變導程螺紋的數控加工

竇美寧

煙臺工程職業技術學院，山東煙臺 264006

隨著現代機械化程度的不斷提高，變導程螺紋的應用也隨處可見。它主要應用在連接件和傳動件上，是機械設備中一種常見的零件結構。如塑料擠壓機械中的主要傳動部分塑料擠出機，是塑料成型加工的最主要部件，直接關系到塑料成型加工的應用范圍和生產率。通過外部動力傳遞和外部加熱元件的傳熱進行塑料的固體輸送、壓實、熔融等到最后成型。塑料自加料口進入擠出機的料筒內，在螺桿的旋轉作用下，由于料筒內壁和螺桿表面的摩擦作用向前運動。螺桿的職能主要是將塑料壓實提供向前輸送的動力，經過輸送元件及多種復合材料充分混合均勻后輸送至擠出機出口。

1 變導程螺紋的特點

變導程螺紋是導程按一定規律變化的螺紋。其內槽表面是一個螺旋面，如圖1所示。其導程是以增量值K來不斷遞增變化的。

加工時螺紋車刀切削刃上任意一點的運行軌跡，都是一條螺旋線，沿圓周展開為一直線，所以變導程螺旋線相鄰圓周直線段的斜率不同，每一直線段的升角增量也各不相同。

圖1 變導程螺紋

2 變導程螺紋的數控編程指令

G34 X(U)__ Z(W)__ F__ K__；該指令可加工變導程螺紋的零件，對每一個導程做增加值或減少值的指定，就能完成變導程螺紋的切削。其中：X、Z為切削到達的終點坐標值；U、W為切削到達終點的增量坐標值；F為螺紋起點處的基本導程；K為螺紋每導程的增(減)量，K值的變化范圍在系統參數中設定。

3 變導程螺紋的分類及編程

變導程螺紋可分為以下兩大類：槽等寬變牙寬和牙等寬變槽寬變導程螺紋，槽等寬變牙寬其槽寬相等牙寬按規律均勻變化，可利用一定寬度的螺紋刀來加工。選用刀寬一定的梯形螺紋車刀，采用直進法分層切削螺紋。粗切削時每次X向的進刀量為0.3mm。其切削起點Z值的確定為工件上的第一個導程減去螺紋每導程的變化量。螺紋進行多次重復切削過程中，每次只是程序中的起刀點的X坐標值不斷遞進變化，而G34程序段一直是不變的。由于要加工螺紋的螺距較大，因此主軸轉速要低，否則，機床進給會失步。

牙等寬變槽寬變導程螺紋其牙寬相等槽寬均勻按規律變化，如圖2。可利用小于第一個槽寬的螺紋刀來加工。編程的關鍵是解決相鄰兩牙遞增變化的問題。因為加工此種螺紋相對于前一種要難些。

圖2 牙等寬變槽寬變導程螺紋

3.1 工藝分析

工件編程原點設在工件右端面中心處。選用刀寬為4mm的梯形螺紋車刀。此種槽寬是按導程增量來遞增或遞減變化，在單次的螺紋切削過程中，刀具經過每牙槽所切的寬度增量也應是遞增或遞減變化的。而刀具寬度一定，可通過改變每刀切削時的導程F來逐牙軸向遞進完成切削。計算如下：

其中，f0：起始切削牙等寬變槽寬變導程螺紋的導程值，

本例起始導程為8mm；fn：第n次切削牙等寬變槽寬變導程螺紋的導程值，本例中為8mm+2mm=10mm；n：完成牙等寬變槽寬變導程螺紋切削的總次數，n最小=Ln/T，其中Ln為螺紋有效切削范圍內最大的槽寬（本例中Ln為16mm），T為刀寬（本例中T=4mm），則本例中n最小=16/4=4次，取n=5次。注：每次起始螺距增加為K/n，本例為K/n=2/5=0.4mm。

3.2 編程（本例采用調用子程序及宏程序編程）

G00 U-0.3；（每刀的背吃刀量0.3mm） M99。

4 結論

在數控車床上運用G34指令加工變導程螺紋變得簡單、易學，但在具體加工過程中不要拘泥于同一種加工方法，在加工時要區分對待。特別是加工精度要求較高時，需要在生產實踐中不斷積累總結經驗，避免出現故障。數控車床是通過編程指令來控制其加工過程，可以實現快速切削，提高了加工效率，降低生產成本，減輕了操作者的勞動強度，保證了加工質量。

[1]李紅波，張偉峰.數控車工[M].北京：機械工業出版社，2010.

[2]林宋，張超英，陳世樂.數控車床[M].北京：化學工業出版社，2011.