數控車床中梯形螺紋(蝸桿)加工方法

通常車削梯形螺紋時，采用高速鋼材料刀具進行低速車削，一般采用圖1四種進刀方法：直進法、左右切削法、車直槽法和車階梯槽法。直進法適用于車削螺距較小(P<4mm)的梯形螺紋，而粗車螺距較大(P>4mm)的梯形螺紋常采用左右切削法、車直槽法和車階梯槽法。

在這四種切削方法中，除直進法外，其他三種車削方法都能不同程度地減輕或避免三刃同時切削，使排屑較順暢，刀尖受力、受熱情況有所改善，從而不易出現振動和扎刀現象，還可提高切削用量，改善螺紋表面質量。所以，左右切削法、車直槽法和車階梯槽法獲得了廣泛的應用。

在數控車床上車削三角螺紋時一般可選用標準機夾刀具，利用螺紋循環指令完成加工。但由于梯形螺紋較之三角螺紋，其螺距和牙型都大，而且精度高，牙型兩側面表面粗糙度值較小，致使梯形螺紋車削時，吃刀深，走刀快，切削余量大，切削抗力大，加之有些數控車床剛性較差，如果在切削過程中參數選擇不合理就容易產生“扎刀”和“爆刀”現象。

采用斜進法對標準螺紋來說，由于有固定循環指令，較為方便，但對異型螺紋加工就不太方便。下面介紹利用宏程序采用“分層法”切削加工梯形螺紋，該方法切削狀況好，對刀具要求不高，尺寸由程序中相應數值保證，當牙頂寬和螺紋底徑達到尺寸要求時，螺紋中徑等其他各項尺寸也相應達到尺寸要求，尺寸精度易于控制，螺紋表面質量好，甚至蝸桿和其它異型螺紋的加工也可套用該方法的編程思路。

這里講的“分層法”車削梯形螺紋實際上是直進法和左右切削法的綜合應用。在車削較大螺距的梯形螺紋時，“分層法”通常不是一次性就把梯形槽切出來，而是把牙槽分成若干層，每層深度根據實際機床情況可轉化成若干個較淺的梯形槽來進行切削。每一層的切削都采用左右交替車削的方法，背吃刀量很小，刀具只需沿左右牙型線切削，梯形螺紋車刀始終只有一個側刃參加切削，從而使排屑比較順利，刀尖的受力和受熱情況有所改善，因此能加工出較高質量的梯形螺紋。“分層法”示意圖如圖2所示。

例：采用“分層法”車削圖3所示梯形螺紋。

分析：采用西門子802D系統指令編制宏程序，刀寬1.5mm(W=1.93)，以螺紋刀左刀位點編程。

由于螺紋單邊深度為3.5mm，切削深度較深，所以我們可以將其分成4層進行切削，分別是：

（1）36~34mm，每次切削深度為0.2mm（直徑值）；

（2）34~32mm，每次切削深度為0.15mm（直徑值）；

（3）32~30mm，每次切削深度為0.1mm（直徑值）；

（4）30~29mm，每次切削深度為0.05mm（直徑值）。

梯形螺紋參考程序如下：

TX01.MPF

N010M08；

N020M03 S150 F0.3 T3D1；

N030G00 Z5；

N040G00 X38；刀具接近工件

N050R0=0.2；定義每次切削深度為0.2mm（直徑值）

N060R11=3.5；定義螺紋深度為3.5mm(半徑值)

N070R2=36-R0；定義每刀切削時的X值

N080MM：G0 X=R2；X軸螺紋的加工起點 （圖4a）所示）

N090G33 Z-32 K6 SF=0；螺紋切削

N100G00 X38；X軸退刀

N110G00 Z=6.23+（R11-R0/2）*TAN（15）；Z軸螺紋的加工起點 （圖4b）所示）

坐標計算：Z=5+螺紋底寬+A-刀寬

=5+1.93+( R11-R0/2）*TAN（15）-1.7

=6.23+（R11-R0/2）*TAN（15）

N120G00 X=R2；

N130G33 Z-32 K6 SF=0；

N140G00 X38；

N150G00 Z=5+（R11-R0/2）*TAN（15）； Z軸螺紋的加工起點 （圖4 c）所示）

坐標計算：Z=5-A

=5-( R11-R0/2）*TAN（15）

N160G00 X=R2；

N170G33 Z-32 K6 SF=0；

N180G00 X38；

N190G00 Z5；

N200R2=R2-R0；重新定義切削時的X值

N210R11=R11-R0/2；重新定義螺紋深度

N220IF R2〉=34 GOTOB MM；切削直徑大于等于34mm時程序跳轉到MM處

N230R0=0.15；重新定義每次切削深度為0.15mm（直徑值）

N240IF R2〉=32 GOTOB MM；

N250R0=0.1；

N260IF R2〉=30 GOTOB MM；

N270R0=0.05；

N280IF R2〉=29 GOTOB MM；

N290M05；

N300M00；

N310M08 M3 S150 F0.3 T3D1；

N320GOTOB MM；N290~N350通過修改刀具磨損值對螺紋精度控制

N330G00 X150；

N340G00 Z5；

N350M30；

總結：采用這種宏程序加工的方法，編程略顯復雜，但分層左右借刀，每層切深逐漸減少，既避免刀具三刃切削，又合理安排切削用量，兼顧了刀具壽命和加工質量。

（作者單位：南京機電職業技術學院）