在數(shù)控車床上車削梯形絲杠

■ 湖南省商務(wù)廳培訓(xùn)中心 （湖南長(zhǎng)沙 410001） 顏清文

梯形絲杠螺紋較之三角螺紋，其螺距和牙型都大，致使梯形螺紋車削時(shí)，吃刀深、走刀快、切削余量大以及切削抗力大。特別是在高速切削時(shí)難度更大，切削力和切削熱大，排屑困難。按照常規(guī)的徑向進(jìn)刀方式及工藝，其結(jié)果是三個(gè)切削刃同時(shí)加工。由于絲杠本身剛性差，因此在車削絲杠時(shí)，對(duì)工藝的安排和具體操作技能都有較高的要求。

1. 梯形絲杠在數(shù)控車床上加工方法

梯形絲杠在數(shù)控車床上的基本加工方法為分層左右切削法，如圖1所示。

分層左右切削法是將徑向切入深度分層，每一層又分多刀切削（L為左偏移量，R為右偏移量），適合導(dǎo)程較大的螺紋加工，阻力小、切削輕快。

2. 反向加工

車細(xì)長(zhǎng)軸和絲杠時(shí)，采用反向進(jìn)給，改變進(jìn)給力的方向，使工件由受壓轉(zhuǎn)變?yōu)槭芾欤苡行У販p少工件的徑向圓跳動(dòng)，消除大幅度的振動(dòng)，如圖2所示。

3. 螺紋刀具反向裝夾與刃磨

反向裝夾螺紋刀具面朝下，切屑因重力原因，排屑無任何阻礙。切削螺紋時(shí)，因?yàn)槭堑毒呙娉拢詨鹤〗z杠，大大減少絲杠的振動(dòng)，配合可轉(zhuǎn)位刀片，線速度可達(dá)40m/min，實(shí)現(xiàn)高速切削。螺紋刀具安裝時(shí)應(yīng)比中心線稍高0.3～0.5mm。實(shí)踐證明，在外徑大小與長(zhǎng)度比大于1∶16時(shí)可以不用跟刀架輔助工具，如圖3所示。

刃磨車刀必需磨有斷屑槽（見圖4a），切削輕快，切屑呈碎塊狀，切屑不會(huì)纏繞在零件、刀具和卡盤上，排屑順暢。副后角3°～5°，減少徑向接觸面積；螺紋刀牙型角由30°改為29°，如圖4b所示，減少兩側(cè)接觸面積，大大減少振動(dòng)（程序在側(cè)面自動(dòng)按15°計(jì)算）。

圖1 梯形螺紋分層左右切削法

圖2 反向加工

圖3 螺紋刀具反向裝夾

圖4 車刀的刃磨

4. 跟刀架

跟刀架的作用是抵消背向力，防止工件變形；車削時(shí)穩(wěn)定，不易產(chǎn)生振動(dòng)，如圖5所示。

圖5 兩爪跟刀架

5. 主軸反轉(zhuǎn)

因?yàn)槁菁y刀具反向裝夾，所以主軸一定要反轉(zhuǎn)才符合切削原理。

6. 編程實(shí)例與對(duì)刀

梯形絲杠零件圖樣如圖6所示。

梯形螺紋加工程序如下：

O0001 （Tr36×6絲杠加工）

G99 T0303 （梯形螺紋車刀，車刀反向裝夾）

S500 M4 （主軸起動(dòng)，主軸反轉(zhuǎn)）

G0 X40 Z0 （快速定位卡盤端）

#1=3.5 （變量，賦值，梯形螺紋實(shí)際牙型高，外徑＝底徑＋實(shí)際牙型高×2）

N10#2=#1xTAN15; （梯形螺紋車刀向左右總偏移量，單邊角度15°，3.5mm×tan15°。如果刀尖實(shí)際寬度小于理論寬度，偏移量需再加上理論刀尖寬度與實(shí)際刀尖寬度之差）

