基于宏程序的梯形螺紋優化加工

葛衛國 章 強 吳 榮

（重慶三峽學院機械工程學院，重慶萬州 404100）

基于宏程序的梯形螺紋優化加工

葛衛國 章 強 吳 榮

（重慶三峽學院機械工程學院，重慶萬州 404100）

梯形螺紋傳統的加工方法是采用普通的單頭刀加工，但由于梯形螺紋刀牙形角小,刀尖強度弱，加工中排屑困難，易形成積屑瘤，造成扎刀和斷刀現象，數控車削時，程序編制也較復雜，多選用復雜的宏程序和G76指令加工，不易掌握，精度也很難保證。文章采用雙頭刀改變梯形螺紋的加工工藝，通過對梯形螺紋加工的工藝分析和加工方法的研討，探索出一套可以在數控車床上加工出合格梯形螺紋的辦法。

雙刀頭；梯形螺紋；數控加工；程序編制

引 言

梯形螺紋通常用于傳動，精度要求較高，如車床上的長絲杠和中小滑板的絲杠等．與三角形螺紋相比，螺紋牙形深度大，牙形角度小，車削過程中容易產生扎刀和斷刀現象，且加工工藝復雜，加工較為困難．現有的加工方法大多采用分層加工和復雜的宏程序加工等，不易掌握，精度也很難保證．通過數控車床的梯形螺紋實踐加工，如果要獲得合格的梯形螺紋，可改進傳統的加工刀具，合理設計加工工藝，編制通用性較強的程序，可使加工出的梯形螺紋精度高，并降低工人的勞動強度．

1 梯形螺紋的工藝分析

圖1為梯形螺紋工件，材料為45號鋼，現采用法拉克0i-T C系統的數控車床加工Tr36×6的梯形螺紋．為達到加工精度要求，采取以下工藝方法：

圖1 梯形螺紋工件

1）選擇合理的工裝．工件采用一夾一頂裝夾（工件．一端采用三爪卡盤夾持，另一端用頂尖頂住，頂尖頂住不宜過緊，以減少工件變形，夾持一端設計有臺階以防止工件軸向竄動而造成螺紋誤差．

（2）選擇合理的主軸車削速度．在數控車床上車削梯形螺紋，主軸轉速過高，不能很好地保證螺紋的表面粗糙度，達不到精度要求，低速車削時生產效率又很低，而直接從高速變為低速車削時容易導致螺紋亂牙．故車削時應參考機床的最高進給速度，選用轉速以120～150 r／min為宜．

名稱 代號 計算公式牙型角 α α=30°螺距 P 由螺紋標準確定P 1．5～5 6～1214～44牙頂間隙 ac ac 0.25 0.5 1外螺紋 牙高 h3 h3 = 0.5 P + ac大徑 d 公稱直徑中徑 d2 d2 = d-0.5 P小徑 d3 d3 = d-2 h3內螺紋 牙高 H4 H4 = h3大徑 D4 D4 = d + 2ac中徑 D2 D2 = d2小徑 D1 D1= d - P牙頂寬 f、f′ f= f′= 0.366P牙槽底寬 W、W′ W = W′= 0.366P - 0.536 ac

圖2 雙刀頭刃磨角度

牙高h3= 0.5P + ac= 3.5；

小徑d3= d－2 h3= 29，查表確定其公差，故槽底寬W = 0.366P－0.536Z + 0.268（|es| + Td2/2）= 0.366*6－0.536*0.5+0.268（|－ 0.118| + |－ 0.335/2|）= 2.0045

牙底寬W1 = P－W = 6－2.0045 = 3.996

（4）車刀的改進．車刀的制作是加工合格梯形螺紋的必備條件，傳統的梯形螺紋刀為單刀頭，分為粗車刀和精車刀，為此，筆者對車刀進行了改進．在刀具材料的選擇上，如果選用硬質合金刀具，切削徑向力大，工件易彎曲，無法保證精度要求，宜選用刃具鋒利的高速鋼工具鋼作刀具，故選用高速鋼材料（W18CR4V）．其次也是最重要的就是刀具的制作，首先用線切割將12×12 mm的高速工具刀對剖成6*12的兩片，將切割好的刀片按圖2手工刃磨后安裝到刀盒上（如圖3）．因為刃磨是最重要的環節，必須保證W1的尺寸和各角度參數．此刀為一個刀柄上安裝并排兩個刀頭，車削時采用直切法，雙刃粗、精加工，排屑容易，散熱效果好，解決了單刀頭的扎刀和斷刀問題．粗車時進刀量可達0.3~0.8 mm，精車時可將進刀量減少到0.02~0.05 mm，用20號機油作冷卻液．選用雙刀頭加工，表面粗糙度1.6微米以下，切削效率可提高五倍以上．

