數控加工錐螺紋

尤從政

摘 要：隨著工程中螺紋連接的廣泛應用和數控技術的快速發展。數控系統的不同，螺紋加工的指令也有所不同。本文主要介紹利用數控加工圓錐螺紋的特點和方法。

關鍵詞：數控編程；螺紋車削指令；圓錐螺紋

中圖分類號：TG547 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）11-0045-02

1 圓錐螺紋的用途與作用

圓錐螺紋的牙型角為60度，主要靠連接過程中牙的變形來達到緊密性的目的，常用于管接頭。

圓錐管螺紋的錐度是16：1，圓錐管螺紋主要用于密封氣體和液體，由于這一特性，使得的可以使生料帶均勻地纏繞在螺紋上，使其具有更好的密閉性，另外圓錐管螺紋所使用的鐵管壁相對較厚，擁有很高的耐壓性。

圓錐管螺紋具有密封特性的主要的原因有兩點：

（1）圓錐管螺紋的牙形具有完全吻合的特性。（2）由于錐度的存在，圓錐管螺紋在與同樣的圓柱螺紋或錐螺紋配合時擁有有自緊作用。

現實中，由于加工精度等諸多原因，通常都是加填充物的，比如：生料帶、麻絲白漆等等。常見引起不能干密封的諸多原應力可能有：牙形精度不夠、端面不夠垂直。

例：外錐螺紋與內錐螺紋加工配合。

用G92編寫（圖1）零件的加工程序如下：

G92 X（U）_Z（W）_R_F_

經計算得R=-3.125

加工程序如下：

O0001

M03S200T0202

G99

G0X52.0Z10.0

#1=0.2（變量賦值）

N10G0Z10.0

#2=[3.5-#1]*TAN15

G92X[50-2*#1]Z-50.0R3.125F6.0

G0Z[10+#2+X]（向Z軸正方向偏移一個距離）

G92X[50-2*#1]Z-50.0R3.125F6.0

G0Z[10+#2-X] （向Z軸負方向偏移一個距離）

G92X[50-2*#1]Z-50.0R3.125F6.0

#1=#1+0.1

IF[#1LE3.5]GOTO10（如果#1小于等于3.5，進入循環體10，反之就退刀）

G0X100.0Z100.0

M05

M30

2 圓錐度螺紋編程數據計算

如圖2所示，這里簡單介紹一下G92指令。

G92為簡單螺紋循環指令，該指令可以用于加工圓柱螺紋或圓錐螺紋。

指令格式：G92 X_Z_R_F_

其中P1為起始點，X_Z_是螺紋終點P3的坐標。P3、P4是加工完后的退刀距離。R是切削終點P3到起點P2的X軸向量，R主要體現錐度的大小。如錐度為1：8，則R的值為：L/（8×2），刀尖到端面為10mm，退刀距離P4P3為1mm（單邊量）則：

錐螺紋長度：52.4+10=62.4

R值：-[62.4/（16×2）]=-1.95

螺距：每25.4mml0牙，即2.54mm

則車螺紋程序為：

G00X75Z10快進到起點

G92U-3.2W-62.4R-1.95F2.54

（進給量3.2-2=1.2）

U-4進給量4-3.2=0.8

U-4.5進給量4.5-4=0.5

U-4.84進給量4.84-4.5=0.34

通常油管螺紋單項測量儀測得的是25.4mm長度上直徑的變化量，如平式油管螺紋每25.4mm10牙，則測10個螺距上直徑的變化量。錐度是個比值，單位一致的情況下兩兩抵消，就變成一個無量綱的數了。如錐度1：16的標準讀數應為：1/16=0.0625，錐度千分表瀆數應為62.5。有些生產廠家為了保證更好的加工質量，對錐度的控制范圍做了嚴格的規定，其最佳值不一定是62.5，編程時必須會根據最佳的錐度值編程。似設最佳錐度值為0.065，此時有以下關系成立：

錐度長度為L，直徑變化量：L×65×0.001

R的絕對值：（L×65×0.001）/2

按錐度65，改寫上面程序則有：

車錐度時：

錐度長度：56.4mm

錐度直徑變化量：56.4×65×0.001=3.666mm

刀具起點X坐標73-3.666=69.334

程序：

G00 X69.3324（快進到始點）

G01U3.666W-56.4F0.3（車削錐度）

車螺紋時：錐度長度：62.4

R的絕對值：（62.4×65×0.001）/2=2.028

程序：G00X75Z10 （快進到P1始點）

G92U-3.2W-62.4R-2.028F2.54

U-4

U-4.5

U-4.84

如果對錐度沒有特殊的要求，可以參照第一種方法進行編程。如果對錐度有要求時，可以按上述第二種方法進行編程。如果需要對錐度進行相應的調整，可以參考按照錐度的要求，對編寫的程序進行適當修改。

在使用指令進行編程時還要注意以下幾個方面：

（1）根據實際加工情況及圖紙要求選擇相應的刀具寬度。（2）根據螺距的大小，設定合適的起始位置或起刀點。（3）螺紋升角會根據不同直徑的工件及導程的變化而變化，因此刀具左側后角刃磨時，實際后角應該等于工作后角加上最大螺紋升角Ψ，即α=（3°-5°）+Ψ。（4）刀具選擇，切削用量的合理選擇和進刀方式至關重要。

因為刀具在加工工件的時侯會產生劇烈摩擦，進而引起切削區的溫度迅速升高，從而產生相應的熱變形。我們在加工中可以了解到，切削力和夾緊力通常由切削工件和裝夾工件時產生，切削力同進給量及背吃刀量通常成正比，如果三者同時增大，其變形也會相應增大，有其是在加工薄壁零件時，會產生較大的變形，如果背吃刀量較小，但進給量較大，這時切削力雖然很小，但會增大工件的表面殘余面積，表面粗糙度增大。所以選擇合適的刀具、進給方式、切削用量在加工過程中相當重要。

3 錐螺紋車削時的注意事項

（1）確保切削刃位于正確的中心高度， 根據螺距、螺旋升角和螺紋直徑，確定使用正確傾角的刀墊，以使其具有足夠的后刀面間隙且均勻。（2）選擇高性能的刀片材質，能夠獲得更高的切削速度及更好的切削加工性能。（3）選擇最適合槽形的刀片及進給方法，可以更好的控制切屑流向和加工質量。（4）通過判斷是右旋/左旋螺紋。以確定切削力的方向，并加強相應支撐，確保螺旋升角獲得足夠間隙。（5）從機床加工到切削刀具的整個系統具有較好的穩定性。（6）檢查直徑公差，確保其不要超差。用全牙型刀片時，將螺紋外徑留0.1～0.15mm加工余量。（7）檢查CNC編程，排除任何在加工過程中的不穩定性因素。（8）觀察刀片上的磨損形狀，并進行相應選擇。

4 結語

上面主要介紹了圓錐管螺紋的編程方法及加工時的注意事項，并詳細分析了圓錐管螺紋指令的加工技巧和編程方法，并且上述方法在實際生成中得到了良好的效果，并得到廣泛推廣應用。

參考文獻

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