官 旭 荀永明 王向旗

（中石化石油工程機(jī)械有限公司第四機(jī)械廠，湖北 荊州434024）

0 引言

螺紋加工時(shí)在頭、尾部分因不足以形成完整牙形，于是會產(chǎn)生不完整的尖銳部分，由于受切削力及殘余應(yīng)力影響其會發(fā)生彎曲變形，這是螺紋加工中無法避免的現(xiàn)象。

用常規(guī)的數(shù)控加工方法加工螺紋時(shí)，對于螺紋頭尾扣的不完整部分，通常采用人工打磨或其他設(shè)備來去除，去除過程完全是由人工操作，加工質(zhì)量不穩(wěn)定，還極易損傷到相鄰的牙形。

現(xiàn)以SIEMENS 802D操作系統(tǒng)為例，編制一個(gè)剃削Tr80×12螺紋頭尾扣不完整部分的車削程序（圖1）。

圖1 剃削螺紋頭尾扣不完整部分前的梯形螺紋

1 剃削螺紋頭扣不完整部分

我們先來分析剃削螺紋頭部不完整尖銳部分的原理。

螺紋頭部不完整的尖銳部分形成原因如下：由于螺紋升角的存在，螺紋牙面與端平面相交所形成的交線就是尖銳部分的“刀刃”，其附近部分就是尖銳部分。消除這個(gè)尖銳部分就是要用另外一個(gè)“漸升面”覆蓋在這個(gè)尖銳部分上，如圖2所示。

圖2 螺紋頭扣尖銳部分剃削前后對比

現(xiàn)在就來看看這個(gè)漸升面是如何產(chǎn)生的。我們設(shè)想有這樣的兩條平行曲線段：它的一端和螺紋的牙底（圓柱面）相切，另一端與螺紋的牙頂相交，它有著和螺紋相同的升角。我們將這兩條曲線的對應(yīng)點(diǎn)相連，這些連線所構(gòu)成的曲面就是我們想要的漸升面。于是，要去除螺紋尖銳部分，就是要構(gòu)建一簇這樣的曲線。這個(gè)曲線是由刀具的斜直線運(yùn)動加上產(chǎn)品的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動復(fù)合出來，我們要做的事情就是確定刀具斜直線的運(yùn)動軌跡和每一條這種斜直線運(yùn)動的起始點(diǎn)和終止點(diǎn)。每一條曲線就是一條端面錐度螺紋曲線，其錐角的大小決定了漸升面的陡峭程度，漸升面越陡峭，被修整掉的尖銳部分就越少；漸升面越平緩，被修整掉的尖銳部分就越多。

現(xiàn)在，假設(shè)修整后螺紋尖銳部分的最小寬度為2mm，被修整的螺紋為1／4扣，那么，剃扣（最后一刀）的起始點(diǎn)與螺紋切削的起始點(diǎn)Z向距離應(yīng)該是螺距的整數(shù)倍加上一個(gè)螺紋牙底的寬度。

切削方法就是將螺紋的起刀點(diǎn)漸次后移（或前移），先走軸向螺紋，走到削平點(diǎn)后，轉(zhuǎn)為走端面錐度螺紋。螺頭剃扣的走刀形式如圖3所示。

圖3 螺頭剃扣的刀具運(yùn)行軌跡

現(xiàn)在，假設(shè)螺紋切削時(shí)的起刀點(diǎn)Z值為20，剃扣的軸向進(jìn)刀量為0.1，則剃扣第一刀起始點(diǎn)的Z值為：20＋4.4＋2＝26.4，轉(zhuǎn)折點(diǎn)的Z值為0；第二刀起刀點(diǎn)的Z值為26.3，轉(zhuǎn)折點(diǎn)為－0.1；依次類推，最后一刀起刀點(diǎn)的Z值為24.4，轉(zhuǎn)折點(diǎn)為－2。

程序如下：

N10T1D1G54G0X82（調(diào)取刀位、刀補(bǔ)值和零偏值）

N20Z100M4M8S300（右旋螺紋，所以機(jī)床反轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速300r／min，開冷卻液）

