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摘要：隨著數(shù)控技術(shù)的快速發(fā)展，螺紋加工作為數(shù)控車床的主要功能之一，在生產(chǎn)加工中也得到廣泛應(yīng)用。不同數(shù)控系統(tǒng)中提供的螺紋加工指令在程序編寫、加工效率、加工精度等方面具有各自的特點，針對不同的加工要求，需進(jìn)行合理的選擇。以華中（HNC-21T）系統(tǒng)為例，從尺寸確定、主軸轉(zhuǎn)速、刀具裝夾、進(jìn)刀方式等方面對數(shù)控車削螺紋的方法進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機床；螺紋；機加工；參數(shù)；工藝；制造；

0引言

螺紋具有連接、緊固及調(diào)節(jié)功能，也可用以傳遞動力，廣泛應(yīng)用于各種機械結(jié)構(gòu)。在螺紋加工方法中，車削加工仍占據(jù)著較大比例。與普通車床相比，使用數(shù)控車床加工螺紋，其加工精度、生產(chǎn)效率更高，本文以車削加工高質(zhì)量螺紋為例，探討工藝實施中應(yīng)注意的問題。

1計算方法

使用數(shù)控車床加工普通螺紋需確定的相關(guān)尺寸有：加工外螺紋前的光桿尺寸、加工內(nèi)螺紋前的底孔尺寸等[1]。其計算方法如下：

1）加工外螺紋前的光桿直徑

車削外螺紋時，若工件為塑性材質(zhì)，車削過程中受車刀的擠壓，致使螺紋直徑尺寸脹大。因此，光桿直徑應(yīng)略小于螺紋公稱直徑，通常取：光桿直徑=螺紋公稱直徑-（0.1~0.13）P，其中P為螺紋螺距。

2）加工內(nèi)螺紋前的底孔直徑

車削內(nèi)螺紋時，同樣由于底孔在車削過程中受到車刀的擠壓，致使底孔直徑縮小，因此，底孔直徑應(yīng)略大于螺紋內(nèi)徑，通常取：塑性材料：底孔直徑=公稱直徑-P脆性材料：底孔直徑=公稱直徑-（1.05~1.1）P

3）螺紋切削起始位置

為避免出現(xiàn)螺紋“亂扣”現(xiàn)象[2]，在同一螺紋的切削過程中，螺紋切削起點Z坐標(biāo)應(yīng)設(shè)為固定值，同時Z坐標(biāo)的設(shè)定還應(yīng)考慮引入距離。螺紋切削起點X坐標(biāo)應(yīng)大于螺紋公稱直徑。單線螺紋：螺紋切削一般為分層切削，為確保刀具每次分層切削時能切削到同一條螺紋上，需保證每次螺紋切削起點的Z坐標(biāo)為同一坐標(biāo)值。多線螺紋：FANUC系統(tǒng)一般采用軸向分線法，通過改變螺紋切削起點的Z坐標(biāo)來實現(xiàn)。在加工第二條螺紋時，需將第一條螺紋切削起點的Z坐標(biāo)向右偏移一個螺距，在加工第三條螺紋時，需將第二條螺紋切削起點的Z坐標(biāo)向右偏移一個螺距，以此類推。華中系統(tǒng)則采用圓周分度分線法，即保持各條螺紋切削起點的Z坐標(biāo)不變，改變螺紋切削起點在圓周的位置。雙線螺紋圓周方向每隔180°加工一條螺紋線，三線螺紋圓周方向每隔120°加工一條螺紋線，以此類推。

4）螺紋切削最終進(jìn)刀位置

螺紋刀在X方向的最終進(jìn)刀位置取決于螺紋內(nèi)徑，通常通過螺紋內(nèi)徑=螺紋外徑-1.3P來計算，也可通過螺紋分刀表來確定。

5）引入引出距離

由于伺服系統(tǒng)具有滯后性，在加工螺紋時，螺紋切削起始位置會出現(xiàn)“超前”現(xiàn)象，而螺紋切削終了位置則出現(xiàn)“滯后”現(xiàn)象[3]，導(dǎo)致螺紋兩端的螺距與加工要求不符。因此，在螺紋切削起始位置應(yīng)考慮刀具的引入距離δ1，在螺紋切削終了位置應(yīng)考慮刀具的引出距離δ2。通常，取δ1=1.5P，δ2=P，也可按經(jīng)驗值：δ1為2mm~5mm，δ2為δ1的一半。具有退刀槽結(jié)構(gòu)的螺紋，δ2一般可取退刀槽寬度的一半。

