劉振超，葉 燕

（柳州鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西 柳州545007）

1 不銹鋼細(xì)長桿梯形螺紋加工的難題

如圖1所示閥桿，閥桿材料為0.82Cr/13，閥桿上有一段長為156 mm的梯形螺紋Tr24×5-8e需要加工，該梯形螺紋表面粗糙度要求為Ra0.8。

圖1 閥桿

該閥桿為細(xì)長桿，長徑比約為15.6，剛性較差，加工過程中很容易產(chǎn)生彎曲變形，致使形位精度降低；不銹鋼材質(zhì)硬度高，塑性大，韌性強(qiáng)，導(dǎo)熱性差，因此加工過程中變形較大，即加工性差；梯形螺紋的螺旋槽比較深，車削螺紋時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大切削力，易損壞刀具以及容易出現(xiàn)扎刀等問題，當(dāng)三者疊加在一起時(shí)加工難度就更大了[1]。

2 不銹鋼細(xì)長桿梯形螺紋加工的工藝措施

2.1 車刀材料的選擇

針對(duì)不銹鋼加工性差的特點(diǎn)，可以選擇鎢鈷類硬質(zhì)合金車刀或者鎢鈷鈦類硬質(zhì)合金車刀。鎢鈷類（YG類）硬質(zhì)合金車刀具有韌性好、耐磨、耐高溫、刃磨性好的特點(diǎn)，且抗粘結(jié)性和導(dǎo)熱性能均比較優(yōu)越，例如可選擇YG8材料；鎢鈷鈦類（YW類）硬質(zhì)合金車刀，則具有較高耐磨性和紅硬性、抗氧化性，可選擇YW1、YW2等材料，但價(jià)格較貴。

2.2 車刀角度的選擇

（1）前角 γp和刀尖角 εr的選擇

車削螺紋時(shí)，螺紋車刀的前角大小會(huì)影響到螺紋的牙型角，如圖2所示。有前角（γp的螺紋車刀車出的螺紋牙型角（α?xí)笥谲嚨兜牡都饨?，前角越大，牙型角誤差也越大。

圖2 螺紋車刀前角對(duì)牙形角的影響

在加工不銹鋼材料時(shí)，如果選擇前角γp=0°的車刀，其切削性很差，會(huì)出現(xiàn)振刀現(xiàn)象，刀具很容易損壞。車削不銹鋼材料時(shí)，其切屑呈帶狀，切削力集中，應(yīng)選擇較大的前角，經(jīng)試驗(yàn)，選擇前角γp=12°。

為了保證螺紋牙型角準(zhǔn)確，同時(shí)也應(yīng)對(duì)車刀刀尖角進(jìn)行修正。螺紋車刀的刀尖角εr是指車刀兩刀刃在基面上投影之間的夾角。當(dāng)車刀的前角γp=0°時(shí)，兩刀刃之間的夾角等于刀尖角；當(dāng)車刀的前角γp>0°時(shí)，兩刀刃之間的夾角小于刀尖角。為了車削出較正確的牙型角，應(yīng)當(dāng)對(duì)兩刀刃之間的夾角進(jìn)行修正。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，若車刀前角γp≤ 12°時(shí)，車刀刀尖角εr值可按近似公式εr=α·cosγp計(jì)算，其中α為梯形螺紋的牙型角（°）。

車削 Tr24×5-8e梯形螺紋時(shí)，由于 α =30°，γp=12°，所以

刀尖角 εr=30°× cos12°=29.55°=29°33'

（2）車刀后角（徑向后角）的選擇

后角的作用主要是減少車刀后面與工件已加工表面之間的摩擦。高速切削時(shí)，為提高生產(chǎn)率，可采用較小的后角。加工Tr24×5-8e不銹鋼梯形螺紋時(shí)車刀的后角取αp=4°左右。

（3）車刀側(cè)刃后角的選擇

由于車刀相對(duì)工件的運(yùn)動(dòng)是螺旋運(yùn)動(dòng)，車削螺紋時(shí)，切削平面相應(yīng)回轉(zhuǎn)了一個(gè)螺旋升角φ，如圖3所示。因此車刀切削時(shí)的實(shí)際后角隨著螺旋升角φ的改變而發(fā)生了變化。

圖3 螺旋升角φ對(duì)實(shí)際后角的影響

順走刀方向的側(cè)刃后角 αfL=（3°～ 5°）+ φ；背走刀方向的側(cè)刃后角 αfR=（3°～5°）-φ 或取0°。

加工 Tr24×5-8e梯形螺紋時(shí)，φ =18.24°×=4.241 86°＝ 4°15'，αfL=（3°～ 5°） + φ =7°15'～ 9°15'；

