淺議異形螺紋的加工方法

王麗

摘 要：文章以LY12硬鋁材質的典型零件進行實例分析。針對薄壁零件和圓弧螺紋兩大難點進行介紹，提出解決方案，并進行實例加工。

關鍵詞：異形螺紋；宏程序；工藝分析

1 典型實例工藝分析

1.1零件圖分析

工件特點：壁薄、精度高，異形螺紋。材料為LY12硬鋁，毛坯尺寸為?90×90。單件加工。

（1）硬鋁具有很高的強度和良好的切削加工性能，但耐腐蝕性較差，強度高，有一定的耐熱性。加工時容易粘刀，應合理選擇切削三要素，和切削液。

（2）由于零件右端內外輪之間的壁厚最小部分為1mm，所以在車削時應分粗精加工，并充分冷卻后才能精加工。

（3）為保證裝夾穩(wěn)定性，應先加工零件左端，在加工零件右端。

1.2刀具的選擇

（1）根據(jù)工件材質選擇

由于工件材料為LY12硬鋁，建議使用下列三類刀具之一：

①不鍍層的超細顆粒硬質合金刀具。

②帶未含鋁鍍層（PVD）方法的硬質合金刀具等。

③用金剛石刀具。

（2）根據(jù)工件圖樣選擇：

該零件圖的圓弧螺紋深度較深，采用尖刀或30度外圓偏刀，會產(chǎn)生加工干涉，故只能選取圓弧車刀，在選用圓弧刀時要根據(jù)所加工的螺紋圓弧的大小來確定，圓弧半徑R對刀尖的強度及加工表面光潔度的影響比較大，選用的圓弧刀的半徑要小于所加工的螺紋圓弧的半徑。半徑不宜選擇太小，否則不但制造困難，還會因刀具強度太弱或刀體散熱能力差而導致車刀損壞。因此我選用R2的圓弧切刀來加工該圓弧螺紋，外輪廓的臺階軸采用35度偏刀加工。

1.3加工工序的劃分

（1）粗精加工工件左端外輪廓，外錐至尺寸要求。

（2）粗精加工工件左端內輪廓，?40至尺寸要求

（3）粗精加工工件右端外輪廓，?76至尺寸要求。

（4）粗精加工工件右端內輪廓，?46至尺寸要求。

2 解決方案

2.1加工薄壁零件時

（1）薄壁零件的工藝要求

車削薄壁零件易變形，這主要是工件內部存在內應力和夾緊力不均勻而產(chǎn)生的夾緊外應力，根據(jù)薄壁的特點和要求選擇合理的工藝方案，是保證薄壁零件的加工質量的關鍵，同時要從防止變形和保證精度出發(fā)設計加工工藝。所以應利用鏜孔刀先加工內孔，然后再加工外圓。

（2）工件的裝夾

對于一些壁厚較薄，且外圓無法進行裝夾的薄壁零件需采用心軸進行固定，同時要保證內孔加工時的同軸度。對于較短的薄壁零件，三爪卡盤顯然不夠裝夾，這時就要用到軟卡爪，不僅可以防止薄壁外形被夾變形，也有利于較短薄壁的裝夾。該零件選用三爪卡盤裝夾，夾緊力不要太大，防止夾緊變形。裝夾工件時應注意不要讓工件晃動的太明顯，因為圖1中零件的外圓直徑尺寸為?76mm，毛坯直徑為?80mm，單邊只有2mm的去除余量，所以晃動過大會導致同軸度超差，最終導致薄壁的壁厚不一。

（3）薄壁零件的加工方法

加工時需要把粗加工和精加工按順序進行，以免粗加工時切削力過大而導致零件變形。由于該零件的尺寸要求高，粗加工完充分冷卻后再半精加工，主要是修正粗加工中產(chǎn)生的變形，最后在再精加工，外形和尺寸才能得到保證。

（4）刀具的幾何參數(shù)、切削用量和切削液

合理選擇刀具的幾何參數(shù)對薄壁零件的車削加工相當重要，車薄壁零件時，選用刀具要求刀柄的剛度要高，車刀的修光刃不宜過長（一般取0.2mm-0.3mm），前角要大，刃口要鋒利，吃刀量要小，避免切削力過大導致零件變形。冷卻液要充分供給（選用煤油），防止粘刀及粗糙度變差。

2.2加工異型螺紋時

對于異型螺紋而言，由于其形狀較為復雜、而且具有不固定性，因此無法利用G76和G92對異型螺紋進行車削加工，由零件圖可知圓弧螺紋螺距7mm，切深為3.5mm，所以可以采用直進法使用G32與用戶宏程序相結合的辦法車削加工異型螺紋，就能夠解決異型螺紋的車削加工問題。但由于螺距較大，所以主軸轉速不應超過500r/min。如果加工速度過快，撞刀的可能性就越大，為了能加工出高質量的異形紋應合理選擇主軸轉速。

（1）宏程序編程思路

采用R2圓弧刀分層切削的方式進行；以G32指令由外向里逐層切削。讓刀具沿著圓弧F7的螺距運動，從而得到相應的圓弧螺旋線。

（2）走刀路線

①加工凹圓弧時刀具中心以R0.5的圓弧移動。

②加工凸圓弧時刀具中心以R3的圓弧移動。

（3）程序編寫

O1 （程序名）

M3 S500 T1

G0 X80 （X定位）

Z10 （Z定位）

#1=0.5 （刀走R0.5圓弧，刀的中心。）

N1 #2=SQ [0.25-#1*#1] （公式）

#3=#1+13.5 （Z向螺紋起點和凸圓弧偏移兩個圓心距。）

#4=67.5-2*#2 （X向螺紋起點）

G0 X#4 Z#3 （從X70 Z10定位到X#4 Z#3）

G32 Z-47 F7 （螺紋車削）

G0 X80 （退刀）

Z10 （退刀）

#1=#1-0.1 （每刀進給量）

IF [#1 GT -0.5] GOTO1（判定）

G0 X100 Z100 （退刀）

M5

M30

（4）質量控制

為了保證零件加工質量，對刀時X向留0.3mm左右的余量，螺紋車完后測量。通過修改磨耗來修調尺寸，最終達到精度要求

參考文獻

[1]劉立.數(shù)控車床編程與操作[M].北京：北京理工大學出版社.2006.

[2]孫德茂.數(shù)控機床車削加工直接編程技術[M].北京：機械工業(yè)出版2005.