数控机床螺纹加工方法研究
时间：2020-11-07 15:54:57 来源：达达文档网 本文已影响 人 
解广娟
摘要：螺纹加工是采用切削、车削、铣削、磨削等工艺对工件进行加工的工艺，一般指用成形刀具或磨具在工件上加工螺纹的方法，主要有车削、铣削、攻丝、套丝、磨削、研磨和旋风切削等。其中车削和铣削应用最为广泛，文章着重阐述了应用最为广泛的数控车削和铣削两种加工方法及程序代码的使用，为生产实际提供了理论和应用依據。
Abstract：
Thread machining is the process of processing workpieces by cutting， turning， milling， grinding and other processes. Generally， it refers to the method of machining threads on the workpiece with shaped tools or abrasive tools， mainly including turning， milling， tapping and threading， Grinding and Cyclone Cutting etc. Among them， turning and milling are the most widely used. The article focuses on the most widely used CNC turning and milling two processing methods and the use of program codes， which provide theoretical and application basis for actual production.
关键词：螺纹切削;车削;铣削
Key words：
thread cutting;turning;milling
中图分类号：TG62 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2020）29-0115-02
0 引言
在机械及机器零部件中，螺纹零件主要用来联接和传动。螺纹是在圆柱或圆锥表面上沿螺旋线形成的具有相同剖面形状的连续凸起（牙）。螺纹的种类有多种：固定螺距螺纹和变螺距螺纹，单线螺纹和多线螺纹，外螺纹和内螺纹，三角螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹和圆弧形螺纹等。螺纹加工方法较多，通常在车床和铣床上加工。通常在一根圆柱（或圆锥）形的轴上（或内孔表面）用刀具或砂轮切成，此时工件转一转，刀具沿着工件轴向移动一定的距离，刀具在工件上切出的痕迹就是螺纹。车削加工螺纹是工件做旋转运动，刀具沿着轴线做进给运动加工出螺纹。铣削加工螺纹是刀具做旋转运动的同时进给一个螺距加工出螺纹。目前传统设备逐渐被数控设备替换，文章主要研究数控车床和数控铣床（加工中心）加工螺纹方法。
1 数控车床加工螺纹零件的方法
在当前的数控车床中，螺纹切削通常有三种加工办法：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，因为切削方法的不一样，编程方法也不一样，形成加工效果也不一样。在加工过程中仔细分析装备的操作使用，才能加工出精度更高的螺纹零件。
1.1 G32直进式切削方法 格式G32 X（U）_Z（W）_ F_，X、Z用于绝对编程，U、W用于相对编程，F为螺距。走刀轨迹如图1所示。进给走刀为G00，切削走刀为G01，G32是单步螺纹切削指令，G32编程切削深度分配方式一般为常量值，双刃切削，其每次切削深度一般由编程人员编程给出。
该种切削方法因为两边刃一起工作，测刃承受的切削力较大，排削困难，故在切削加工时，两侧切削刃容易磨损。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，然后形成螺纹中径产生误差较大，但加工的牙型精度较高，因而常常用于小螺距螺纹加工。G32螺纹加工因为其刀具移动切削均靠编程来完结，所以加工程序较长，再加上刀刃容易磨损，所以加工过程中要勤测量，以保证螺纹的加工精度。
1.2 G92直进式切削方法 G92螺纹加工简化了编程，较G32指令提高了功率。其格式为G92 X（U）_ Z（W）_R_ F_ ，X、Z用于绝对编程，U、W用于相对编程，F螺距，R表示锥螺纹起始点与终结点在X轴方向的坐标增量（指半径值），圆柱螺纹切削循环时R为零，可省，其走刀轨迹类似G32。
G92是刀具走刀轨迹为矩形，采用直进式进刀，两条切削刃同时工作，切削力较大，加工时两条切削刃同时磨损，但螺纹牙型角的精度较高，一般用于小螺距螺纹。
下面以G92编写M60x25螺距2.0内螺纹的加工程序。
