《数控加工技术》课件-项目5：螺纹加工技术

数控加工技术SHUKONGJISHU任务一

螺纹的工艺知识螺纹的工艺知识项目5任务一螺纹的工艺知识1、常见螺纹类型和螺纹标记2、螺纹加工方法和切削用量的选择任务一

螺纹的工艺知识1、

常见螺纹类型和螺纹标记常见螺纹类型（1）按照用途分类：螺纹按用途不同可分为连接螺纹和传动螺纹。（1）连接螺纹机器是零部件通过联接实现的有机组合体。在机械中，联接是指两个或两个以上的零件相互接触，并以某种方式保证一定的位置关系。如果被联接件间相互位置固定，不能作相对运动，称为静联接。如箱体与箱盖的螺纹是连接螺纹。项目5任务一螺纹的工艺知识任务一

螺纹的工艺知识1、

常见螺纹类型和螺纹标记（2）传动螺纹在机械中，联接是指两个或两个以上的零件能作相对运动的则称为动联接。数控机床上的滚珠丝杆机构是传动螺纹，起传递动力作用。项目5任务一螺纹的工艺知识任务一

螺纹的工艺知识1、

常见螺纹类型和螺纹标记（2）按照牙形分类：螺纹按牙形不同分为矩形螺纹、三角形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹等。项目5任务一螺纹的工艺知识任务一

螺纹的工艺知识1、

常见螺纹类型和螺纹标记（3）按照螺旋线旋向分类：螺纹按螺旋线方向不同分为右旋螺纹和左旋螺纹。项目5任务一螺纹的工艺知识任务一

螺纹的工艺知识1、

常见螺纹类型和螺纹标记4）按照螺旋线数分类：螺纹按螺旋线数多少分为单线螺纹和多线螺纹。

螺纹沿着一条螺旋线形成的螺纹叫做单线螺纹；沿着两条或两条以上在轴向等距分布的螺旋线所形成的，几条螺纹线在圆周方向360内平均分布的螺纹叫做多线螺纹。项目5任务一螺纹的工艺知识任务一

螺纹的工艺知识1、

常见螺纹类型和螺纹标记（5）按照母体形状分类：螺纹按母体形状不同分为圆柱螺纹、圆锥螺纹、管螺纹。项目5任务一螺纹的工艺知识任务一

螺纹的工艺知识1、

常见螺纹类型和螺纹标记螺纹标记完整的螺纹标记由螺纹代号、螺纹公差代号和螺纹旋合长度代号三部分组成，中间用“-”隔开。外螺纹（M20-5g6g-S）标记和内螺纹（M20×1.5-6H-S-LH）标记实例分别见左图和右图所示。项目5任务一螺纹的工艺知识任务一

螺纹的工艺知识1、

常见螺纹类型和螺纹标记关于螺纹标记的几点说明：（1）对于粗牙螺纹螺距，可以省略标注其螺距项，而细牙螺纹则必须标注。（2）对于多线螺纹，采用“公称直径×导程（螺距）”方式标注。（3）对于左旋螺纹，应在旋合长度之后标注“LH”。右旋螺纹不标注旋向。

螺纹旋合长度分为三组，即短旋合长度（S）、中等旋合长度（N）和

长旋合长度（L），一般螺纹通常采用中等旋合长度，中等旋和长度代

号N可省略不标注。（4）普通螺纹必须标注螺纹的公差代号，先标中径公差代号，后标顶径公

差代号，相同时只标注一个。项目5任务一螺纹的工艺知识任务一

螺纹的工艺知识2、

螺纹加工方法和切削用量的选择数控车床加工螺纹的进刀方式在数控车床上加工螺纹的进刀方式通常有直进法和斜进法。（1）

直进法螺纹加工用直进法车削三角形螺纹是低速车削螺纹的一种常用方法，这种加工方法由于刀具两侧刃同时工作，切削力较大，牙型准确，但排屑困难，容易产生扎刀现象，一般用于车削螺距小于3mm的螺纹。项目5任务一螺纹的工艺知识任务一