N30R1＝68.4R2＝26.4R3＝0.1R4＝0（參數(shù)賦初值，R1—牙底直徑，R2—起刀點(diǎn)Z值，R3—每次切削的軸向進(jìn)刀量，R4—轉(zhuǎn)折點(diǎn)Z值）

N40TIKOU：X＝R1Z＝R2（循環(huán)起點(diǎn)標(biāo)志，刀具到走刀預(yù)備點(diǎn)）

N50G33Z＝R4K12（軸向直螺紋段走刀）

N60Z＝R4－3X＝R1＋13I26（端面錐螺紋段走刀）

N70G0Z＝R2（Z向退刀）

N80R2＝R2－R3R4＝R4－R3（給起刀點(diǎn)和轉(zhuǎn)折點(diǎn)賦增量）

N90IF R4＞＝－2GOTOB TIKOU（判斷是否切削完成，如果尚未完成，轉(zhuǎn)到循環(huán)起始點(diǎn)）

N100Z100M5M9（停主軸，關(guān)冷卻液）

N110M17（子程序結(jié)束，返回主程序）

2 剃削螺紋尾扣不完整部分

我們再來分析剃削螺紋尾部不完整尖銳部分的原理。

螺紋尾部與螺紋頭部不完整部分的剃扣方法不同，因?yàn)樗鼰o法軸向進(jìn)刀，因此必須采取徑向進(jìn)刀來進(jìn)行。螺尾剃扣的走刀形式如圖4所示。

圖4 螺尾剃扣的刀具運(yùn)行軌跡

由螺頭剃扣的分析可知，螺尾剃扣要做的工作是：確定起刀點(diǎn)的偏移量、確定刀具運(yùn)行軌跡和兩個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)的位置。

先來確定偏移量，假設(shè)螺尾的剃削寬度為2mm，那么，螺紋切削的起始點(diǎn)和螺尾剃削的起始點(diǎn)偏移量就必須大于2mm。為保險(xiǎn)起見，我們設(shè)起刀點(diǎn)的偏移量為3mm，第一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)的Z值為－30，第二個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)距第一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)的Z向增量為－3，X向增量為－11.6（直徑量，相當(dāng)于螺距為23.2的端面螺紋轉(zhuǎn)1／4圈所走的徑向距離）。

程序如下：

N10T1D1G54G0X95（調(diào)取刀位、刀補(bǔ)值和零偏值）

N20Z100M4M8S300（右旋螺紋，機(jī)床反轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速300r／min，開冷卻液）

N30R1＝90R2＝－19R3＝0.2R4＝－30（參數(shù)賦初值，R1—第一刀轉(zhuǎn)折點(diǎn)處直徑，R2—起刀點(diǎn)Z值，R3—每次切削的徑向進(jìn)刀量，R4—第一刀轉(zhuǎn)折點(diǎn)處Z值）

N40TIKOU1：X＝R1＋5Z＝R2（循環(huán)起點(diǎn)標(biāo)志，刀具到走刀預(yù)備點(diǎn)）

N50G33X＝R1Z＝R4K12（軸向錐螺紋段走刀）

N60Z＝R4－3X＝R1－11.6I23.2（端面錐螺紋段走刀）

N70Z＝R4－6K12（軸向直螺紋段走刀）

N80G0X＝R1＋5（X向退刀）

N90R1＝R1－R3（賦切削增量）

N100IF R1＞＝80GOTOB TIKOU1（判斷是否切削完成，如果尚未完成，轉(zhuǎn)到循環(huán)起始點(diǎn)）

N110Z100M5M9（停主軸，關(guān)冷卻液）

N120M17（子程序結(jié)束，返回主程序）

3 應(yīng)用效果

通過在生產(chǎn)實(shí)踐中批量試用該程序，解決了數(shù)控車床螺紋加工后去除頭尾扣不完整部分繁瑣、效率低下的難題，用此方法加工后的螺紋（包括其外觀）完全滿足檢驗(yàn)及使用要求，剃扣時(shí)不會傷及零件其他表面，且工藝穩(wěn)定，加工效率高。

［1］陳宏均.實(shí)用機(jī)械加工工藝手冊.機(jī)械工業(yè)出版社，2000