盤類異位非標準梯形內螺紋的銑削方法

馬有昂 朱爭明

摘要：梯形螺紋的加工經常采用的是車削加工，而對位于非回轉中心的梯形螺紋加工就比較困難，需要改用四爪卡盤裝夾或其他較復雜的裝夾方法，然而對于較大型工件且螺紋需求位于邊緣或者側面的螺紋則無法采用車削加工，市場上很難買到梯形螺紋絲錐，特別是非標的梯形螺紋絲錐，常常需要定做，且成本很高。而采用銑削的方法便可以很容易的解決這類問題。本文全面敘述了內梯形螺紋的銑削方法。

關鍵詞：螺紋循環指令 G02/G03指令 螺旋線插補 內梯形螺紋

0 引言

近年來，隨著制造業的發展，各類復雜零件的加工難題層出不窮，而各種螺紋的加工更是一大典型，常常需要定制專用刀具進行加工，造成加工成本增加，或者對工人的技能水平要求很高，本文以梯形內螺紋為例，介紹在數控銑床上的加工方法。

1 螺紋加工分析

螺紋的加工主要分為車削和銑削兩大類：①車削缺點：如圖1由于工件體積較大并且是盤類零件異位螺紋，不是通常的車削回轉中心，不便于車床的裝夾，一般需制作專用夾具裝夾，不方便校正，裝夾過于麻煩，在車床加工就比較困難。②銑削優點：不受工件形狀、體積、位置限制，能加工各種標準、非標準螺紋。在數控銑床螺紋加工的各指令中，G02/G03非常適合加工各種非標準或大直徑的各類螺紋，因此在螺紋銑削中廣泛應用G02/G03螺旋線插補進行銑削，這種銑削方式能夠滿足大部分螺紋種類的加工。

2 加工思路

對于非標或直徑較大的螺紋，可利用G02、G03的螺旋線插補進行銑削加工，編寫螺旋加工子程序，通過調用子程序次數確定加工深度。

3 加工方法

常用的梯形螺紋的銑削方法有G02/G03螺旋線插補、G33螺紋銑削、G63攻螺紋方式、G74左旋攻螺紋循環、G84攻螺紋循環，而非標準螺紋或者是直徑較大的螺紋常用G02/G03螺旋線插補進行加工。下面就以圖1中Tr30×5為例進行分析G02在加工中的使用方法（本文以FANUC系統為例進行說明）。本次螺紋采用G02螺旋線插補進行銑削，在銑削螺紋時，確定螺旋線插補半徑的方法為：銑削內螺紋時的插補半徑。

①首先根據螺紋小徑尺寸加工出螺紋底孔，然后測出其實際孔徑（見圖2a中①）。②在主軸上裝上螺紋銑刀，使主軸與螺紋孔中心重合，然后啟動主軸旋轉（見圖2a中②）。③在手動方式下使主軸下降，下降到一定位置后沿X軸（或Y軸）慢慢移動（見圖2a中③、④）。④當刀尖在孔壁上切除切削刀痕后停止移動，記下其移動量a（見圖2b

