李路興 楊麗萍 郭澤云 宋夏剛

摘要：機(jī)器制造業(yè)中，有許多零件都具有螺紋，由于螺紋常用于緊固、聯(lián)接及調(diào)節(jié)，又可用來(lái)傳遞動(dòng)力，因此應(yīng)用十分廣泛。在一般的機(jī)械加工過程中，通常采用車削的方法來(lái)加工。用數(shù)控車床加工螺紋相對(duì)于普通設(shè)備來(lái)說(shuō)，具有高質(zhì)量、穩(wěn)定性好、適合大批量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，但是如何實(shí)現(xiàn)螺紋返修，這是一個(gè)問題。本文針對(duì)螺紋修復(fù)這一難題，提出一種切實(shí)可行的新方法，利用螺紋套和工裝輔助，可以快速準(zhǔn)確的使工件的螺旋線和刀具運(yùn)動(dòng)的軌跡重合，有效解決螺紋返修困難，返修難度高，造成產(chǎn)品報(bào)廢等問題。

關(guān)鍵詞：數(shù)控車床? ?螺紋? ?返修? ?工裝

引言

機(jī)器制造業(yè)中，有許多零件都具有螺紋，由于螺紋常用于緊固、聯(lián)接及調(diào)節(jié)，又可用來(lái)傳遞動(dòng)力，因此應(yīng)用十分廣泛。在專業(yè)生產(chǎn)中，雖然廣泛采用滾絲、扎絲、搓絲等一系列先進(jìn)工藝，但在一般的機(jī)械加工過程中，通常還是采用車削的方法來(lái)加工。普通車床加工，對(duì)于操作者技能水平要求高，勞動(dòng)強(qiáng)度大;數(shù)控車床加工，可以對(duì)整個(gè)生產(chǎn)加工工藝以及方式進(jìn)行不斷的優(yōu)化，提升整個(gè)零件的實(shí)際質(zhì)量，在很大程度上也提高了生產(chǎn)效率，極大地降低了強(qiáng)度，因此所以數(shù)控車床生產(chǎn)工藝在裝備制造中起到了舉足輕重的作用。

一、原因分析

數(shù)控機(jī)床一般加工批量產(chǎn)品，由于加工數(shù)量大，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，常常會(huì)積累很多的殘次品，其主要原因如下：（1）螺紋車好后卸下再測(cè)量，發(fā)現(xiàn)螺紋尺寸不到位。（2）由于刀具的磨損原因，每一批產(chǎn)品都可能出現(xiàn)一定比例的螺紋和量具配合比較緊的返修品，（3）部分零件在使用后，螺紋發(fā)生磨損，需要通過返修后滿足再次使用的需求，這時(shí)就存在返修的問題。由于數(shù)控車床在工件卸下以后就很難再找到刀具運(yùn)動(dòng)的螺旋線，往往會(huì)因?yàn)楣ぜ窝b夾定位誤差及螺紋起刀點(diǎn)定位不準(zhǔn)確，導(dǎo)致修復(fù)螺旋線與原螺紋螺旋線不重疊的亂牙現(xiàn)象，造成工件的報(bào)廢。

二、數(shù)控車床指令選擇

數(shù)控車床中，螺紋切削一般有三種加工方法：G32直進(jìn)式切削方法、G92直進(jìn)式切削方法和G76斜進(jìn)式切削方法（圖1），由于切削方法的不同，編程方法不同，造成加工誤差也不同。我們?cè)诓僮魇褂蒙弦屑?xì)分析。

（1）G32直進(jìn)式切削方法，由于為單行程編程，所以加工程序較長(zhǎng)，極易出現(xiàn)程序點(diǎn)輸錯(cuò)等問題。由于兩側(cè)刃同時(shí)工作，切削力較大，因此在切削時(shí)，兩切削刃容易磨損。在切削螺距較大的螺紋時(shí)，由于切削深度較大，刀刃磨損較快，從而造成螺紋中徑產(chǎn)生誤差;但是其加工的牙形精度較高，因此一般多用于小螺距螺紋加工。由于刀刃容易磨損，因此加工中要做到勤測(cè)量。

（2）G92直進(jìn)式切削方法簡(jiǎn)化了編程，較G32指令提高了效率。

（3）G76斜進(jìn)式切削方法，由于為單側(cè)刃加工，加工刀刃容易損傷和磨損，使加工的螺紋面不直，刀尖角發(fā)生變化，而造成牙形精度較差。但由于其為單側(cè)刃工作，刀具負(fù)載較小，排屑容易，并且切削深度為遞減式。因此，此加工方法一般適用于大螺距螺紋加工。由于此加工方法排屑容易，刀刃加工工況較好，在螺紋精度要求不高的情況下，此加工方法更為方便。在加工較高精度螺紋時(shí)，可采用兩刀加工完成，既先用G76加工方法進(jìn)行粗車，然后用G32加工方法精車。但要注意刀具起始點(diǎn)要準(zhǔn)確，不然容易亂扣，造成零件報(bào)廢。

三、傳統(tǒng)修復(fù)方法

傳統(tǒng)方法分為普通車床修復(fù)和數(shù)控車床修復(fù)。

普通車床修復(fù)，是先在車床上找正工件，再利用移動(dòng)小拖板的方法，然后使工件的螺旋線和刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡重合。這樣雖然可以修復(fù)螺紋，但由于對(duì)刀時(shí)是純靠人眼觀察來(lái)對(duì)準(zhǔn)的，必然會(huì)存在一定的誤差，從而精度較低，并且由于需要操作人員仔細(xì)觀察，勞動(dòng)強(qiáng)度大。

