螺紋是機械工程中常見的幾何特徵之一, 應用廣泛。螺紋的加工工藝較多, 如基於塑性變形的滾絲與搓絲, 基於切削加工的車削、銑削、攻螺紋與套螺紋、螺紋磨削、螺紋研磨等。其中, 螺紋車削是單件或小批量生產常用的加工方法之一。作為數控車床, 螺紋車削加工是其基本功能之一。

1 螺紋車削加工特點

螺紋數控加工不同於輪廓加工，其特點表現為：螺紋加工屬於成形加工，同時參加的切削刃較長，易出現啃刀與扎刀現象，一般均需多刀切削完成；為保證導程(或螺距) 準確，必須要有合適的切入與切出長度； 螺紋加工的牙型及牙型角基本由刀具形狀保證，因此，刀具的形狀與正確安裝直接影響螺紋牙型的質量；螺紋加工時的進給量與主軸轉速必須保持嚴格的傳動比， 即F = Ph(mm/ r)，因此，加工時禁止使用恆線速度控制；螺紋切削加工的切削速度一般不高，以不出現積屑瘤或刀具塑性損壞為原則。

2 螺紋車削加工方式

螺紋存在右旋與左旋之分, 其加工方式與主軸轉向、刀具位置與進給方向有關。以外螺紋為例, 其加工方式如圖1所示。內螺紋的加工方式由讀者自行分析。

圖1 外螺紋加工方式

a)、d) 右旋螺紋b)、c) 左旋螺紋

圖1a 所示為常見的右旋螺紋加工方式, 主軸正轉、前置正裝或後置反裝刀具、從右至左進給。若進給方向反向, 則為左旋螺紋加工, 如圖1b 所示。

圖1c 所示為左旋螺紋加工, 主軸反轉、前置反裝或後置正裝刀具、從右至左進給。

若進給方向反向, 則為右旋螺紋加工, 如圖1d 所示。

3 螺紋車削進刀方式

(1) 進刀方式螺紋加工必須多刀切削, 其進刀方式有以下幾種, 如圖2所示。

圖2 進刀方式

a) 徑向進刀b) 側向進刀c) 改進式側向進刀d) 左右側交替進刀

1) 徑向進刀(圖2a) 是基礎的進給方式, 編程簡單, 左、右切削刃後刀面磨損均勻, 牙型與刀頭的吻合度高; 但切屑控制困難, 可能產生振動,刀尖處負荷大且溫度高。適合於小螺距(導程) 螺紋的加工以及螺紋的精加工。

2) 側向進刀(圖2b) 屬較為基礎的進刀方式, 有專用的複合固定循環指令編程,可降低切削力, 切屑排出控制方便; 但由於純單側刃切削, 左、右切削刃磨損不均勻, 右側後刀面磨損大。適合於稍大螺距(導程) 螺紋的粗加工。

3) 改進式側向進刀(圖2c) 由於進刀方向的略微變化, 使得右側切削刃也參與一定程度的切削, 一定程度上抑制了右側後刀面的磨損, 減小了切削熱, 改善了側向進刀的不足。

4) 左右側交替進刀(圖2d) 的特點是左、右切削刃磨損均勻, 能延長刀具壽命,切削排出控制方便; 不足之處是編程稍顯複雜。適用於大牙型、大螺距螺紋的加工, 甚至可用於梯形螺紋的加工, 在編程能力許可的情況下推薦使用。

另外, 在加工梯形螺紋時還經常採用一種分層切削式進刀方式。

(2) 進刀深度(又稱切削深度) 螺紋加工多次切削的進刀深度選取方式有兩種———恆切削麵積與恆切削深度進刀, 如圖3 所示。

圖3 進刀深度控制

a) 恆切削麵積b) 恆切削深度

1) 恆切削麵積進刀, 每次進刀的切削麵積相等, 即Ai=常數。該方法是數控車螺紋時最常用的方法, 且通常加工效率最高; 每次走刀的切削力均勻, 有利於提高刀具壽命。

2) 恆切削深度進刀, 其每一刀的切削深度相等, 即api = 常數。該方式切屑厚度不變, 可優化切屑形狀。不足之處是走刀次數較多, 僅作為一種補充方案。

4 螺紋加工常見問題及解決辦法

螺紋加工常見問題及解決方法見表1。

表1 螺紋加工常見問題及解決方法

文章來源: https://www.twgreatdaily.com/cat122/node1382888

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