基于華中數(shù)控系統(tǒng)的梯形螺紋加工探討

李燁

摘要介紹了在數(shù)控車床上加工梯形螺紋，利用華中數(shù)控系統(tǒng)的宏程序功能編寫加工程序的方法。

關(guān)鍵詞梯形螺紋；華中數(shù)控

中圖分類號：TG519 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）11-0091-01

起傳動功用的螺紋中，梯形螺紋是最常用的一類。典型的應(yīng)用場合如：普通車床上的長絲杠、中小拖板上的絲杠、尾座絲杠等。此類零件的單件小批量加工常常采用CA6140、C620等普通車床設(shè)備。特點(diǎn)為：對操作者的技術(shù)要求較高、加工效率不高、勞動強(qiáng)度大、零件的加工精度容易受工藝系統(tǒng)精度的客觀影響。近年來，不少企業(yè)嘗試采用數(shù)控車床加工梯形螺紋，對數(shù)控車床編程人員以及數(shù)控車床操作員來說，該課題具有較高難度和挑戰(zhàn)性。本文擬就基于華中數(shù)控系統(tǒng)、采用宏程序編寫加工程序來對該課題進(jìn)行探討。

1梯形螺紋加工工藝分析

本文所探討的梯形螺紋零件如下圖1所示，該零件的材料選用調(diào)質(zhì)過的45號鋼，利用配備有華中數(shù)控系統(tǒng)的CAK6140數(shù)控車床（生產(chǎn)廠家為大連機(jī)床廠）加工。其中零件的各個外圓、臺階面已經(jīng)加工完畢，在本文里我們只探討該零件Tr40×7-7e梯形螺紋部分的加工工藝過程。

圖1梯形螺紋零件圖

從圖紙中看到：梯形螺紋部分的長度為130-35-30=65 mm，牙形表面粗糙度Ra值要求不超過1.6 μmm。

根據(jù)梯形螺紋各參數(shù)及其計(jì)算公式可知：螺紋大徑d= mm，中徑d2=mm，牙頂間隙ac=0.5 mm，小徑d3=mm，牙高h(yuǎn)3=0.5×7+0.5=4 mm，牙頂寬f=0.366×7=2.562 mm，牙槽底寬w=0.366×7-0.536×0.5=2.3 mm，螺旋升角ψ=arctan[7/（3.14×34.5）]=3°42′。

為保證梯形螺紋的加工質(zhì)量符合要求，擬采取以下工藝方案：

1）選擇合適的裝夾方式 該工件梯形螺紋位于中間部位，且加工時工件伸出較長，為保證工藝系統(tǒng)剛性，采用一夾一頂，即用三爪自定心卡盤夾住工件一頭，用回轉(zhuǎn)頂尖頂持工件另一頭。車削梯形螺紋時，因車刀承受切削力較大，為防止工件軸向竄動，夾住左端φ22外圓，讓右邊的臺階靠在卡爪面上。必要時φ22外圓墊銅皮，以防出現(xiàn)夾傷。

2）選擇合適的切削方法 車削梯形螺紋，劃分為粗車、精車兩道工序。粗精車時都要澆注充分的切削液。

對本文所示零件，我們可用一把梯形螺紋車刀完成粗車、精車兩道工序。車刀材料選用高速鋼W18Cr4V。粗車時，螺紋牙底留有0.1 mm的徑向精車余量，螺紋牙兩側(cè)各留0.2 mm的精車余量。車刀左右兩側(cè)刀刃的夾角等于牙型角30°。刀頭寬度應(yīng)比牙槽底寬w（w=2.3 mm）要小一些，我們可取刀頭寬度2 mm。先磨出車刀橫刃，再用油石輕輕鐾左右兩刀尖成小圓弧形，增加了刀頭強(qiáng)度與車刀的耐用度，避免車削時螺紋牙槽底部出現(xiàn)的應(yīng)力集中，并且可以強(qiáng)力切削，提高效率。車削時車刀左刀刃是走刀方向刀刃，承受的切削力要大于右刀刃，這樣螺紋車刀左刀刃的側(cè)后角為3~5°+ψ=7~9°，右刀刃的側(cè)后角為（3~5°-ψ）=-1~1°，螺紋升角ψ=3°42′。精車通過修光牙槽兩側(cè)面達(dá)到圖紙要求。