中⑤）。⑤沿X軸（或Y軸）

反向移動后，使主軸上

升（見圖2b中⑥、⑦）。⑥

計算插補半徑：R=a+0.5P（梯形螺紋是0.5P普通螺紋是0.65P）。

4 刀具制作：

根據螺紋標記計算螺紋

參數

例如：Tr30×5

牙形角 a=30°

螺距 P=5

中徑 D2=d-0.5p=30-2.5=27.5

小徑 D1=d-p=25

大徑 D4=d+2ac=30.5

牙頂高 Z=0.25p=1.25

牙高 H4=H1+ac=0.5p+ac=2.75

牙頂間隙ac=R2max=0.25（查機械手冊得1.5～5螺距時ac=0.25，6～12螺距時ac=0.5，14～44螺距時ac=1）

牙頂寬 f=0.366p=1.83

牙槽底寬W=0.366p-0.536ac=1.696

根據所要加工的螺紋畫出牙形，用線切割割出刀片外形，割好后將刀片在砂輪上磨出后角防止干涉（如圖3），

根據螺紋加工深度車出刀桿割出方形槽用于放置刀片，在另一側打孔攻螺紋放置頂緊螺栓如圖4、圖5。

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圖4 圖5

5 指令格式

G17 G02 /G03 X__ Y__ I__ J__ / R__ Z__ F__；

G18 G02 /G03 X__ Z__ I__ K__ / R__ Y__ F__；

G19 G02 /G03 Y__ Z__ J__ K__ / R__ X__ F__；

指令說明：螺旋插補是水平圓弧運動與垂直直線運動同步進行的運動，圓弧運動在工作面指定的軸上進行，如果工作臺的表面是G17，那么圓弧插補在X、Y軸上執行，此時直線運動在Z軸上執行。即在X、Y軸上進行圓弧插補的同時，在Z軸上進行直線插補。指令中的F用來指定刀具沿圓弧的進給速度。沿另一軸的切削速度f=F×直線軸的長度/圓弧的長度，為X、Y、Z三軸合成的速度。螺旋線插補只能對圓弧進行刀具半徑補償，在指定螺旋線插補的程序段中不能指定刀具半徑與長度補償。

6 加工程序

例：用螺紋銑刀加工Tr30×5的內螺紋，螺紋孔深度為30通孔，假如a=0.3mm，則R=0.3+0.5×5=2.8。

編寫的程序為：

主程序：

O0001； 主程序名

T1 M6； 換上螺紋銑刀

G54 G00 G43 H1 Z100；刀具快速移動到Z100處

（在Z方向調入了刀具長度補償）

M03 S200； 主軸正轉，轉速200r/min

（注意刀具以及工件的材質確定轉速）

M8； 切削液開

X2.8 Y0； 刀具快速定位（X2.8也可分刀進給）

Z5； Z軸下降（一般為加工螺紋面一個螺

距高）

M98 P80002；調用O0002子程序8次（從Z+5到Z-35）

G90 G00 X0 Y0； 快速返回到孔中心

Z100； 返回到Z100

M5； 主軸停止

M9； 切削液關

M30； 程序結束并返回到參考點

子程序：

O0002； 子程序名

G91 G02 I﹣2.8 Z﹣5 F50；螺旋線插補加工內螺紋

（I要與O0001中X數值保持一致）

M99； 子程序結束，返回到主程序

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圖7

7 注意事項

①注意刀桿的長度，過長影響加工強度，過短容易碰到工件表面發生撞刀。②注意刀片的后角刃磨，在保證不干涉的情況下，盡可能的增大，增加刀具切削強度。③刀片的光潔度，刀片放入刀桿后用頂緊螺栓鎖緊，一般刀片常選用4mm厚白鋼刀片割成型，由于白鋼刀片光潔度比較高，常常在銑削過程中頂緊螺栓鎖不緊刀片，在反方向力的作用下刀片向后收縮，導致螺紋的尺寸偏小（解決方法：刀片與頂緊螺栓接觸點用粗砂輪磨一下，增大摩擦力）。

8 總結

本文詳細的敘述了對于梯形內螺紋利用G02螺旋線插補進行銑削加工的方法，同樣對于非標或大直徑各類螺紋、油缸、活塞上的密封溝槽也可用G02、G03圓弧插補進行類似方法加工。

參考文獻：

[1]王榮興主編.加工中心培訓教程[M].北京.機械工業出版社.

[2]沈建峰，虞俊主編.數控銑工加工中心操作工（高級）[M].北京.機械工業出版社.

[3]鄖建國.一種新型階梯銑削方法的研究與實踐[J].韶關學院學報（自然科學版），2002（06）.

作者簡介：

馬有昂，男，一級實習指導教師，馬鞍山技師學院、職業技術學院技能大師，馬鞍山市首席技師，高級技師，2010年安徽省五一勞動

獎章獲得者。主要致力于研究數控加工難題、培養學生參加各類競賽；

朱爭明，男，馬鞍山市雙益機械制造有限公司制造部總計劃員，主要研究：企業加工難點尋求解決方法。