αfR=（3°～5°）- φ =-1°15'～ 0°45'。為刃磨刀方便，可取 αfR=0°。

2.3 切削法的選擇

梯形螺紋由于螺旋槽較深，切削力較大，易產(chǎn)生扎刀現(xiàn)象，如何降低刀具受力成為車削成功的關(guān)鍵[2]。根據(jù)梯形螺紋的基本牙型，可采用直線進(jìn)刀分層切削法，即將加工余量分為n層，切削完一層后，再切第二層，即便是螺旋槽很深，而每次作用在刀具上的切削力并不大，可有效解決車削大螺距螺紋時(shí)刀具受力過大的問題。為保證牙型表面質(zhì)量，徑向進(jìn)刀量應(yīng)逐漸減小。由于梯形螺紋螺距大，要向左或向右趕刀，才能把一層的余量切削完畢。

3 螺紋加工的宏編程

通過用宏編程技術(shù)與單一固定循環(huán)螺紋切削指令G92結(jié)合，可精確控制刀具每次車削螺紋起刀點(diǎn)的位置和切削深度，減小了作用在刀具上的切削力，當(dāng)切削深度到達(dá)終點(diǎn)后，可控制刀具只車削螺旋槽側(cè)面，直至中徑尺寸符合要求[3]。

3.1 參數(shù)計(jì)算

根據(jù)梯形螺紋的參數(shù)計(jì)算公式計(jì)算，Tr24×5-8e螺紋的參數(shù)如表1所示。

表1 Tr24x5-8e螺紋的參數(shù)

相關(guān)計(jì)算

牙型高h(yuǎn)=0.5P+ac=3 mm；螺紋小徑=d-2h=18 mm；牙槽底寬w=0.366P-0.536ac=1.562 mm

牙槽頂寬V=W+2h×Tan（α/2）=3.170 mm 。設(shè)刀頭寬刃磨為1.2 mm；切削深度ap=0.5 mm。

3.2 編程

O0001；

G0X100Z100；定位到換刀點(diǎn)；

M3S300 T0101；啟動(dòng)主軸，轉(zhuǎn)速300r/min，換梯形螺紋車刀；

M8；開啟冷卻液；

G0X100Z50；快速定位至加工循環(huán)起始點(diǎn)；

#1=36；螺紋大徑賦值；

#2=0.5；徑向單邊切深初始值

#3=1.2；刀頭寬賦值。一般為牙槽底寬的2/3，這里取1.2 mm。

#4=3.170；牙槽頂寬賦值；

N10#5=#1-2*#2；每層進(jìn)刀后直徑；

#6=#2*TAN[15]；軸向進(jìn)刀量；

#7=#4-#3-#6；每層軸向切削余量

#8=3牙型高h(yuǎn)

G0X40Z[10+#6+0.1]；每層左側(cè)第一刀起點(diǎn)并留軸向余量0.1 mm；

G92X#5Z-140F5；車削牙槽左側(cè)第一刀；

N20#6=#6+0.8；軸向讓刀量遞進(jìn)

IF[#6GE#7]THEN#6=#7；軸向進(jìn)刀量≥軸向切削余量時(shí)，取軸向進(jìn)刀量=軸向切削余量；

G0X40Z[10+#6-0.1]；快速定位至循環(huán)起點(diǎn)；牙型右側(cè)留0.1 mm余量；

G92X#5Z-140F5；車削牙槽右側(cè)；

IF[#6LT#7]GOTO20；軸向進(jìn)刀量＜軸向切削余量時(shí)，轉(zhuǎn)移至N20語句循環(huán)；

IF[#5GE21.5]THEN#9=0.5；（當(dāng)切削直徑＞21.5時(shí)，取 #9=0.5）

IF[#5LE21.5]THEN#9=0.1；（當(dāng)切削直徑≤21.5時(shí)，取 #9=0.1）

#2=#2+#9；徑向進(jìn)刀遞進(jìn)；

IF[#2LE#8]GOTO10；徑向進(jìn)刀總量≤牙型高時(shí)，轉(zhuǎn)移至N10語句循環(huán)；

G0X40Z[10+#8*TAN[15]+0.05]；定位到循環(huán)起點(diǎn)，牙型左側(cè)留0.05 mm余量；

G92X#5Z-140F5；半精車牙槽左側(cè)

G0X40Z[10+#8*TAN[15]]；定位到循環(huán)起點(diǎn)

G92X#5Z-140F5；精車牙槽左側(cè)；

G0X40Z[10+#7-0.05]；定位到循環(huán)起點(diǎn)，牙型右側(cè)留0.05 mm余量；

G92X#5Z-140F5；半精車牙槽右側(cè)

G0X40Z[10+#7]；定位到循環(huán)起點(diǎn)

G92X#5Z-140F5；精車牙槽右側(cè)；

G0X100Z100M9；退刀，冷卻液關(guān)；

M5；主軸停；

M30；程序結(jié)束；

4 結(jié)束語

梯形螺紋是常見的傳動(dòng)螺紋，在不同材質(zhì)、不同長徑比的軸上進(jìn)行加工，其工藝方法不同，要保證加工質(zhì)量和效率，必須對(duì)其刀具、參數(shù)等進(jìn)行細(xì)化研究。本文提供的梯形螺紋加工工藝能保證加工質(zhì)量，對(duì)同類零件加工具有參考意義，其宏編程技術(shù)在解決同類型零件的加工編程問題時(shí)也有借鑒意義。