2梯形螺紋的切削方法

采用“左右切削分層法”加工。

車刀切削第一層，沿X方向進(jìn)給0.2 mm（半徑值），同時沿＋Z方向做相應(yīng)的平移，返回切削起點(diǎn)，X方向仍進(jìn)給到剛才的切深位置，但同時要沿－Z方向做相應(yīng)的平移，返回切削起點(diǎn)，自此完成第一層切削。切削第二層，仍重復(fù)此前的過程，直至完成粗車。注意沿Z方向的偏移，切削起點(diǎn)的位置都發(fā)生了改變。

3梯形螺紋的加工程序

本文我們采用宏程序編制該例所示工件的加工程序。

宏程序變量的設(shè)置如下：

#1Z向分層初始值；

#2梯形螺紋牙槽寬度；

#3梯形螺紋車刀刀頭寬度；

#4=[[#2-#3]/2-#1*TAN[15*PI/180]]切削起點(diǎn)Z軸偏移量。

加工程序如下：

O0001；程序名

%1；程序頭

M03 S150 T0101; 啟動主軸正轉(zhuǎn)150/min，調(diào)用1號螺紋車刀1號刀具補(bǔ)償

G00 X42 Z10; 刀具快速移動到螺紋加工起始點(diǎn)

#1=0; X向分層初始值

#2=4.44; 梯形螺紋牙槽寬度

#3=2; 梯形螺紋車刀刀頭寬度

WHILE#1LE#2; 如果#1小于#2，循環(huán)繼續(xù)

#4=[[#2-#3]/2-#1*TAN[15*PI/180]]; 切削起點(diǎn)Z軸偏移量

G00 X45 Z-20; 刀具快速移動到加工起始點(diǎn)

X[40-#1*2] Z[-20-#4]; 切削第一刀螺紋起始點(diǎn)，這時梯形螺紋車刀左刀刃車削

G32 Z-110 F7; G32指令螺紋車削

G00 X52; 刀具沿X方向快速退回

Z[-20+#4]; 刀具快速移動到螺紋加工起始點(diǎn)

X[40-#1*2]; X方向分層切削深度

G32 Z-110 F7; 梯形螺紋右刀刃車削螺紋

G00 X52; 刀具沿X方向快速退刀

#1=#1＋0.2; X方向逐次遞進(jìn)0.2 mm

ENDW; 循環(huán)結(jié)束

G00 X100; 刀具沿X方向退刀

Z100; 刀具沿Z方向退刀

M30; 程序結(jié)束

4結(jié)束語

我們將宏程序的編寫梯形螺紋加工程序輸入進(jìn)機(jī)床進(jìn)行試加工，粗精車時間只有15分鐘，生產(chǎn)效率提高了2~3倍，大大降低了成本。

參考文獻(xiàn)

[1]謝曉紅.數(shù)控車削編程與加工（第二版）[M].電子工業(yè)出版社，2008.

[2]周保牛，黃俊桂.數(shù)控編程與加工技術(shù)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

endprint

摘要介紹了在數(shù)控車床上加工梯形螺紋，利用華中數(shù)控系統(tǒng)的宏程序功能編寫加工程序的方法。

關(guān)鍵詞梯形螺紋；華中數(shù)控

中圖分類號：TG519 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）11-0091-01

起傳動功用的螺紋中，梯形螺紋是最常用的一類。典型的應(yīng)用場合如：普通車床上的長絲杠、中小拖板上的絲杠、尾座絲杠等。此類零件的單件小批量加工常常采用CA6140、C620等普通車床設(shè)備。特點(diǎn)為：對操作者的技術(shù)要求較高、加工效率不高、勞動強(qiáng)度大、零件的加工精度容易受工藝系統(tǒng)精度的客觀影響。近年來，不少企業(yè)嘗試采用數(shù)控車床加工梯形螺紋，對數(shù)控車床編程人員以及數(shù)控車床操作員來說，該課題具有較高難度和挑戰(zhàn)性。本文擬就基于華中數(shù)控系統(tǒng)、采用宏程序編寫加工程序來對該課題進(jìn)行探討。

1梯形螺紋加工工藝分析

本文所探討的梯形螺紋零件如下圖1所示，該零件的材料選用調(diào)質(zhì)過的45號鋼，利用配備有華中數(shù)控系統(tǒng)的CAK6140數(shù)控車床（生產(chǎn)廠家為大連機(jī)床廠）加工。其中零件的各個外圓、臺階面已經(jīng)加工完畢，在本文里我們只探討該零件Tr40×7-7e梯形螺紋部分的加工工藝過程。