螺纹的工艺知识2、

螺纹加工方法和切削用量的选择（2）

斜进法螺纹加工如图所示，刀具沿着螺纹一侧顺次进给。由于是单侧刃加工，切削刃容易损伤和磨损，使加工的螺纹面不直，刀尖角发生变化，从而造成牙型精度较差。同时由于是单侧刃切削，刀具负载较小，排屑容易，并且切削深度为自动递减式，因此这种加工方法一般适用于螺距或导程大于3mm的螺纹加工，在螺纹精度要求不是很高的情况下加工更为方便，可以做到一次成形。在加工有较高精度要求的螺纹时，可以先采用斜进法进行粗加工，然后用直进法进行精加工。但要注意刀具起始点定位要准确，否则会产生“乱牙”现象，造成零件报废。项目5任务一螺纹的工艺知识任务一

螺纹的工艺知识2、

螺纹加工方法和切削用量的选择（1）主轴转速螺纹加工时主轴转速可用下面的经验公式进行验算：式中， P——螺纹的螺距，mm； K——保险系数，一般取80。一般P=2，n=400r/min；P=1.5，n=500r/min。项目5任务一螺纹的工艺知识任务一

螺纹的工艺知识2、

螺纹加工方法和切削用量的选择（2）

进给速度螺纹加工时数控车床主轴转速和工作台纵向进给量存在严格数量关系，即主轴旋转一转，工作台移动一个待加工螺纹导程距离。因此在加工程序中只要给出主轴转速和螺纹导程，数控系统会自动运算并控制工作台纵向进给速度。（3）

背吃刀量如果螺纹牙型较深、螺距较大，则可采用分次进给方式进行加工。每次进给的背吃刀量是螺纹深度减去精加工背吃刀量所得的差按递减规律分配。项目5任务一螺纹的工艺知识任务一

螺纹的工艺知识2、

螺纹加工方法和切削用量的选择常见螺纹切削的进给次数与切削深度项目5任务一螺纹的工艺知识任务一

螺纹的工艺知识总结1、常见螺纹类型和螺纹标记；2、螺纹加工方法和切削用量的选择；项目5任务一螺纹的工艺知识螺纹的尺寸计算及测量项目5任务二螺纹的计算及测量1、螺纹尺寸的算法2、螺纹测量方法螺纹的尺寸计算及测量1、

螺纹尺寸计算（1）

螺纹牙型高度车削螺纹时，车刀总的切削深度是牙型高度，即螺纹牙顶到牙底之间垂直于螺纹轴线的距离。根据《普通螺纹基本尺寸》（GB/T196－2003）国家标准规定。普通螺纹的牙型理论高度H=0.866P，实际加工时，由于螺纹车刀刀尖圆弧半径的影响，螺纹牙型实际高度为式中， H——牙型理论高度，mm； h——牙型实际高度，mm； P——螺距，mm。项目5任务二螺纹的计算及测量螺纹的尺寸计算及测量式中， D——螺纹的公称直径，mm； P——螺纹的螺距，mm。项目5任务二螺纹的计算及测量1、螺纹尺寸计算（2）螺纹顶径控制在螺纹切削时，由于刀具的挤压使得最后加工出来的顶径塑性膨胀，从而影响螺纹的装配和正常使用，考虑到这个问题，在螺纹切削前的圆柱加工中，先多切除一部分材料，将外圆柱车小，内圆柱车大，这个值一般是0.2～0.3mm。螺纹大径（d大）和小径（d小）可根据经验公式计算：d大=D-0.1Pd小=D-1.3P螺纹的尺寸计算及测量1、

螺纹尺寸计算（3）

螺纹加工的轴向尺寸在加工螺纹时，沿螺距方向（Z向）刀具进给速度与主轴转速有严格的匹配关系。由于螺纹加工开始有一个加速过程，结束有一个减速过程，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，如图所示。项目5任务二螺纹的计算及测量螺纹的尺寸计算及测量车削螺纹时，为了避免在进给机构加（减）速过程中切削，应留有一定的升速进刀距离δ1和减速退刀距离δ2，其数值与进给系统的动态特性、螺纹精度和螺距有关，一般δ1不小于2倍导程，δ2不小于1～1.5倍导程。刀具实际Z向行程δ包括螺纹有效长度L，以及升、降速段距离δ1和δ2。δ=δ1+L+δ2式中， δ1——引入（加速段）长度（2~5mm），一般大于2倍螺距值； L——螺纹的有效长度； δ2——引出（减速段）长度（1~3mm），若有退刀槽，

