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数控车床机械加工螺纹精度提高技艺


数控车床机械加工螺纹精度提高技艺

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。
  1. 选择合理的刀具几何参数
    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。
  2. 选择合适的切削液
    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。
  3. 对编辑的加工程序合理地进行工艺处理
    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:
    1. 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。
    2. 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:
  1. 工件要夹紧,以防在车削时打滑飞出伤人和扎刀:
  2. 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,提高效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,理论联系实际,不断总结,以提高自己的工艺分析和处理水平。

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