#3=29+#1x2 （變量，目前要加工的直徑）

G0X40Z0 （刀尖定位到卡盤端，從螺紋卡盤端開始加工）

G92 X#3Z1000F6 （車削螺紋，從卡盤到尾座方向加工）

G0X40Z#2 （變量，快速定位，在Z0的位置向右偏移）

G92X#3Z1010F6 （車削螺紋）

G0X40Z-#2 （變量，快速定位，在Z0的位置向左偏移）

G92X#3Z1010F6 （車削螺紋）

#1=#1-0.25 （變量，螺紋外徑每層單邊要車削0.25mm，螺紋直徑每次遞減0.5mm）

IF[#3GT29]GOTO10 （螺紋底徑為φ29mm，判斷#3如果≥29，則執(zhí)行該指令后面的語句，如果#1＜29，則執(zhí)行END10后面的語句）

N20G0X150Z5 （返回安全位置）

M30 （程序結(jié)束）

如果是用轉(zhuǎn)位刀片加工絲杠，則不用調(diào)整轉(zhuǎn)速（線速度53m/min），一次加工可以達(dá)到圖樣要求尺寸。假如用YT類刀片粗車完成后，如果此時(shí)將轉(zhuǎn)速直接調(diào)到低速調(diào)用原程序精車，則一定會(huì)亂牙，發(fā)生崩刃或撞車事故，所以在低速車削之前要解決車刀亂牙問題。考慮到低速車削時(shí)車刀進(jìn)給速度很慢，可以用肉眼來觀察車削時(shí)螺紋車刀與螺紋牙型槽是否對(duì)準(zhǔn)，具體操作方法如下：

1）將螺紋精車車刀偏置刀補(bǔ)調(diào)大6～7mm（U6～U7比螺距稍大），使車刀車螺紋時(shí)不接觸工件表面，此時(shí)將車床主軸轉(zhuǎn)速調(diào)至精加工轉(zhuǎn)速，如調(diào)到25r/min，重新運(yùn)行程序，粗車刀將車不到工件表面，在接近工件表面的位置移動(dòng)。

2）使車刀與車出的梯形螺紋槽重新對(duì)正，由于車刀進(jìn)給速度很慢，此時(shí)可以看出車刀與原先車出的梯形螺紋槽是不重合的，車刀偏移了一小段距離，目的就是要使車刀重新對(duì)準(zhǔn)車出的梯形螺紋槽。

圖6 梯形絲杠

通過改變螺紋車刀車削前的軸向（Z向）起點(diǎn)位置來達(dá)到目的，即修改螺紋車削起點(diǎn)位置程序段G00 X40 Z0中的Z0（螺紋精加工最好不用宏程序）。可以通過肉眼判斷需調(diào)整的大慨距離，如可先將Z0改為Z-1（也可改為Z1，根據(jù)車削時(shí)的距離可以左右偏移），運(yùn)行程序后，發(fā)現(xiàn)車刀與車出的梯形螺紋槽還沒有完全對(duì)正，則再修改Z值，重新運(yùn)行程序。直到車刀與梯形螺紋槽完全對(duì)正。

3）通過上述改變螺紋車刀車削前的軸向起點(diǎn)位置的方法來修光梯形螺紋的另一側(cè)面，同時(shí)通過測(cè)量，控制切削次數(shù)，使螺紋達(dá)到尺寸精度要求。

7. 注意事項(xiàng)

加工梯形螺紋時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：①如果更換圖樣或改變螺距和長(zhǎng)度，只要更改程序中下劃線上的數(shù)據(jù)即可，方便、快捷。②切削時(shí)加切削液，加工時(shí)要經(jīng)常注意觀察頂尖松緊程度。

8. 結(jié)語

采用分層左右車削法，運(yùn)用參數(shù)化宏程序編程方法，極大地提高了宏程序的通用性，當(dāng)螺紋規(guī)格改變時(shí)，只需要改變宏程序中相關(guān)變量和數(shù)據(jù)，就可以實(shí)現(xiàn)不同規(guī)格梯形絲杠的加工。分層左右車削法、反向加工、螺紋刀具反向裝夾以及跟刀架是加工絲杠的關(guān)鍵所在。實(shí)踐證明，這種在數(shù)控車床上車削梯形絲杠的方法是切實(shí)可行的，內(nèi)孔梯形螺紋、大螺距三角形螺紋、矩形螺紋以及模數(shù)蝸桿等也可采用此編程工藝。