则为退刀槽的一半。项目5任务二螺纹的计算及测量螺纹的尺寸计算及测量（4）螺纹的起始位置的确定在一个螺纹的整个切削过程中，螺纹起点的Z坐标值应始终设定为一个固定值，否则会使螺纹“乱扣”。根据螺纹成线原理，螺纹切削起始位置决定了螺纹在螺纹母体上的位置。螺纹切削起始位置由两个因素决定：一是螺纹轴向起始位置；二是螺纹圆周起始位置。项目5任务二螺纹的计算及测量螺纹的尺寸计算及测量单线螺纹在单线螺纹分层切削时，要保证刀具每次都切削在这同一条螺纹线上，就要保证刀具的轴向和圆周起始位置都是固定的，即轴向上，每次切削时的起始点Z坐标都应当是同一个坐标值。项目5任务二螺纹的计算及测量螺纹的尺寸计算及测量多线螺纹

多线螺纹的分线方法有两种：一是轴向分线法；二是圆周分度分线法。

轴向分线法是在数控车床上车削多线螺纹常用的方法。它是通过改变螺纹切削时刀具起始点Z坐标来确定各线螺纹的位置。如图所示。项目5任务二螺纹的计算及测量螺纹的尺寸计算及测量圆周分度分线法是通过改变螺纹切削时主轴在圆周方向（数控车床上称为C轴）起始点C轴角位移坐标来确定各线螺纹的位置。这种方法只用在有C轴控制功能的数控车床上。项目5任务二螺纹的计算及测量螺纹的尺寸计算及测量2、螺纹的测量（1）用螺纹量规综合测量螺纹量规有螺纹环规和塞规两种，如图所示。螺纹环规用来测量外螺纹的综合尺寸精度；环规包括通规和止规。螺纹塞规用来测量内螺纹的综合尺寸精度；塞规包括通规和止规。不管是环规还是塞规，测量时须满足通规通过，止规不能通过，螺纹尺寸才合格。项目5任务二螺纹的计算及测量螺纹的尺寸计算及测量项目5任务二螺纹的计算及测量螺纹的尺寸计算及测量（2）用螺纹千分尺测量螺纹中径（单项测量）

螺纹千分尺有一套可换测头，每一对测头用测量一定螺距范围的螺纹。如图所示。测量步骤如下：①根据被测螺纹的螺距，选取一对测量头。②装上测量头并校准千分尺的零位。③将被测螺纹放入两测量头之间，找正中径部位。④在同一截面上测量螺纹的中径。

螺纹千分尺适用于精度较低的螺纹工件测量。项目5任务二螺纹的计算及测量螺纹的尺寸计算及测量项目5任务二螺纹的计算及测量螺纹的尺寸计算及测量（3）用三针测量法测量螺纹中径（单项测量）

三针测量法是测量外螺纹中径的一种比较精密的测量方法。测量时，将3根直径相等的量针放在螺纹相对应的螺旋槽中，用千分尺量出两边量针顶点之间的距离M。如图所示。普通三角螺纹三针测量螺纹中径的简化公式为： M

=

d2+3dD−0.866P

式中

M：三针测量时千分尺测量值（mm）；d2：螺纹中径（mm）；dD：量针直径（mm）；P：螺纹螺距（mm）。项目5任务二螺纹的计算及测量螺纹的尺寸计算及测量通过公式变形，可得

d2=M-3dD+0.866P

，我们可根据测量值M计算出中径d2，再查表，验算中径的是否在允许的公差范围内，若在范围内，即螺纹的中径合格；反之则不合格。项目5任务二螺纹的计算及测量总结1、螺纹尺寸计算2、