圖1梯形螺紋零件圖

從圖紙中看到：梯形螺紋部分的長度為130-35-30=65 mm，牙形表面粗糙度Ra值要求不超過1.6 μmm。

根據(jù)梯形螺紋各參數(shù)及其計(jì)算公式可知：螺紋大徑d= mm，中徑d2=mm，牙頂間隙ac=0.5 mm，小徑d3=mm，牙高h(yuǎn)3=0.5×7+0.5=4 mm，牙頂寬f=0.366×7=2.562 mm，牙槽底寬w=0.366×7-0.536×0.5=2.3 mm，螺旋升角ψ=arctan[7/（3.14×34.5）]=3°42′。

為保證梯形螺紋的加工質(zhì)量符合要求，擬采取以下工藝方案：

1）選擇合適的裝夾方式 該工件梯形螺紋位于中間部位，且加工時工件伸出較長，為保證工藝系統(tǒng)剛性，采用一夾一頂，即用三爪自定心卡盤夾住工件一頭，用回轉(zhuǎn)頂尖頂持工件另一頭。車削梯形螺紋時，因車刀承受切削力較大，為防止工件軸向竄動，夾住左端φ22外圓，讓右邊的臺階靠在卡爪面上。必要時φ22外圓墊銅皮，以防出現(xiàn)夾傷。

2）選擇合適的切削方法 車削梯形螺紋，劃分為粗車、精車兩道工序。粗精車時都要澆注充分的切削液。

對本文所示零件，我們可用一把梯形螺紋車刀完成粗車、精車兩道工序。車刀材料選用高速鋼W18Cr4V。粗車時，螺紋牙底留有0.1 mm的徑向精車余量，螺紋牙兩側(cè)各留0.2 mm的精車余量。車刀左右兩側(cè)刀刃的夾角等于牙型角30°。刀頭寬度應(yīng)比牙槽底寬w（w=2.3 mm）要小一些，我們可取刀頭寬度2 mm。先磨出車刀橫刃，再用油石輕輕鐾左右兩刀尖成小圓弧形，增加了刀頭強(qiáng)度與車刀的耐用度，避免車削時螺紋牙槽底部出現(xiàn)的應(yīng)力集中，并且可以強(qiáng)力切削，提高效率。車削時車刀左刀刃是走刀方向刀刃，承受的切削力要大于右刀刃，這樣螺紋車刀左刀刃的側(cè)后角為3~5°+ψ=7~9°，右刀刃的側(cè)后角為（3~5°-ψ）=-1~1°，螺紋升角ψ=3°42′。精車通過修光牙槽兩側(cè)面達(dá)到圖紙要求。

2梯形螺紋的切削方法

采用“左右切削分層法”加工。

車刀切削第一層，沿X方向進(jìn)給0.2 mm（半徑值），同時沿＋Z方向做相應(yīng)的平移，返回切削起點(diǎn)，X方向仍進(jìn)給到剛才的切深位置，但同時要沿－Z方向做相應(yīng)的平移，返回切削起點(diǎn)，自此完成第一層切削。切削第二層，仍重復(fù)此前的過程，直至完成粗車。注意沿Z方向的偏移，切削起點(diǎn)的位置都發(fā)生了改變。

3梯形螺紋的加工程序

本文我們采用宏程序編制該例所示工件的加工程序。

宏程序變量的設(shè)置如下：

#1Z向分層初始值；

#2梯形螺紋牙槽寬度；

#3梯形螺紋車刀刀頭寬度；

#4=[[#2-#3]/2-#1*TAN[15*PI/180]]切削起點(diǎn)Z軸偏移量。

加工程序如下：

O0001；程序名

%1；程序頭

M03 S150 T0101; 啟動主軸正轉(zhuǎn)150/min，調(diào)用1號螺紋車刀1號刀具補(bǔ)償

G00 X42 Z10; 刀具快速移動到螺紋加工起始點(diǎn)

#1=0; X向分層初始值

#2=4.44; 梯形螺紋牙槽寬度

#3=2; 梯形螺紋車刀刀頭寬度

WHILE#1LE#2; 如果#1小于#2，循環(huán)繼續(xù)