2主軸轉(zhuǎn)速

進(jìn)行螺紋切削時，切削力較大，轉(zhuǎn)速不易過高，大多經(jīng)濟(jì)數(shù)控車床車削螺紋的主軸轉(zhuǎn)速依據(jù)n<1200/P-K來確定[4]，其中：K為保險系數(shù)，一般取80。同時，為保證螺距精度，需保證主軸轉(zhuǎn)速恒定，故不可采用G96恒線速度指令。

3刀具安裝

螺紋刀的刀尖應(yīng)與車床主軸軸線等高。若螺紋刀安裝過高，切削到一定深度時，刀具的后刀面頂住工件，摩擦力增大，可造成工件彎曲，甚至出現(xiàn)“扎刀”現(xiàn)象；若螺紋刀安裝過低，則不利于切屑的排出。螺紋刀刀尖角的對稱中心線應(yīng)與工件軸線垂直，確保螺紋牙型正確。安裝時，可借助對刀樣板進(jìn)行校正。螺紋刀刀頭伸出長度不宜過長，一般為刀桿厚度的1.5倍左右，若刀頭伸出長度過長，加工過程中因刀桿的顫動或可導(dǎo)致螺紋表面粗糙度較差。

4進(jìn)刀方式

螺紋切削的進(jìn)刀方式如圖1所示，分別為：直進(jìn)法、斜進(jìn)法和左右切削法[5]。以華中世紀(jì)星HNC-21T數(shù)控車削系統(tǒng)為例，提供的螺紋加工指令主要有G32、G82和G76。

1）直進(jìn)法

螺紋刀沿X軸方向（橫向）間歇進(jìn)給至牙深處。在切削過程中，由于螺紋刀的兩個切削刃始終參與切削，導(dǎo)致切削力較大，排屑困難，散熱條件差，車刀易磨損。當(dāng)進(jìn)刀量過大時，還可產(chǎn)生“扎刀”現(xiàn)象，甚至折斷刀具。因此，僅在刀具材料質(zhì)量較好且螺距較小（P≤3）的情況下，采用直進(jìn)法（G32或G82指令）進(jìn)行加工。

2）斜進(jìn)法

螺紋刀沿牙型角方向斜向間歇進(jìn)給至牙深處。此時，螺紋刀始終只有一個側(cè)刃參與切削，排屑較為順利，但刀具受力不均，導(dǎo)致主軸轉(zhuǎn)速無法提高，工件易產(chǎn)生顫動，尤其在進(jìn)行最后一次切削時吃刀量大，易產(chǎn)生毛刺。因此，斜進(jìn)法適用于加工螺紋精度較低的工件，若加工的螺紋精度要求較高，在確保粗精車螺紋切削起始位置一致的條件下，可用G76先行粗車，再用G32或G82完成精車，若粗精車螺紋切削起始位置不同，易產(chǎn)生“亂扣”現(xiàn)象。

3）左右切削法

螺紋分層切削過程中，當(dāng)每層螺紋切削行程終了，下一層螺紋切削的螺紋刀不但要在X軸方向進(jìn)給，還要沿Z軸方向的左右兩側(cè)微量“借刀”，這種進(jìn)刀方式可提高牙型兩側(cè)的表面質(zhì)量，由于數(shù)值計算量較大，常借助宏程序完成。

5結(jié)語

螺紋加工時，只有通過正確的尺寸計算、刀具安裝以及合理選取引入引出距離、確定適宜的主軸轉(zhuǎn)速，根據(jù)工件材質(zhì)、螺紋螺距與螺紋的精度要求等因素選擇進(jìn)刀方式，才能確保螺紋的加工質(zhì)量。

作者：李雅昔 單位：商洛職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電工程學(xué)院