螺纹的测量方法螺纹环规、塞规综合测量法用螺纹千分尺测量中径用三针测量法测量螺纹中径项目5任务二螺纹的计算及测量项目5任务三车削螺纹的编程指令螺纹加工指令（G32、G92、G76）1.单行程螺纹切削指令（G32）指令格式：G32X(U)_Z(W)_F_;螺纹切削G32演示动画参数说明如下：（1）X、Z为螺纹终点坐标；U、W为螺纹终点相对于螺纹起点的增量坐标；F为螺纹导程。（2）在切削过程中，车刀进给运动严格按指令中规定的螺纹导程进行。（3）在程序设计时，应将车刀的切入、切出、返回均编入程序中。（4）如图所示，锥螺纹斜角α在45°以下，螺纹导程以Z轴方向指定；锥螺纹斜角α在45°～90°时，以X轴方向指定。项目5任务三车削螺纹的编程指令螺纹加工指令（G32、G92、G76）例如，如图所示，用G32指令加工圆柱螺纹。设引入长度δl=5mm，引出长度δ2=2mm，螺纹牙底直径=28－2×1.299≈25.4mm。参考程序（FANUC0i系统）如下：项目5任务三车削螺纹的编程指令螺纹加工指令（G32、G92、G76）2.螺纹切削循环指令（G92）如图所示，螺纹切削循环指令G92适用于切削圆柱螺纹和圆锥螺纹，每指定一次，螺纹切削自动进行一次循环，循环路线与外径/内径切削循环基本相同。项目5任务三车削螺纹的编程指令螺纹加工指令（G32、G92、G76）(1)柱螺纹切削循环格式：G92X(U)_Z(W)_F_;如图所示，刀具从循环起点A开始，按A、B、C、D进行自动循环，最后又回到循环起点A。图中X、Z为切削终点（C点）的坐标值，U、W为切削终点相对切削起点的增量坐标值，F为螺距。

图中的R表示刀具快速移动，F表示刀具按指定的螺距做进给移动。项目5任务三车削螺纹的编程指令螺纹加工指令（G32、G92、G76）如图所示，用G92指令加工圆柱螺纹，参考程序（FANUC0i系统）如下：项目5任务三车削螺纹的编程指令螺纹加工指令（G32、G92、G76）(2)圆锥螺纹切削循环格式：G92X(U)_Z(W)_R_F_;如图所示，X(U)、Z(W)、F的含义同柱螺纹切削循环，R为圆锥螺纹起点半径与终点半径的差值，R值的正负判断方法与G90相同。项目5任务三车削螺纹的编程指令螺纹加工指令（G32、G92、G76）3.螺纹切削复合循环（G76）G76代码可加工带螺纹退尾的直螺纹和锥螺纹，进刀方式是斜进式，可实现单侧刀刃螺纹切削，背吃刀量逐渐减少，有利于保护刀具、提高螺纹精度。G76代码不能加工端面螺纹。格式： G76P(m)(r)(α)Q(Δdmin)R(d); G76X(U)_Z(W)_R(i)P(k)Q(Δd)F(L);指令参数说明如下：m：表示精车重复次数，从01～99，必须用两位数表示，该参数为模态量。r：表示螺纹末端的倒角量系数，用00～99两位数字指定，必须用两位数表示，倒角量为0.1L。例如r=10，则倒角量=10*0.1*L，L是螺距。项目5任务三车削螺纹的编程指令螺纹加工指令（G32、G92、G76）α：表示刀尖角度，从80°、60°、55°、30°、29°、0°中选择。Δdmin：表示最小切削深度，当计算深度小于Δdmin，则取Δdmin作为切削深度。当第n次切削，深度小于这个极限值时，以该值进行切削（半径值，单位µm）。d：表示精加工余量，用半径编程指定。X、Z：表示螺纹终点的坐标值。U：表示增量坐标值。W：表示增量坐标值。I：表示锥螺纹的半径差，若I=0，则为直螺纹。k：表示螺纹的牙深（半径值，单位µm），按k=0.6495P（P：螺纹的螺距）计算。Δd：表示第一次粗切深（半径值，单位µm）。项目5任务三车削螺纹的编程指令螺纹加工指令（G32、G92、G76）