#4=[[#2-#3]/2-#1*TAN[15*PI/180]]; 切削起點(diǎn)Z軸偏移量

G00 X45 Z-20; 刀具快速移動到加工起始點(diǎn)

X[40-#1*2] Z[-20-#4]; 切削第一刀螺紋起始點(diǎn)，這時梯形螺紋車刀左刀刃車削

G32 Z-110 F7; G32指令螺紋車削

G00 X52; 刀具沿X方向快速退回

Z[-20+#4]; 刀具快速移動到螺紋加工起始點(diǎn)

X[40-#1*2]; X方向分層切削深度

G32 Z-110 F7; 梯形螺紋右刀刃車削螺紋

G00 X52; 刀具沿X方向快速退刀

#1=#1＋0.2; X方向逐次遞進(jìn)0.2 mm

ENDW; 循環(huán)結(jié)束

G00 X100; 刀具沿X方向退刀

Z100; 刀具沿Z方向退刀

M30; 程序結(jié)束

4結(jié)束語

我們將宏程序的編寫梯形螺紋加工程序輸入進(jìn)機(jī)床進(jìn)行試加工，粗精車時間只有15分鐘，生產(chǎn)效率提高了2~3倍，大大降低了成本。

參考文獻(xiàn)

[1]謝曉紅.數(shù)控車削編程與加工（第二版）[M].電子工業(yè)出版社，2008.

[2]周保牛，黃俊桂.數(shù)控編程與加工技術(shù)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

endprint

摘要介紹了在數(shù)控車床上加工梯形螺紋，利用華中數(shù)控系統(tǒng)的宏程序功能編寫加工程序的方法。

關(guān)鍵詞梯形螺紋；華中數(shù)控

中圖分類號：TG519 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）11-0091-01

起傳動功用的螺紋中，梯形螺紋是最常用的一類。典型的應(yīng)用場合如：普通車床上的長絲杠、中小拖板上的絲杠、尾座絲杠等。此類零件的單件小批量加工常常采用CA6140、C620等普通車床設(shè)備。特點(diǎn)為：對操作者的技術(shù)要求較高、加工效率不高、勞動強(qiáng)度大、零件的加工精度容易受工藝系統(tǒng)精度的客觀影響。近年來，不少企業(yè)嘗試采用數(shù)控車床加工梯形螺紋，對數(shù)控車床編程人員以及數(shù)控車床操作員來說，該課題具有較高難度和挑戰(zhàn)性。本文擬就基于華中數(shù)控系統(tǒng)、采用宏程序編寫加工程序來對該課題進(jìn)行探討。

1梯形螺紋加工工藝分析

本文所探討的梯形螺紋零件如下圖1所示，該零件的材料選用調(diào)質(zhì)過的45號鋼，利用配備有華中數(shù)控系統(tǒng)的CAK6140數(shù)控車床（生產(chǎn)廠家為大連機(jī)床廠）加工。其中零件的各個外圓、臺階面已經(jīng)加工完畢，在本文里我們只探討該零件Tr40×7-7e梯形螺紋部分的加工工藝過程。

圖1梯形螺紋零件圖

從圖紙中看到：梯形螺紋部分的長度為130-35-30=65 mm，牙形表面粗糙度Ra值要求不超過1.6 μmm。

根據(jù)梯形螺紋各參數(shù)及其計(jì)算公式可知：螺紋大徑d= mm，中徑d2=mm，牙頂間隙ac=0.5 mm，小徑d3=mm，牙高h(yuǎn)3=0.5×7+0.5=4 mm，牙頂寬f=0.366×7=2.562 mm，牙槽底寬w=0.366×7-0.536×0.5=2.3 mm，螺旋升角ψ=arctan[7/（3.14×34.5）]=3°42′。

為保證梯形螺紋的加工質(zhì)量符合要求，擬采取以下工藝方案：

1）選擇合適的裝夾方式 該工件梯形螺紋位于中間部位，且加工時工件伸出較長，為保證工藝系統(tǒng)剛性，采用一夾一頂，即用三爪自定心卡盤夾住工件一頭，用回轉(zhuǎn)頂尖頂持工件另一頭。車削梯形螺紋時，因車刀承受切削力較大，為防止工件軸向竄動，夾住左端φ22外圓，讓右邊的臺階靠在卡爪面上。必要時φ22外圓墊銅皮，以防出現(xiàn)夾傷。

