內螺紋套零件的數控車編程探究

方 鵬，黃焰霄

(樂山職業技術學院，四川 樂山 614000)

為便于固定，或傳遞動力，工程中套類、盤類部件經常采用螺紋連接方式，內螺紋套作為一種可拆卸的固定連接，具有接搭簡單、連接可靠、拆裝方便等優點，使用更為普遍，工程需求量大。但內螺紋套零件在加工時，比通常的螺紋軸零件更復雜，存在因刀具和工件剛性不夠，加工表面會產生明顯震紋和工件變形大的問題。本研究中的內螺紋套零件由普通螺紋、螺紋退刀槽、外圓面等表面構成，加工方式擬采用優化工藝過程、改變刀具材料和提高切削要素的方法。筆者針對內螺紋套零件進行加工分析，對其數控加工的全過程進行了詳細介紹。

1 典型套類零件的分析

如圖1為某零件工藝圖，由零件圖可知，其為典型內螺紋套類零件，尺寸公差范圍較小，有一定精度要求，結構包括直線、倒角、臺階、凹圓弧、錐面和螺紋等，毛坯尺寸直徑φ50 mm，長60 mm，材料為鋁。

圖1 零件圖

1.1 刀具選擇

從零件圖分析可知，零件結構主要由直線、凹圓弧、錐面、內螺紋、臺階、倒角等組成，由于加工該零件加工時內孔刀伸出過長，一般碳鋼刀具加工時震紋明顯，因此考慮選擇主偏角為90°的鎢鋼內孔車刀和鎢鋼內螺紋車刀，由此來提高刀具剛性，近而減少加工震動性，可滿足全部加工需求。

1.2 工藝路線規劃

通過上述結構分析及選擇的刀具類型，草擬加工工藝思路如下：①裝夾棒料伸出20 mm以增加工件剛性，加工左側端面，光整后，以該端面圓心為零點建立第一個工件坐標系；②粗精車工件內輪廓；③工件換面裝夾棒料伸出20 mm，加工右端面內孔，進行內孔車刀、內螺紋車刀的對刀動作，建立第二個工件坐標系；④粗精車工件內輪廓(螺紋不加工)；⑤加工M24×1.5的螺紋。

1.3 確定切削用量及加工工藝

根據零件的尺寸加工要求，為提高表面粗糙度，可適當提高切削速度，加工工藝如表1所示。

表1 加工工藝

1.4 加工步驟

數控車床嚴格按照編寫的加工程序指令進行切削動作，如前期未對工件、夾具、刀具、機床附件的相對位置考慮全面，則極易發生碰撞事故，因此，加工前分析裝夾條件、合理安排夾持姿態(如工件懸伸量)、刀具安裝正確和準確設置工件坐標系十分必要。

裝夾工件和刀具。 裝夾時，如不加工外圓，工件伸出長度可為零件長度的一半，但最終伸出長度不能大于零件長度的2/3，否則可能因懸伸過長，旋轉時擺動幅度過大發生安全事故。

由于零件上直線、倒角等結構可先用內孔車刀加工內輪廓，然后換內螺紋車刀加工M24×1.5螺紋，因此可把內孔車刀、內螺紋車刀分別裝在并排的兩個刀架上，以提升換刀效率。同時，考慮換刀時安全問題，每把刀具加工結束后，都需要根據工件在主軸卡盤上的裝夾位置，刀具的實際安裝長度合理設置換刀地點，以防刀塔轉動時，刀具與工件干涉碰撞，保證換刀過程安全。

2 加工程序的編寫

按照編寫好的程序嚴格運行各軸，準確到達預定位置就是數控加工的自動加工過程。數控程序是在零件圖樣分析和工藝分析基礎上，用符合數控系統規則的語句編寫出來的，最終形成NC代碼文件。通過分析該套類零件結構—直線、臺階、凹圓弧、倒角、螺紋和錐面結構，加工時需使用到的G指令有：G00快速運動指令、G01直線插補指令 、G02順時針圓弧插補指令、G71粗車復合循環指令、G92 螺紋切削循環指令等。 將程序輸入數控系統，一種方法是通過點按操作面板字符鍵輸入，編程者能體驗數控機床編程的實際操作，但需要利用面板將每個字符輸入，效率不高。另一種是在電腦上新建TXT文件，打開編寫完程序代碼后，使用U盤將TXT文件拷貝到數控系統中，該方法輸入速度較快。加工前需要將拷入的程序設置為主程序，可在系統的操作面板直接選擇，流程為：編輯→U盤目錄→選擇程序名→輸入 →編輯程序，參考程序如表2所示。

3 數控車床模擬加工及產品

利用數控系統自帶的刀路模擬功能校驗刀具加工軌跡，發現程序問題并修改，如程序沒有問題，則關閉模擬功能。通過G00快速運動指令、G01直線插補指令、G03逆時針圓弧插補指令、 G71粗車循環指令、 G92螺紋切削循環指令等實現套類零件的外輪廓、螺紋、退刀槽等結構的自動加工操作。模擬加工路線結果如圖2所示，零件實際加工結果如圖3所示。

(a)左端工件模擬加工路線

(b)右端工件模擬加工路線

圖3 套類零件加工實物

4 結束語

實際零件加工結果證明，采用新的工藝過程、換用鎢鋼刀具材料，和提高切削速度，可避免因刀具和工件剛性不夠，加工表面會產生明顯震紋，和工件變形大的問題。筆者對內螺紋套零件進行工藝制定，程序編輯，仿真模擬及零件加工，所述方法使得產品的加工工藝得到優化，提高了零件的生產質量，降低不過關率，因此可廣泛應用于制造類企業的新品研發生產中。