项目5任务三车削螺纹的编程指令螺纹加工指令（G32、G92、G76）如图所示，用G76指令加工图示圆柱螺纹，参考程序（FANUC0i系统）如下：......G00X40Z5;刀具定位到循环起点G76P011060Q100R0.2;精车1次，螺纹尾部倒角系数10，牙型角度60°，最小切削量0.1mm,精加工余量0.2G76X25.4Z-42R0P1299Q900F2.0;螺纹牙1.299mm,第一次车削深度0.9mm,螺距2mm，G00X150Z150;刀具回到换刀点......项目5任务三车削螺纹的编程指令螺纹加工指令（G32、G92、G76）总

结1.单行程螺纹切削指令（G32）2.螺纹切削循环指令（G92）3.螺纹切削复合循环（G76）项目5任务三车削螺纹的编程指令螺纹加工指令（G32、G92、G76）项目5任务四螺纹轴工艺分析及编程螺纹轴工艺分析及编程工作任务加工螺纹轴，如图所示，毛坯为40

×

90的棒料。要求设计数控加工工艺方案，编制机械加工工艺过程卡、数控加工工序卡、数控车刀具调整卡、数控加工程序卡。项目5任务四螺纹轴工艺分析及编程螺纹轴工艺分析及编程一、零件工艺性分析1．结构分析

如图所示螺纹轴，该零件属于轴类零件，加工内容包括外圆柱面、外圆锥面、沟槽、普通三角螺纹。2．尺寸分析

该零件图尺寸完整，主要尺寸分析如下:3．表面粗糙度分析全部表面的表面粗糙度为3.2。根据分析，该螺纹轴的所有表面都可以加工出来，经济性能良好。

项目5任务四螺纹轴工艺分析及编程螺纹轴工艺分析及编程一、零件工艺性分析1．结构分析

如图所示螺纹轴，该零件属于轴类零件，加工内容包括外圆柱面、外圆锥面、沟槽、普通三角螺纹。2．尺寸分析

该零件图尺寸完整，主要尺寸分析如下:3．表面粗糙度分析全部表面的表面粗糙度为3.2。根据分析，该螺纹轴的所有表面都可以加工出来，经济性能良好。

项目5任务四螺纹轴工艺分析及编程螺纹轴工艺分析及编程二、选择机床及工艺装备（1）选择机床

选用台群机床厂生产的CKY500G数控车床，系统为KND系统的数控车床，配置前置式刀架。项目5任务四螺纹轴工艺分析及编程螺纹轴工艺分析及编程（2）选择工艺装备

①夹具的选择

该零件采用三爪自动定心卡盘自定心夹紧。项目5任务四螺纹轴工艺分析及编程螺纹轴工艺分析及编程②刀具选择如下

外圆机夹粗车刀T0101（刀片的刀尖角为60°）：车端面，粗车。

外圆机夹车刀T0202：（刀片的刀尖角为35°）：精车各外圆。

切槽刀（宽3

mm）T0303：切槽。

机夹螺纹车刀（60°）T0404：车螺纹。项目5任务四螺纹轴工艺分析及编程螺纹轴工艺分析及编程项目5任务四螺纹轴工艺分析及编程螺纹轴工艺分析及编程③量具选择如下。测量范围是0～25，分度值为0.01的外径千分尺。

测量范围是25～50，分度值为0.01的外径千分尺。量程为100

mm，分度值为0.02的游标卡尺。

M20X2螺纹环规(通规、止规)项目5任务四螺纹轴工艺分析及编程螺纹轴工艺分析及编程项目5任务四螺纹轴工艺分析及编程螺纹轴工艺分析及编程三、确定工序和走刀路线

本例中的螺纹轴所给的毛坯长度有限，需要调头加工，根据装夹工艺要求，考虑先粗、精加工左端部分，然后再调头，并装夹已加工好的左端，来加工右端。①工序一

a.三爪卡盘夹毛坯外圆伸出