首先确定底径60-2.0，大约58.2±0.1，再确定刀具，用16NR G60-M20 的普通刀片即可，确定走刀次数，2.0螺距的一般8刀即可，对于难加工材料可以多加几刀。程序为：T0101（调1号刀1号刀补 内螺纹刀）;M3 S500 （主轴正转）;G0 X55. Z2.;（定位到车牙起始点）;G92 X58.7 Z-25. F2. （开车第一刀）;X59.1（第二刀）;X59.4（第三刀）;X59.7（第四刀）;X59.9（第五刀）;X60.（第六刀）;X60.05（第七刀）;G28 G0 Z0.（退刀至Z轴零点）;最后车完，如有毛刺的话可以调镗刀，照原来尺寸快进给空走一下，由于镗刀车完，可能会有毛刺翻到螺纹里面，然后再调刀空走一刀。T0101;M3 S500;G0 X55. Z2.;G92 X60.05 Z-25. F2.;G28 G0 Z0.;M5;M9;M30。
1.3 G76斜进式切削办法 其格式为：
G76 P- Q- R-;
G76 X（U）-Z（W）- P- Q- R- F-;
第一行P后6位数，分别指精加工重复次数（前2位）、退尾长度（中2位）、刀尖角度（后2位），Q指定最小切深，R指定精加工余量。
第二行X、Z用于绝对编程;U、W用于相对编程;F为导程，P指令螺纹高，Q指定第一刀切深，R指定螺纹半径差（直螺纹为0，锥螺纹按实际值取）。其走刀轨迹如图3所示。G76循环进行单边切削，减小了刀尖的受力。第一次切削时切削深度为Δd，第n次的切削总深度为Δdn，每次循环的背吃刀量为Δd（-），图2中，C到D点的切削速度由F代码指定，而其它轨迹均为G00。
由于G76为单侧刃加工，加工刀刃简单损伤和磨损，导致加工的螺纹面不直，刀尖角发生变化，而形成牙形精度较差。但因是单侧刃作业，刀具负载较小，排屑简单，而且切削深度为逐渐递减。因而，此加工办法通常适用于螺距较大的螺纹加工。因为此加工办法排屑简单，刀刃加工工况较好，在螺纹精度需求不高的情况下，此加工办法更为便利。在加工较高精度螺纹时，可采用两刀加工完结，既先用G76加工办法进行粗车，然后用G32加工办法精车。但要留意刀具起始点要精确，否则简单乱扣，形成零件作废。G76车削螺纹路线为斜进法，G92直进式车削螺纹。
1.4 螺纹加工的常见问题及解决方法 如果加工铝件，由于转速较高，再没有退刀槽，要特别注意在螺纹尾端加上退尾量，否则最后两扣螺纹会被破坏。
如果加工过程出现大小头，跟机床水平、尾座是否在中心、刀具磨损是否严重有关。
如果螺纹精度达不到要求，应检查螺纹深度是否达到要求，牙型角是否正确，刀具有没有装歪，切削参数是否正确。
如果出现乱牙，首先应检查编码器是否与机床同步，检查机床导轨运动是否阻滞现象。
2 数控铣床螺纹
螺纹铣削是采用螺纹铣削刀具加工内螺纹或外螺纹，具有以下特点：
①刀具一般为硬质合金材料，速度快，铣削的螺纹精度高，加工效率也高;
②相同的螺距，无论是左旋螺纹还是右旋螺纹，都能使用一把刀具，降低刀具的成本;
③螺纹铣削法特别适用于不锈钢、铜等比较难加工材料的螺纹加工，易于排屑和冷却，能保证加工的质量和安全;
④没有刀具前端引导，比较方便加工螺纹底孔较短的盲孔或是没有退刀槽的孔。
螺纹铣削的刀具分为机夹式硬质合金刀片铣刀和整体式硬质合金铣刀两种，机夹式刀具既能加工螺纹深度小于刀片长度的孔，也能加工螺纹深度大于刀片长度的孔;而整体式硬质合金铣刀用于加工螺纹深度小于刀具长度的孔。
以单刃螺旋铣刀铣削内螺纹为例讲解，程序可以如下编制：#100（螺纹铣刀半径）;#101（工件半径）;#102 （Z向坐标）：#103（螺纹深度）;#104（导程）;#105=#101-#100（外螺纹为铣刀半径加工件半径）;G0X#105（快移到起始点，X向）;Z#102+1（Z向进刀）;G1Z#102F1000（Z向进刀）;WHILE[#102GT#103]DO1（如果深度没达到要求的螺纹深度继续，WHILE与END之间的循环）;#102=#[#102-#104]（每进行一个循环#102坐标数值减一个导程）;G02I-#105Z#102F1000（三轴联動，走刀轨迹为螺旋线）; END1G0X-5（加工完X向退刀）;Z100（Z向退刀）;M99（程序结束）。
单齿螺纹铣刀用宏程序加工螺纹工艺上的优势是很明显的，理论上可以加工任何直径的螺纹（只要内螺纹孔径大于铣刀半径），可以加工任何螺距的螺纹，无需各种规格的丝锥等，还有重要的一点就是如果主轴的电机不是伺服电机就不能用丝锥攻丝，而螺纹铣刀则可以用。
3 总结
螺纹加工有车削、铣削、攻丝、套丝、磨削、研磨和旋风切削等，文章主要阐述螺纹车削和铣削两种应用最为广泛的加工方法。车刀车削螺纹，由于刀具结构简单，是单件和小批生产螺纹工件的常用方法。螺纹铣刀用于铣削内、外普通螺纹和锥螺纹，由于是用单刃或多刃铣刀铣削，其工作部分的长度又大于被加工螺纹的长度，故工件只需要旋转1.25～1.5转就可加工完成，生产率很高。这种方法适用于成批生产一般精度的螺纹工件或磨削前的粗加工。不同的加工方法都有其加工特点和适用范围，在生产中应结合实际进行权衡适用。
参考文献：
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