2）選擇合適的切削方法 車削梯形螺紋，劃分為粗車、精車兩道工序。粗精車時都要澆注充分的切削液。

對本文所示零件，我們可用一把梯形螺紋車刀完成粗車、精車兩道工序。車刀材料選用高速鋼W18Cr4V。粗車時，螺紋牙底留有0.1 mm的徑向精車余量，螺紋牙兩側(cè)各留0.2 mm的精車余量。車刀左右兩側(cè)刀刃的夾角等于牙型角30°。刀頭寬度應(yīng)比牙槽底寬w（w=2.3 mm）要小一些，我們可取刀頭寬度2 mm。先磨出車刀橫刃，再用油石輕輕鐾左右兩刀尖成小圓弧形，增加了刀頭強(qiáng)度與車刀的耐用度，避免車削時螺紋牙槽底部出現(xiàn)的應(yīng)力集中，并且可以強(qiáng)力切削，提高效率。車削時車刀左刀刃是走刀方向刀刃，承受的切削力要大于右刀刃，這樣螺紋車刀左刀刃的側(cè)后角為3~5°+ψ=7~9°，右刀刃的側(cè)后角為（3~5°-ψ）=-1~1°，螺紋升角ψ=3°42′。精車通過修光牙槽兩側(cè)面達(dá)到圖紙要求。

2梯形螺紋的切削方法

采用“左右切削分層法”加工。

車刀切削第一層，沿X方向進(jìn)給0.2 mm（半徑值），同時沿＋Z方向做相應(yīng)的平移，返回切削起點(diǎn)，X方向仍進(jìn)給到剛才的切深位置，但同時要沿－Z方向做相應(yīng)的平移，返回切削起點(diǎn)，自此完成第一層切削。切削第二層，仍重復(fù)此前的過程，直至完成粗車。注意沿Z方向的偏移，切削起點(diǎn)的位置都發(fā)生了改變。

3梯形螺紋的加工程序

本文我們采用宏程序編制該例所示工件的加工程序。

宏程序變量的設(shè)置如下：

#1Z向分層初始值；

#2梯形螺紋牙槽寬度；

#3梯形螺紋車刀刀頭寬度；

#4=[[#2-#3]/2-#1*TAN[15*PI/180]]切削起點(diǎn)Z軸偏移量。

加工程序如下：

O0001；程序名

%1；程序頭

M03 S150 T0101; 啟動主軸正轉(zhuǎn)150/min，調(diào)用1號螺紋車刀1號刀具補(bǔ)償

G00 X42 Z10; 刀具快速移動到螺紋加工起始點(diǎn)

#1=0; X向分層初始值

#2=4.44; 梯形螺紋牙槽寬度

#3=2; 梯形螺紋車刀刀頭寬度

WHILE#1LE#2; 如果#1小于#2，循環(huán)繼續(xù)

#4=[[#2-#3]/2-#1*TAN[15*PI/180]]; 切削起點(diǎn)Z軸偏移量

G00 X45 Z-20; 刀具快速移動到加工起始點(diǎn)

X[40-#1*2] Z[-20-#4]; 切削第一刀螺紋起始點(diǎn)，這時梯形螺紋車刀左刀刃車削

G32 Z-110 F7; G32指令螺紋車削

G00 X52; 刀具沿X方向快速退回

Z[-20+#4]; 刀具快速移動到螺紋加工起始點(diǎn)

X[40-#1*2]; X方向分層切削深度

G32 Z-110 F7; 梯形螺紋右刀刃車削螺紋

G00 X52; 刀具沿X方向快速退刀

#1=#1＋0.2; X方向逐次遞進(jìn)0.2 mm

ENDW; 循環(huán)結(jié)束

G00 X100; 刀具沿X方向退刀

Z100; 刀具沿Z方向退刀

M30; 程序結(jié)束

4結(jié)束語

我們將宏程序的編寫梯形螺紋加工程序輸入進(jìn)機(jī)床進(jìn)行試加工，粗精車時間只有15分鐘，生產(chǎn)效率提高了2~3倍，大大降低了成本。

參考文獻(xiàn)

[1]謝曉紅.數(shù)控車削編程與加工（第二版）[M].電子工業(yè)出版社，2008.

[2]周保牛，黃俊桂.數(shù)控編程與加工技術(shù)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

endprint