變螺距螺紋的數控車削加研究

李鵬飛 李明芳 李娜 王倫 文國軍

摘 要：變螺距螺紋在飲料灌裝機械、 塑料機械、 飼料機械上有廣泛的應用，本文以應用廣泛的變螺距螺紋為實例，闡述了此類異性零件的車削加工工藝，為生產中解決此類零件的加工提供參考依據。

關鍵詞：變螺距螺紋；車削加工工藝；機械制造

1 引言

隨著機械制造業技術的快速發展，許多異形零件得到了廣泛的使用，例如變螺距螺紋在塑料、食品、輕紡、汽車工業和橡膠使用的擠出機械上都大量使用，生產中經常會遇到此類異形零件的加工 ， 如何精密地加工此類零件，在實際生產中存在較大的技術難度。筆者經過多年的實踐探索，總結以變螺距螺紋異性零件車削加工的工藝及編程方法，可解決加工中的技術難點，下面就介紹下該異形零件的加工工藝和方法。

2 變螺距螺紋的車削加工工藝及加工方法

2.1 普通車床車削變螺距螺紋

1. 自定心卡盤 2. 心軸 3. 齒輪機構 4. 凸輪軸 5. 尾座 6. 凸輪 7. 從動桿 8. 彈簧 9. 刀夾 10. 工件 11. 小滑板

（1）加工原理。在普通車床上加工圖 1 零件 ， 主要是解決變螺距問題，普通車床的現有功能是工件旋轉一周，車刀進給一個螺距的位移，為了達到圖紙要求 ， 在車床完成主軸旋轉一周，車刀進給一個螺距的位移的同時，還需按工件要求利用凸輪機構傳給刀架一個附加的進給運動，使車刀在工件上形成所需的不等距螺紋。根據以上分析 ， 設計圖 2 所示的工裝和圖 3 所示的凸輪 ， 拆除小滑板絲杠 ， 把工件旋轉通過交換齒輪傳給凸輪 ， 并且按照一定的傳速比 ， 通過凸輪的半徑變化推動小滑板，從而使車刀加工出不同的變螺距。

（2）加工工藝分析。如圖 1 所示，該零件是等槽寬變牙厚變螺距矩形螺紋，槽寬是 5mm， 牙厚依次遞增 1mm， 第一個螺距是 8mm，在工件螺紋長度 100mm 上應有 9 個螺距，分別是 8，9，10，11，12，13，14，15，16，如果車刀在工件右端面 7mm 處開始進刀，則

一共加工 10 個螺距。通過交換齒輪機構使工件和凸輪的傳速比為 1：20，凸輪每轉過18°，半徑增大1mm，從而給車刀一個附加的進給運動，達到圖紙的加工要求。

（3）加工方法和車削過程。

1）調整車床進給箱進給手柄位置，使工件獲得 7mm 的螺距，拆除小滑板絲杠。

2） 刃磨矩形螺紋車刀，刀頭寬度為 5mm， 使用對刀板裝好車刀，使車刀進給方向后角等于車刀工作后角加上最大螺紋升角。

3） 車刀停在工件右端面 7mm 處，把床鞍刻度調整為零，讓凸輪A 處和從動桿 7 接觸，合上開合螺母，開始加工，凸輪逆時針旋轉，轉過第一個 18°等半徑旋轉，螺距不變化，以后每轉過 18°半徑增大 1mm， 從而獲得相應的螺距，工件旋轉十周凸輪旋轉 180°，退出車刀，工件反轉，凸輪也反轉，通過彈簧 8 使小滑板復位，當車刀回到零位時，開始第二次進刀，通過中滑板控制螺紋的切削深度，循環往復，直至達到圖紙加工要求。

2.2 數控車床車削變螺距螺紋

2.2.1 加工工藝分析

圖 1 零件右端是等槽寬變螺距螺紋，FANUC OTD 6136 數控車床提供了車削變螺距螺紋的功能指令 G34、G35，通過 R 參數變量運算，可直接編程車削變螺距螺紋。

車削變螺距螺紋指令格式為：G34 X…Z…I（ / K）…F…；螺距增加的螺紋。 G35 X…Z…I（/K）…F…；螺距減小的螺紋。其中“X…Z…”表示螺紋切削終點的絕對坐標值，“I（ / K）…”表示 X 軸 （ 或 Z 軸 ）的起始螺距，取其中較大者，另一個較小的螺距尺寸不用給出；“F…”

表示螺距變化量。

因變螺距螺紋的第一個螺距是 8mm， 螺距變化量 1mm， 故刀具起點距離右端面應等于 7mm，將工件坐標系原點始終設定在工件裝夾后右端面中心上。

2.2.2 加工方法及程序

（1） 先用 G71 指令加工左端外形，掉頭裝夾，用 G90 指令加工右端外形至尺寸。

（2） 刃磨車刀，刀頭寬度等于 5mm， 由于變螺距螺紋的螺紋升角隨著螺距增加而增大，所以刀具在進給方向后角等于工作后角加上最大螺紋升角，使用對刀板把車刀裝好。

（3） 加工程序如下 ：

O0001 程序名

N10 G21G97G99G40； 程序初始化

N20 M03S100T0101； 主軸正轉，轉速 100r/min，選用 1 號螺紋車刀

N30 G00X40Z7； 快速定位至起刀點

N40 M98 P500011； 第一次調用子程序 50 次，加工變螺距螺紋

N50 G00 X100Z10M05； 返回刀具換刀點，主軸停止

N60 M30； 程序結束

子程序 0011

N10 G01 U-0.2； 每刀背吃刀量 0.2

N20 G34 Z-107K7F1； 變螺距切削，每轉螺距增加 1mm

N30 G00 U12； X 向退刀，退出牙槽

N40 Z7； Z 向退刀，回到加工起點

N50 U-12； X 向進刀，進到加工起點

N60 M99； 子程序結束

3 結束語

通過以上對變螺距螺紋異形零件的車削加工分析 ， 要善于設計輔助夾具和工裝 ， 完成一些異形零件的加工 ， 盡量擴大車床使用范圍 ， 解決生產加工中的難題。同時通過兩種方法加工的比較 ， 使我們知道有些零件用數控車床加工，不僅不需工裝夾具，而且提高效率，保證精度。實踐證明：該程序不僅適用于 FANUC OTD 6136 數控車床，比該系統更高級的系統同樣適用；該編程方法還能用于不同類型（普通螺紋、梯形螺紋、矩形螺紋或蝸桿等 ）、不同增量的變螺距螺紋零件的加工，有效地縮短加工時間，提高加工效率，降低成本，為生產中解決此類零件的加工提供參考依據。切實解決了企業加工中的技術難題， 降低了零件的生產成本， 提高了產品的加工效率和質量， 提高了企業競爭力。

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