數(shù)控車床上修復(fù)螺紋，先以原有的定位面裝夾定位，并采用百分表消除工件二次裝夾帶來(lái)的徑向跳動(dòng)后，進(jìn)行對(duì)刀。對(duì)刀時(shí)，采取與試切法類似的方式，對(duì)刀過程中Z向，X向與刀尖輕觸即可，刀具不能參與切削，以免影響后期的找正精度。完成對(duì)刀后，修改原加工程序，使得主軸低速運(yùn)行，螺紋車刀靠近工件但不碰觸工件，操作者用眼睛觀察車刀刀尖至螺紋旋槽的距離。程序結(jié)束后再次修改程序參數(shù)，重復(fù)上述過程，直到車刀準(zhǔn)確切入螺旋槽中，如圖2所示。此類修復(fù)方法調(diào)整過程繁瑣復(fù)雜，耗時(shí)較長(zhǎng)，對(duì)工人技術(shù)熟悉程序要求較高，若稍有偏差則容易出現(xiàn)亂牙現(xiàn)象，造成工件報(bào)廢。

此外，還可以通過在卡盤和工件相對(duì)應(yīng)的位置做標(biāo)記，返修時(shí)裝夾工件使工件和卡盤的標(biāo)記重合，但是這種方法也存在較大的誤差，而且需在每個(gè)工件上做標(biāo)記，修復(fù)的精度同樣不高。

四、制定方案與工裝設(shè)計(jì)

在車床上加工螺紋時(shí)，車床主軸旋轉(zhuǎn)與刀具進(jìn)給應(yīng)保持嚴(yán)格的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，即車床主軸旋轉(zhuǎn)一圈，車刀應(yīng)沿軸向進(jìn)給一個(gè)導(dǎo)程的位移。在螺紋第一次加工時(shí)，先將螺紋車刀運(yùn)動(dòng)到系統(tǒng)程序設(shè)定的工件起刀點(diǎn)A，當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)檢測(cè)到同步脈沖信號(hào)后，刀具起動(dòng)，完成一次螺紋軸向進(jìn)給加工。第一次進(jìn)給完成后，刀具再次移動(dòng)到工件的起刀點(diǎn)A，并在工件的徑向進(jìn)給完成后準(zhǔn)備第二次軸向進(jìn)給，如圖3所示。重復(fù)上述過程，直至完成螺紋的加工。此種方法保證了每次切削的起刀點(diǎn)和退刀點(diǎn)都處于同一位置，避免了由于進(jìn)給起刀點(diǎn)不同造成的螺紋亂牙，實(shí)現(xiàn)螺紋準(zhǔn)確的切削加工。

針對(duì)數(shù)控車床返修螺紋，其難點(diǎn)在于如何精確找準(zhǔn)起刀點(diǎn)，尤其是對(duì)于內(nèi)螺紋和不易觀察車削情況的外螺紋。找準(zhǔn)起刀點(diǎn)可以說(shuō)返修螺紋就成功了一半。起刀點(diǎn)找到了就能使工件的螺旋線和刀具運(yùn)動(dòng)的軌跡相重合。

數(shù)控加工過程中，假如不拆卸零件，螺紋起刀點(diǎn)是固定的。因此，第一步，我們先加工一個(gè)與返修零件螺紋一致的工裝;第二步，怎么實(shí)現(xiàn)定位，經(jīng)過多次試驗(yàn)驗(yàn)證，我們確定加工一個(gè)和需要返修的工件相配合的螺紋套。如果修內(nèi)螺紋就加工一個(gè)和工件配合的螺紋軸，我們今天就拿修復(fù)外螺紋工件來(lái)介紹。

在加工完螺紋套后，再在數(shù)控車床上加工一個(gè)和工件直徑螺距一樣的工裝，在編制螺紋刀停刀點(diǎn)時(shí)，要預(yù)留出工件裝夾的距離。

工裝端面要加工一個(gè)小臺(tái)階以便于工件的兩頂裝夾，工裝和螺紋套要旋合松緊合適（這時(shí)不可以改變程序的轉(zhuǎn)數(shù)和螺距），然后把工件兩頂裝夾于工裝和尾頂之間。先不要頂死，然后旋合螺紋套至工件處，再轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整工件的位置使工件和螺紋套旋合，如圖4所示。這樣就使得工裝，螺紋套，工件旋合在一起，之后再頂緊工件，然后把螺紋套向卡盤方向旋轉(zhuǎn)到卡爪旋緊（以防在修復(fù)時(shí)刀具和螺紋套發(fā)生碰撞）。最后露出工件。此時(shí)工件的螺旋線和刀具運(yùn)動(dòng)的螺旋線就完全的重合了。然后就可以完美的對(duì)螺紋進(jìn)行修復(fù)。

五、經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益

該方法能有效解決螺紋返修困難，返修精度不高，造成產(chǎn)品報(bào)廢的問題，提高了工件的良品率，減少了廢品的發(fā)生，提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。此外，本文所提方法還可以在其他產(chǎn)品上實(shí)現(xiàn)有效的延伸。

六、結(jié)論

本方法利用與需要返修的工件相配合的螺紋套和工裝輔助，可簡(jiǎn)單、快速、精確的找到零件螺紋的起刀點(diǎn)，使工件的螺旋線和刀具運(yùn)動(dòng)的軌跡完美重合，達(dá)到高精度修復(fù)螺紋的效果。這種在數(shù)控車床上修復(fù)螺紋的方法，工件裝夾方便，不需要在卡盤和工件上標(biāo)記點(diǎn)，效率高，適合多件或批量工件的修復(fù)，提高了工序的良品率，避免了產(chǎn)品的報(bào)廢，提高了經(jīng)濟(jì)效益。

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