提高数控车削螺纹精度的方法探讨
摘要：在车削加工中，螺纹车削由于切削速度较快，切削力较大和作用力聚集范围较窄导致加工难度高。本文结合实例从刀具的几何参数、切屑液和程序的编辑3个方面分析了提高数控车削螺纹精度的方法。
0 前言在机械制造业中采用数控车削的方法加工螺纹是目前常用的方法。与普通车削相比，螺纹车削的进给速度要高出10倍，螺纹刀片刀尖处的作用力要高100～1000倍，切削速度较快，切削力较大和作用力聚集范围较窄导致螺纹的加工难度高。笔者通过大量的实验，认为要从刀具的几何参数、切屑液和程序的编辑3个方面来提高数控车削螺纹的精度。
图1 接头零件（45钢）
图2 螺纹车刀
图3 g92直进式切削方法
图4 g76斜进式切削方法
1 实例分析例如加工图1所示零件。 选择合理的刀具几何参数 选择合适的切削液 对编辑的加工程序合理地进行工艺处理 由图1可知该螺纹属于细牙普通螺纹，选择硬质合金三角形外螺纹车刀。螺纹车刀的几何形状见图2。 在螺纹刀的两个切削刃上磨出宽度为0.2～0.4mm的倒棱，其g=5°，由于高速切削螺纹的时候实际牙型角会扩大，因此刀尖角应减小30'，磨成59.5°较好。螺纹车刀前、后刀面的表面粗糙度必须很小，磨刀时一定要正确修整砂轮或用油石精研刀具。在安装螺纹车刀时要尽量减少伸出长度，防止刀杆刚性不够，切削时产生振动。螺纹车刀安装高度也很讲究，过高或过低都会出现“扎刀”现象。过高，则吃刀到一定深度时，后刀面顶住工件，增大摩擦力，造成“扎刀”：过低，则切屑不易排出，从而把工件顶起，出现“扎刀”现象。正确的位置是刀尖位置比工件中心高0.1～0.3mm。 车削螺纹时，恰当地使用切削液，能降低切削时产生的热量，减少由于温度升高引起的加工误差：能在金属表面形成薄膜，减少刀具与工件的摩擦，并可冲走铁屑，从而降低工件表面粗糙度值，减少刀具磨损。根据实验，加工一般要求螺纹使用水基切削液就可以达到要求，如果精度要求高就必须使用油基切削液，如煤油、植物油等。车床的水箱一般都装水基切削液，那么在加工螺纹时可以使用油枪进行手工润滑就能满足精度要求。 我校使用的是广州数控系统-gsk980t，该系统螺纹编程指令有g32、g92、g76。其中g32是简单螺纹切削指令，显然不适合，g92螺纹切削循环采用直进式进刀方式，g76螺纹切削循环采用斜进式进刀方式，由于切削方法的不同，编程方法不同，造成加工误差也不同。在操作使用上要仔细分析，采用合适的编辑指令才能加工出精度高的零件。 g92和g76的加工误差分析： g92直进式切削方法，如图3所示。由于两侧刃同时工作，切削力较大，而且排削困难，因此在切削时，两切削刃容易磨损。在切削螺距较大的螺纹时，由于切削深度较大，刀刃磨损较快，从而造成螺纹中径产生误差：但是其加工的牙形精度较高，因此一般多用于小螺距螺纹加工。 g76斜进式切削方法，如图4所示。由于为单侧刃加工，加工刀刃容易损伤和磨损，使加工的螺纹面不直，刀尖角发生变化，而造成牙形精度较差。但由于其为单侧刃工作，刀具负载较小，排屑容易，并且切削深度为递减式。因此，此加工方法一般适用于大螺距螺纹加工。由于此加工方法排屑容易，刀刃加工工况较好，在螺纹精度要求不高的情况下，此加工方法更为方便。 从以上对比分析可以看出，只简单利用一个指令进行车削螺纹是不够完善的，采用g92、g76混用进行编程，即先用g76进行螺纹粗加工，再用g92进行精加工的方式在螺纹加工中将有两大优点：一方面可以避免因切削量大而产生的变形：另一方面能够保证螺纹加工的精度。但要注意粗车和精车刀具起始点要一致，不然会乱扣，造成零件报废。 根据以上分析，采用gsk980t数控系统所编制的螺纹加工程序如下： 01234： 程序号 ……： （省略外圆加工程序） t0303： 调3号螺纹车刀 g00 x37.0 z5.0： 快速定位螺纹加工起点 g76 p010160 q25 r0.05： 用g76螺纹车削循环指令 g76 x34.45 z-58.0 p775 q350 f1.5： 粗车m36×1.5螺纹部分 g00 x37.0 z5.0： 快速定位到76螺纹加工起点 g92 x34.4 z-58.0 f1.5： 用g92螺纹车削循环指令 x34.376： 精车螺纹 x34.376： g00 x100 z100 m05： 返回安全点，主轴停止转动 m30： 程序结束，返回程序起始段 加工时的几点注意事项： 工件要夹紧，以防在车削时打滑飞出伤人和扎刀： 要注意安全文明生产。 2 总结 通过实际加工生产，以上措施有效地解决了加工精度不高等问题，减轻了操作者的劳动强度，提率并保证加工后零件的质量。工艺处理工作，对于数控机床加工程序的编制和零件的加工是非常重要的。但工艺处理工作的实践性很强，在实际运用中，要善于分析，充分利用所掌握的各项知识，理论实际，不断总结，以提高自己的工艺分析和处理水平。
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