提高薄壁螺紋加工精度的方法

苗晉濤

摘要：針對影響加工薄壁螺紋精度不高等因素，分析了如何提高薄壁螺紋零件的加工方法，給出解決問題的具體方法。

關鍵詞：螺紋加工；薄壁零件；加工；精度

我校近來接到一批外加工零件，結構簡單，就是一個套類零件（如圖1），上面有一段螺紋但加工起來總也滿足不了要求，通過不斷改進方法，從工件的裝夾、刀具幾何參數、程序的編制等方面進行綜合考慮，找出一種簡單易行的加工方法。有效提高了零件的精度，保證了產品的質量。

一、分析工件特點

從零件圖樣要求及材料來看，加工此零件的難度主要有兩點：

(1)主要因為是薄壁零件，所以主要解決變形問題，即受力、受熱、振動時變形的解決。

零件的單邊厚度僅有2mm，材料為45#鋼，既要考慮如何保證工件在加工時的定位精度，又要考慮裝夾方便、可靠，但此零件較薄，剛性不足，容易引起晃動，因此采用三爪卡盤夾持毛坯，一次裝夾完成。加工時加充分冷卻液。

(2) 螺紋加工部分厚度只有2mm，而且精度要求較高。

目前華中數控系統螺紋編程指令有G32、G82、G76。G32是簡單螺紋切削，顯然不適合； G82螺紋切削循環采用直進式進刀方式，如圖2所示，刀具兩側刃同時切削工件，切削力較大，而且排削困難，因此在切削時，兩切削刃容易磨損。在切削螺距較大的螺紋時，由于切削深度較大，刀刃磨損較快，從而造成螺紋中徑產生誤差。但由于其加工的牙形精度較高；G76螺紋切削循環采用斜進式進刀方式，如圖3所示，單側刀刃切削工件，刀刃容易損傷和磨損，但加工的螺紋面不直，刀尖角發生變化，而造成牙形精度較差。

從以上對比可以看出，只簡單利用一個指令進行車削螺紋是不夠完善的，采用G82、G76混用進行編程，即先用G76進行螺紋粗加工，再用G82進精加工，在薄壁螺紋加工中，將有兩大優點：一方面可以避免因切削量大而產生薄壁變形，另一方面能夠保證螺紋加工的精度。

二、 合理選擇刀具

(1) 內鏜孔刀采用機夾刀，縮短換刀時間，無須刃磨刀具，具有較好的剛性，能減少振動變形和防止產生振紋；(2) 外圓粗、精車均選用硬質合金90°車刀；(3) 螺紋刀選用機夾刀，刀尖角度標準，磨損時易于更換。(4) 切刀采用機夾刀，刀具長 25mm。

三、 分析工藝過程

1. 加工步驟

(1) 裝夾毛坯45mm長，平端面至加工要求；(2) 用Φ18鉆頭鉆通孔，粗、精加工Φ21通孔；(3) 粗、精加工Φ48外圓，加工長度大于3mm至尺寸要求；(4) 加工螺紋外圓尺寸至Φ23.805；(5) 利用G76、G92混合編程進行螺紋加工；(6) 切斷工件，控制總長尺寸35mm；(7) 完成加工。

2. 切削用量

(1) 內孔粗車時，主軸轉速每分鐘600轉，進給速度F0.3，留精車余量0.2~0.3mm。(2) 內孔精車時，主軸轉速每分鐘1200轉，為取得較好的表面粗糙度選用較低的進給速度F0.1，采用一次走刀加工完成。(3) 外圓粗車時，主軸轉速每分鐘1 100轉，進給速度F0.3，留精車余量0.3~0.5mm。(4) 外圓精車時，主軸轉速每分鐘1300轉，進給速度F0.1，采用一次走刀加工完成。

四、 編制程序（數控系統采用華中世紀星）

程序內容程序說明

%1234

G95F0.3

G00 X200 Z50定位至起刀點

S600 M3 啟動主軸，轉速600轉/分

T0101 調用1#鏜孔刀

G00 X16 Z5定位至（16,5）

G71 U1 R0.5 P1 Q2 X-0.5 Z0 F0.3

N1 G0 X21.4

G1 Z0

X21 Z-0.2

N2 Z-37

G0 Z50

X200 回至起刀點，

M5主軸停止

M0程序停止

M3 S1

G0 X200 Z50定位至起點

T0202 M3 S1200 調用2#外圓精車刀，啟動主軸，轉速為1 200轉/分

G00 X52 Z2 定位至（52,2）

G80 X50 Z-6 F0.3G80外圓切削循環

X48車至Φ48

G0 X100 Z10 回至起刀點，主軸停止

M05

M0 程序停止，零件調頭并裝夾

T0202調用2#外圓精車刀

M3 S1主軸啟動，轉速1200轉/分

G00 X50 Z2 定位至（50,2）

G71 U2 R0.5 P3 Q4 X0.5 Z0 F0.1

外圓車削循環，對螺紋外圓進行粗加工

N3 G0 X21.8

G1 Z0 0.3

X23.805 Z-1

N4 Z-32

G0 X100 Z100回到起刀點，

M5主軸停止

M0程序停止

M3 S120 主軸啟動，轉速1200轉/分

G00 X50 Z2定位至（50,2）

G0 X100 Z100回換刀點（100,100）

T0404 調用4#螺紋刀

G0 X25 Z5定位至（25,5）

G76 C2 R-1 E1 A60 X22.25 Z-28 K0.75 U0.1 V0.1

螺紋車削循環車削M24*1.5螺紋部分

G0 X25 Z5

定位至G76同一螺紋加工起點

G82 X22.15 Z-28 F1.5 G82精修螺紋

X22.05

X22.05

G0 X100 Z100返回起點

T0505 調用5#切斷刀

G00X52

Z-38

G01X0 切掉工件

G00X100

Z100

M5 停主軸

M30 程序結束

五、 加工時的幾點注意事項

(1) 工件要夾緊，以防在車削時打滑飛出傷人和扎刀；

(2) 在車削時使用適當的冷卻液（如煤油），能減少受熱變形，使加工表面更好地達到要求；

(3)在機床變速、檢查和測量工件、調換刀具、裝卸及清除切屑等項工作時，必須在機床停穩后進行；

(4) 安全文明生產，要穿戴好規定的各種勞動保護用品。

通過實際加工生產，以上措施很好地解決了加工精度不高等問題，減少了裝夾校正的時間，減輕了操作者的勞動強度，提高效率并保證加工后零件的質量，經濟效益十分明顯

參考文獻：

[1]袁鋒.數控機床培訓教程[M].北京:機械工業出版社，2004.

[2]顧力平.數控機床編程與操作[M].北京:中國勞動社會保障出版社，2005.

（新鄉市高級技工學校）