圖3 雙刀頭安裝圖

2 梯形螺紋的加工程序

采用FANUC 0i-TC 系統數控車床，G92指令直進切削加工，加工梯形螺紋程序如下：

O3133

T0101 M03 S120

G00 X45 Z10 M08

G92 X35.7 Z-46 F6(第一刀粗車螺紋，吃刀量0.3)

X35.4 (第二刀粗車螺紋，吃刀量0.3)

X35.1 (第三刀粗車螺紋，吃刀量0.3)

X34.8 (第四刀粗車螺紋，吃刀量0.3)

...... （最后幾刀精車吃刀量遞減）

X29.3

X29.2 （精車吃刀量0.1）

X29.1 （精車吃刀量0.1）

X29.05 （精車吃刀量0.05）

X29.0 （精車吃刀量0.05）

X29.0 （光整最后一刀）

G00 X100 Z80 M09

M30

因使用G92指令程序冗長，走刀過多，改用宏程序編程，可簡化程序：

O3136

T0101 M03 S120

G00 X45 Z10 M08

#10=36 （螺紋公稱直徑）

#20=0.3 （粗車吃刀深度）

N1 IF[#10 LT 29] GOTO 2 （加工到小徑尺寸偱環結束）

G92 X#10 Z-46 F6 （螺紋粗車第一刀）

#10=#10－#20 （改變螺紋加工直徑）

IF [#10 LT 34] THEN #20=0.15 （小于“34”時每次吃刀量為“0.15”）

IF [#10 LT 32] THEN #20=0.1 （小于“32”時每次吃刀量為“0.1”）

IF [#10 LT 29.1] THEN #20=0.05 （小于“30”時每次吃刀量為“0.05”）

GOTO 1 （轉向程序段1）

N2 G92 X29.0 Z－46 F6 （光整最后一刀）

G00 X100 Z100 M09

M30

傳統的梯形螺紋刀加工，由于車刀牙形角小，刀尖強度弱，車刀總切削力大，加工中排屑困難，容易形成積屑瘤，使刀頭磨損加劇，出現扎刀和斷刀情況．如果采用雙刀頭加工梯形螺紋，雖然也是直進法但可以順利地解決以上問題，而無需使用粗車刀和精車刀，避免了對刀和換刀時刀位的誤差．加工時，排屑容易，降低切削熱量，不易產生扎刀和斷刀現象，切削效率提高，精度提高，若工件螺紋部分越長，加工效率越高．

3 結 語

只要合理選擇梯形螺紋的加工工藝和加工方法，利用雙刀頭加工梯形螺紋，不僅滿足加工要求，達到精度標準，更能提高切削效率．如何用最簡單的程序指令，最快捷的加工效率加工出合格高質量的產品是我們專業人員研討的共同課題．

[1]彭曉南.數控技術[M].北京：機械工業出版社，2003．

[2]實用車工編寫組.實用車工手冊[M].北京：機械工業出版社，2003．

[3]彭林中，張宏.機械切削工人工作手冊[M].北京：化學工業出版社，2007.

（責任編輯：張新玲）

Optimization of Trapezoidal Thread Processing Based on Macro Program

GE Weiguo ZHANG Qiang WU Rong
(School of Mechanical Engineering， Chongqing Three Gorges University， Wanzhou， Chongqing， 404100)

The traditional processing method of trapezoidal thread uses single pole head， and is classified into coarse and fine processing. But it is difficult because with the small tooth profile angle and weak tip intensity of trapezoidal thread， it is difficult to remove chips when processing and easy to form BUE (built-up edge)， resulting in pricking knife and cutting knife. It is a difficulty in NC turning as well in the process of NC machining， since it often causes problems with improper technologies， and programming is complex. There are more choices with macro program and G76 command processing. It is not easy to grasp and the precision is hard to guarantee. This article discusses the processing technologies and methods of trapezoid thread， and explores a set of methods which can process qualified trapezoidal thread on NC machining.

double knife; trapezoidal thread; numerical control machining; programming

TG659

A

1009-8135（2015）03-0068-03

2014-12-25

葛衛國（1971-），女，河北張家口人，重慶三峽學院副教授，主要研究汽車檢測技術、機械制造技術．