螺紋是機械工程中常見的幾何特征之一,應用廣泛。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

螺紋數控加工不同于輪廓加工，其特點表現為：螺紋加工屬于成形加工，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。

螺紋加工常見問題及解決方法

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、前置正裝或后置反裝刀具、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、前置反裝或后置正裝刀具、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。

螺紋加工常見問題及解決方法

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、右切削刃后刀面磨損均勻,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。適合于小螺距(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,有專用的復合固定循環指令編程,可降低切削力,切屑排出控制方便;但由于純單側刃切削,左、右切削刃磨損不均勻,右側后刀面磨損大。適合于稍大螺距(導程)螺紋的粗加工。

3)改進式側向進刀(圖2c)由于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后刀面的磨損,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復雜。適用于大牙型、大螺距螺紋的加工,甚至可用于梯形螺紋的加工,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采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———恒切削面積與恒切削深度進刀,如圖3所示。

螺紋加工常見問題及解決方法

圖3進刀深度控制

a)恒切削面積b)恒切削深度

1)恒切削面積進刀,每次進刀的切削面積相等,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,有利于提高刀具壽命。

2)恒切削深度進刀,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。