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在数控车床上加工梯形螺纹
摘要:
梯形螺纹是应用最广泛的传动螺纹,传统的加工方法是在普通车床上加工,劳动强度大,生产效率低。随着数控机床应用的普及,以数控机床替代普通机床从事金属切削加工工作,已成为企业的发展方向。本人将利用数控车床加工梯形螺纹的过程作一分析总结,并与同行探讨,希望能有所收获。
关键词:梯形螺纹三针测量 z向偏置值 G76
前言:
梯形螺纹的螺距较大,因而切削量大,通常在普通车床上加工,梯形螺纹的进刀法有:1、车直槽法;2、左右切削法;3、车阶梯槽法。不管是采用哪种方法,刀具左右移动量和径向进刀量都要凭借经验,这样对操作者的操作技能要求较高,且易产生空走刀和扎刀的现象。本文通过利用数控车床和编程加工数据的处理来加工梯形螺纹,从根本上解决了在普通车床上加工梯形螺纹的难题,效果甚好。
一、加工准备
加工图1所示工件,材料为45钢,毛坯尺寸:φ52×φ100,加工数量:20件。
图1 零件图
需作如下准备工作:
<一>梯形螺纹的尺寸计算梯形螺纹的代号用字母“Tr”及公称直径×螺距表示,单位均为mm,左旋螺纹需在尺寸规格之后加注“LH”,右旋则不用标注。国家规定,公制梯形螺纹的牙型角为30°,梯形螺纹的牙型如图2所示,各基本尺寸的计算见表1-1。
表1-1 梯形螺纹各部分名称,代号及计算公式:
名称
代号
计算公式
牙顶间隙
ac
p
-5
6-12
14-44
ac


1
大径
d
d = 36mm
中径
d2
d2 = d- = 36-×6 = 33mm
牙高
h3
h3 = + ac = ×6+ =
小径
d3
d3 =d-2 h3 = 36-2× = 29mm
牙顶宽
f
f = = ×6 =
牙槽底宽
w
w=-=×6-× =
<二>梯形螺纹测量的准备
梯形螺纹的测量分综合测量、三针测量和单针测量三种。本人准备采用三针测量法进行测量,它是一种比较精密的测量方法,适用于测量精度要求高的三角螺纹、梯形螺纹和蜗杆的中径尺寸。三针法测量外螺纹中径的方法如图3所示。
测量时,把三根量针放置在螺纹两侧相对应的螺旋槽内,用千分尺量出两边量针顶点之间的距离M,根据M值计算出螺纹中径的实际尺寸。三针测量时,量针直径dD和M值的计算如下:
量针直径dD = = ×6 =
(注d2=33mm查得尺寸允许偏差为d2= mm )
测量读数值:M = d2+ –
= 33+ ×-×6
=
根据中径d2允许的极限偏差,~ 。
图3 三针法测量螺纹中径
<三>梯形螺纹车刀的准备
结合本工件的加工数量,梯形螺纹刀选用为高性能高速钢刀,采用弹性刀杆夹头安装刀具,弹性刀杆可防止振动和扎刀。下面图4为梯形螺纹车刀的示意图:
图4 梯形螺纹车刀(材料:高速钢刀坯)
二、零件的加工工艺分析
1、采用G76多重螺纹切削循环指令进行加工
针对梯形螺纹的螺距大,切削深,加工余量大,易扎刀的现象,在这里本文采用G76多重螺纹切削循环指令来加工梯形螺纹解决这一难题;G76多重螺纹切削循环指令功能:它是通过多次螺纹粗车,螺纹精车完成规定牙高的螺纹加工,螺纹粗车的切入点由螺纹牙顶逐步移至螺纹牙底,指加工完一层后再加工下一层,直到牙底为止。一层一层的进去,吃刀量是由数控程序的参数设定控制准确的,它是逐渐减少的,有利保护刀具,避免了在普通车床加工中由人工把握控制不当引起的打刀、扎刀等现象的发生,提高了加工的可靠性和质量的稳定性。
2、Z向刀具偏置量
通过计算Z向刀具偏置量,解决了梯形螺纹尺寸难控制;粗糙度难保证的难题。
在梯形螺纹的实际加工中,由于刀具顶刃宽度尺寸并不等于槽底宽,在经过一次G76切削循环后,仍无法正确控制螺纹中径等各项尺寸。当然是可以采用成形刀的,但采用成形刀的话,第一,刀具比较难刃磨,要按螺纹相应几何尺寸制做样板,再依据样板来刃磨;第二,刀头太宽,容易引起振动,导致加工出的梯形螺纹粗糙度不符合要求。
在此,本人采用了计算Z向刀具偏置量值的方法来解决以上难题,在经过一次G76切削循环后,用三针测量法测出实际值M1 ,再根据以下经验公式精确计算出Z向刀具偏置值,经刀具Z向偏置后,再次进行G76循环加工,即可加工出符合要求的梯形螺纹。
Z向偏置量= (M1 – M)
M1 —