹为６０，模态值；Δｄｍｉｎ———最小车削深度，半径值编程，无小数点，单位是μｍ；ｄ———精加工余量（半径值编程、带小数点、有正负之分，外螺纹为正，内螺纹为负）；ｉ———锥螺纹起、终端的半径差（包括导入与导出长度）；ｋ———螺纹高度（Ｘ轴方向上的牙高）半径值指令，ｋ＝０.６４９５Ｐ，无小数点，单位为μｍ；Δｄ———第一次切削深度，无小数点，单位为μｍ；上一页下一页返回任务二双线螺纹轴的数控车削加工F__———螺纹的导程Ｌ。X（U）__，Z（W）__———螺纹切削终点的坐标值。Ｇ７６指令参数示意图如图５－１６所示。（二）特点Ｇ７６一般采用斜进式切削法。由于单侧刃加工，故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，造成牙型精度较差。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，该加工方法一般适用于大螺距螺纹的加工。上一页下一页返回任务二双线螺纹轴的数控车削加工（三）注意事项①ｍ、ｒ、α用地址Ｐ同时指定。如：ｍ＝２、ｒ＝１５、α＝６０°可表示为Ｐ０２１５６０，其中“０”不可以省略；②指令中，Ｐ、Ｑ地址后面的数值应表示为无小数点的形式，而Ｒ地址符后面数字必须表示为小数点形式。（四）编程示例：１.双头外螺纹加工如图５－１７所示加工示例。上一页下一页返回任务二双线螺纹轴的数控车削加工螺纹导程Ｌ＝４；螺距Ｐ＝２；公称直径＝３０ｍｍ；螺纹牙型高ｈ＝ｋ＝０.６４９５Ｐ＝０.６４９５×２＝１.２９９（ｍｍ）；螺纹大径＝公称直径－０.１Ｐ＝３０－０.２＝２９.８（ｍｍ）；螺纹小径＝公称直径－２ｈ＝３０－２.５９８＝２７.４０２（ｍｍ）。设定精加工次数ｍ＝２，退刀量ｒ＝１０，最小车削深度Δｄｍｉｎ＝０.２ｍｍ，精加工余量ｄ＝０.０５ｍｍ；第一次切削深度Δｄ＝０.４５ｍｍ，引入距离δ１＝６ｍｍ。上一页下一页返回任务二双线螺纹轴的数控车削加工２.内螺纹加工图５－１８所示为内螺纹加工示例及内螺纹尺寸关系。（１）螺纹理论尺寸螺纹导程Ｌ＝螺距Ｐ＝２；螺纹大径＝公称直径＝３０ｍｍ；螺纹理论牙高ｈ＝０.５４１２５Ｐ＝０.５４１２５×２＝１.０８２５（ｍｍ）；螺纹理论小径＝公称直径－２ｈ＝３０－２.１６５＝２７.８３５（ｍｍ）；上一页下一页返回任务二双线螺纹轴的数控车削加工（２）螺纹实际尺寸螺纹实际牙高ｋ＝０.６４９５Ｐ＝０.６４９５×２＝１.２９９（ｍｍ）；螺纹实际大径＝公称直径＋１／４Ｈ＝公称直径＋０.８６６／４Ｐ＝公称直径＋０.２１６Ｐ＝３０＋０.４３２＝３０.４３２（ｍｍ）；螺纹实际小径＝公称直径－Ｐ＝３０－２＝２８（ｍｍ）。设定精加工次数ｍ＝２，退尾量ｒ＝１０，最小车削深度Δｄｍｉｎ＝０.１５ｍｍ，精加工余量ｄ＝０.０８ｍｍ，第一次切削深度Δｄ＝０.３ｍｍ，引入距离δ１＝４ｍｍ。上一页下一页返回任务二双线螺纹轴的数控车削加工二、工艺路线的确定（一）装夹工件，钻中心孔将工件装夹在三爪卡盘上，保证装夹牢固可靠，车削两端面，保证总长１２０ｍｍ，一端用中心钻钻中心孔，如图５－１９所示。注意：钻中心孔时，主轴旋转速度一般在１０００ｒ／ｍｉｎ，不能太低，同时，工件端面要齐平。（二）车削精基准将工件重新装夹，尾座顶尖支撑，车削外圆ϕ４９ｍｍ作为精基准，如图５－２０所示。上一页下一页返回任务二双线螺纹轴的数控车削加工（三）精车工件左端工件掉头，装夹ϕ４９外圆，注意夹持长度，要保证左端加工长度尺寸要求，如图５－２１所示。注意ϕ４８ｍｍ台阶长度应大于