螺紋是機械工程中常見的幾何特征之一,應(yīng)用廣泛。螺紋的加工工藝較多,如基于塑性變形的滾絲與搓絲,基于切削加工的車削、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(chǎn)常用的加工方法之一。作為數(shù)控車床,螺紋車削加工是其基本功能之一。

螺紋車削加工特點

螺紋數(shù)控加工不同于輪廓加工，其特點表現(xiàn)為：螺紋加工屬于成形加工，同時參加的切削刃較長，易出現(xiàn)啃刀與扎刀現(xiàn)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(zhì)量；螺紋加工時的進給量與主軸轉(zhuǎn)速必須保持嚴格的傳動比，即F=Ph(mm/r)，因此，加工時禁止使用恒線速度控制；螺紋切削加工的切削速度一般不高，以不出現(xiàn)積屑瘤或刀具塑性損壞為原則。

在螺紋車削過程中，經(jīng)常會因螺紋刀具磨損，崩刀而需重新裝刀對刀，裝刀對刀的好壞直接影響車削螺紋的精度，特別是螺紋的修復(fù)車削，需二次裝夾二次對刀，制約了數(shù)控車床加工螺紋的加工效率，螺紋精度要求較高時，如梯形螺紋還需兩側(cè)面進行精加工，需先粗加工后換精車刀進行精加工，如果不能很好地解決加工過程中的裝刀對刀問題，數(shù)控車削螺紋將不能得到很好的應(yīng)用。

螺紋在數(shù)控車床中加工的原理

數(shù)控車削螺紋與普通車床車螺紋有著很大的區(qū)別，普通車床是通過齒輪機械傳遞與絲杠聯(lián)動后車削，即主軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，刀架移動一個螺紋的導程，在整個螺紋加工過程中這條傳動鏈不能斷開，否則會亂扣。

而數(shù)控車削是通過主軸上安裝的編碼器發(fā)出脈沖信號進入數(shù)控系統(tǒng)，有數(shù)控系統(tǒng)進行運算控制，發(fā)出指令控制伺服電機通過滾珠絲杠控制刀具進行移動，實現(xiàn)螺紋的車削，為了讓螺紋車削在多走刀時不亂扣，通過檢測脈沖信號來控制螺紋的起始加工位置，當程序加工開始時，主軸旋轉(zhuǎn)，刀具等待主軸編碼器發(fā)出同步信號（零位信號）后，進行車削運動，那么車削第二刀螺紋時，刀具回到上次車削的起始點位置，還是等待接收到同步信號（零位信號）后再次車削，這樣車削螺紋始終在同一螺旋線上，所以不會產(chǎn)生亂扣現(xiàn)象。

螺紋車削裝刀對刀中存在的問題

1）首次車削裝夾刀具

在首次裝夾螺紋刀時會產(chǎn)生螺紋刀刀尖與工件回轉(zhuǎn)中心不等高現(xiàn)象，一般常見于焊接刀，由于制造粗糙，刀桿尺寸不精確，中心高需加墊片進行調(diào)整，中心高低影響刀具車削后的實際幾何角度。裝刀時刀尖角裝偏，易產(chǎn)生螺紋牙型角誤差，產(chǎn)生齒形歪斜。螺紋刀伸出過長，加工時會產(chǎn)生震刀，影響螺紋表面粗糙度。

2）粗精車刀對刀

在加工高精度螺紋及梯形螺紋過程中，需用兩把螺紋刀粗精車分開，兩把刀對刀產(chǎn)生偏移大（特別是Z向）會使螺紋中徑變大產(chǎn)生報廢。

3）修復(fù)工件對刀

修復(fù)工件對刀由于二次裝夾工件，修復(fù)的螺旋線與編碼器一轉(zhuǎn)信號發(fā)生了變化，再次修復(fù)加工時會產(chǎn)生亂扣。

解決問題的方法

1）螺紋刀刀尖必須與工件回轉(zhuǎn)中心保持等高，刀具刃磨后用對刀樣板靠在工件軸線上進行對刀，保持刀尖角安裝正確。如使用數(shù)控機夾刀具，由于刀桿制造精度高，一般只要把刀桿靠緊刀架的側(cè)邊即可。

2）粗精加工螺紋刀對刀采用設(shè)定某一點為基準點，采用通常方法對刀即可，在實際的對刀過程中采用試切法只要稍加調(diào)整一下刀補。

3）在螺紋加工中，如出現(xiàn)刀具磨損或者崩刀的現(xiàn)象，需重新刃磨刀具后對刀，工件未取下修復(fù)，只需把螺紋刀安裝的位置與拆下前位置重合在一起，這等同于同一把車刀加工。

4）如修復(fù)已拆下的工件，這時確定加工起點位置才能進行修復(fù)加工工作，如何確定加工起點與一轉(zhuǎn)信號位置，首先可用試驗棒進行表面深為0.05～0.1mm的螺紋車削（所有參數(shù)與需加工螺紋參數(shù)相同），Z值為距螺紋起點右端面整數(shù)螺紋導程距離值，表面刻出螺旋線，確定螺紋車削起點，并在卡盤圓表面相應(yīng)位置刻線標記（即使刻線和試驗棒上螺旋起點同一軸向剖面內(nèi)）。

目的是使信號位置被記錄下來，卸下試驗棒，裝夾上要車削或修復(fù)的螺紋工件，對刀時先將刀具轉(zhuǎn)到加工位置，再將車刀移至卡盤刻線部位，轉(zhuǎn)動卡盤，使刻線對準車刀主切削刃，然后主軸不轉(zhuǎn)動，移動刀尖至任意一個完整螺紋槽內(nèi)，記下對應(yīng)Z向絕對坐標，最后計算車刀Z向定位起點坐標，根據(jù)計算結(jié)果修改程序中起點Z向坐標。公式為z′=z+（n+2）t，n為當前刀具所在螺紋槽到螺紋起點的螺紋槽的個數(shù)，t為螺距。

例：設(shè)當前z值為-10，n為2，t為3，則

z′=z+（n+2）t=2

新加工起點Z向為2。

車削螺紋過程中裝刀和對刀至關(guān)重要，特別是二次車削（修復(fù)）螺紋，要在已有螺紋溝槽基礎(chǔ)上進行螺紋車削，其關(guān)鍵就是要實現(xiàn)加工時保證主軸零位信號位置與工件上已有螺紋螺旋線的起點相一致。

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