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大螺距矩形螺纹、梯形螺纹及大模数ZA蜗杆在数控车的加工方法及切削参数的探讨

范文

能徐文向红明胡大成

摘?要：大螺距多头矩形螺纹、梯形螺纹的结构比较复杂，在普通车床上加工大螺距多头螺纹时，存在依靠不同尺寸样板磨成型刀刀具，对操作者技能要求较高，加工精度低，分头的准确性低，从而影响大螺距多头螺纹的表面质量与使用寿命，现浅谈自己实践探索在数控车加工大螺距矩形螺纹、梯形螺纹的加工方法与切削参数，为数控车加工大螺距螺纹提供借鉴。

关键词：大螺距螺纹;数控;切削方法;刀具

目前大螺距矩形螺纹、梯形螺纹都在普通车床上利用成型刀进行加工，分头分别利用小刀架移动与垫块规、脱开挂轮和分度盘，而数控加工大螺距多头矩形螺纹、梯形螺纹能够准确的控制定位与精度、提高工件表面质量和提高切削效率。

1 刀具的选用与加工方法的分析

1.1 刀具选用

经过实践试切，选用切槽刀对大螺距多头矩形螺纹、梯形螺纹进行加工，并对刀杆主后面、副后面分别进行加工，使主后面、副后面加工的角度分别大于齿形角（α）和螺旋升角，保证刀杆主后面、副后面角度对大螺距多头矩形螺纹、梯形螺纹槽的侧面无干涉，保证槽侧面的光洁度。此刀具相比普通的刃磨刀具，第一，在数控加工中，刀片磨损之后，可以随时更换刀片，不存在对刀问题;第二，对刀具的合理利用，降低了企业的加工成本。

1.2 加工方法的分析

数控车上加工大螺距矩形螺纹、梯形螺纹方法采用交错式径向进刀（如图1所示）。根据螺纹性质的周期性变化，编制程序时只考虑一个周期中的牙型槽，内容为：

①判断齿根圆槽宽度大于刀片宽度（ap）;②沿齿根槽中间位置轨迹Ⅰ径向切削;③沿轨迹Ⅱ有一定角度径向切削;④沿轨迹Ⅲ有一定角度径向切削;⑤沿轨迹Ⅳ有一定角度径向切削;⑥沿轨迹Ⅴ有一定角度径向切削。切削过程中，保证所有进刀轨迹的径向进刀量一致。此方法相比成型刀具，不存在随着刀具径向进给增加，切削面积的增大。

2 切削程序的优化与加工指令的确定

切削大螺距螺纹槽时，槽侧面是由相同径向进给的切削线组成斜面，所有轨迹径向进给量小于切槽刀片的刀尖圆弧半径，有利于提高大螺距螺纹槽侧面的光洁度;根据周期性的变化，在数控系统为SINUMERIK828D的数控车上利用恒螺距螺纹切削G33、起始点偏移SF、轮廓定义ANG进行编程，从而优化程序，根据不同大螺距多头矩形螺纹、梯形螺纹及大模数ZA蜗杆牙型进行编制程序。

对大模数ZA蜗杆为例（如图2）。模数m=5、头数z=2、齿形角α=20°、导程角γ=9.46°、蜗杆特性系数q=12。

蜗杆轴向齿距P这是一段中文版式双行合一，请在合适位置插入换行符?X=πm

蜗杆齿顶高h?a?=h?a?*m=m

蜗杆齿根高h?a?=h?a?*m+c*m=1.2m

齿根圆槽宽度L=P?x?/2-2h?f?tan20°=3.486

轨迹3、5进刀位置槽宽度B=P?x?/2+2（h?a?+5）tan20°=15133（5为安全距离）

轨迹2、4进刀位置槽宽度S=P?x?/2+2（h?a?+5）tan10°=9.13（5为安全距离）

根据加工方法分析，加工ZA蜗杆选用3mm切槽刀，M为螺纹有效长度，N为安全距离，a?p?为刀片宽度（SINUMERIK828D系统）。

G0 X80 Z30 M03 S160

R17=0 R18=1;R17分头初始角度 R18头数

ABA：

R100=70 R200=80;R100初始值R200退刀

R1=N-a?p/2?R2=N-（9.13/2） R3=N-（15.133/2）

R4=N+（9.13/2）-a?p?R5=N+（15.133/2）-a?p

AAA：

G0 Z=R1

X=R100

G33 Z=-M?K=15.708 SF=R17

G00 X=R200

Z20

G01 Z=R2 F0.2

X=R100 ANG=-80

G33 Z=-M?K=15.708 SF=R17

G00 X=R200

G00 Z20

G01 Z=R3

X=R100 ANG=-70

G33 Z=-M K=15.708 SF=R17

G00 X=R200

G00 Z20

G01 Z=R4

X=R100 ANG=-100

G33 Z=-M K=15.708 SF=R17

G00 X=R200

G00 Z20

G01 Z=R5

X=R100 ANG=-110

G33 Z=-M K=15.708 SF=R17

G00 X=R200

Z=R3

R100=R100-0.1;0.1每次切削徑向进给

IF R100>=47.6 GOTOB AAA

G0 Z50

R17=R17+360/R18

R18=R18-1

IF R18>0 GOTOB ABA

G0 Z50 M9 M5 M30

3 结论

在企业中存在大螺距矩形螺纹、梯形螺纹的批量生产，根据螺距矩形螺纹、梯形螺纹或ZA蜗杆的齿形角，合理的编制程序，提高了加工效率，并合理利用刀具，节省了企业的成本。此方法适用大螺距矩形螺纹、梯形螺纹及大模数ZA蜗杆的加工与切削。

参考文献：

[1]张娟.螺纹的数控车削加工方法分析.2018.

[2]冯铿锵.利用数控车加工大螺距螺纹的方法.2018.

[3]邓云辉.左右法分层数控车削梯形螺纹[J].科技创新导报，2014（18）：85-86.

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