王 歡

（東莞聯(lián)合高級技工學(xué)校，廣東 東莞 523008）

數(shù)控車床是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的一個象征，是集計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)、檢測反饋系統(tǒng)、機(jī)床本體等機(jī)構(gòu)組成，普通車床加工端面矩形螺紋需要特殊的裝置和配掛輪或在專用機(jī)床上加工，而在數(shù)控車床上加工只需要磨好合理的刀具角度，編制好加工程序，就能在數(shù)控機(jī)床上加工，而且加工出得螺紋精度高，表面粗糙度值小。

如圖1所示金屬零件的端面矩形螺紋，端面矩形螺紋導(dǎo)程為8，螺紋牙高為5mm，牙底寬為4mm，加工難度比較大。由于車刀（刀寬取3mm）刀頭較寬，切削面積接觸大，低速加工切削力非常大，而且是中拖板走刀來完成加工，剛性不足，加工過程不易觀察和控制，容易導(dǎo)致扎刀和振動，加工精度達(dá)不到要求。加工時間為10～15分鐘一件，一把刀具只能加工2～3件工件就報(bào)廢了。

圖1 端面矩形螺紋

在實(shí)際加工中，經(jīng)過反復(fù)多次的加工測試和論證，使用分層切削法加工端面矩形螺紋，采用高速加工，選用硬質(zhì)合金刀具。加工時間不到三分鐘加工一件，一把刀具至少能夠加工零件20件以上。加工效果良好，效率高，現(xiàn)將加工方法介紹如下。

1 加工工藝分析

在數(shù)控車床上，加工端面矩形螺紋（本文著重于加工端面矩形螺紋，零件上其它尺寸加工不再贅述）。車削端面矩形螺紋時，不能使用螺紋切削指令G92，也不能使用螺紋切削復(fù)合循環(huán)指令G76來加工，只能使用螺紋切削指令G32來進(jìn)行直進(jìn)法。為防止扎刀和振刀，要求在加工端面矩形螺紋時，切削力不能太大，刀具不能同時三面切削；為保證端面矩形螺紋的精度，需要使用粗、精加工。而使用螺紋切削指令G32 和調(diào)用子程序，采用左右分層切削加工方法，大大減少了切削力，增強(qiáng)了粗車刀的使用壽命，有效地保護(hù)刀具，消除振動，效果良好。

矩形螺紋也稱為方牙螺紋，是一種非標(biāo)準(zhǔn)螺紋。傳動效率高，但對中精度低，牙根強(qiáng)度弱。在零件上的標(biāo)記為“矩形公稱直徑X螺距”例如：矩形200X8。

2 刀具的設(shè)計(jì)

車螺紋時應(yīng)配備一把粗車刀，粗車刀刀寬為3mm。一把精車刀，刀寬為2.5mm。端面矩形螺紋車刀與端面車槽刀的形狀相似，但為了加強(qiáng)刀具的剛性和強(qiáng)度，保證螺紋升角的前提，設(shè)計(jì)了如下的端面矩形螺紋車刀。

根據(jù)車削端面矩形螺紋的條件，首先計(jì)算出螺旋角，以便能正確刃磨刀具的幾何角度。車削端面矩形螺紋時，車刀相對工件的運(yùn)動軌跡是一條阿基米德螺旋線。由于切削直徑的改變，端面矩形螺紋車刀的工作后角也在不斷地變化著。這時，車刀順著走刀方向側(cè)刃處的后面極容易和端面矩形螺紋牙型的側(cè)面相碰(即在圖1中端面矩形螺紋的最大直徑處)。為了防止這種不良情況出現(xiàn)，車刀刀頭就要像圖中那樣,順應(yīng)牙型軌跡進(jìn)行刃磨，這樣刀具的剛性更好，比平時用的刀具更耐用，從而大大提高了車刀的使用率，增強(qiáng)車刀的使用壽命，節(jié)約成本。

車削端面矩形螺紋,最里端處的螺紋升角(λmax)最大，最外端處的螺紋升角(λmin)最小。端面矩形螺紋車刀刃磨后角一般?。喉樧叩斗较虻娜心ズ蠼菫椋?°～4°）-λmax；背走刀方向的刃磨后角為（2°～4°）=λmin。λmax和λmin用下式計(jì)算：

tanλmax=Px/πd小。

tanλmin=Px/πd大。

式中：Px ——端面矩形螺紋導(dǎo)程（mm）。

d小——端面矩形螺紋的最小直徑。

d大——端面矩形螺紋的最大直徑。

粗車刀為了便于排屑，刀具不易損壞，前角取10°，副偏角取2°，副后角（如圖2所示），在不影響螺紋加工的情況下，刀頭刃磨出與螺紋旋向一致的圓弧，加強(qiáng)刀具強(qiáng)度和剛性，有效地消除振動。

圖2 刀具幾何形狀

精車刀為了使矩形螺紋兩側(cè)面能達(dá)到直線度，副偏角取0°，前面選擇了在主切削刃和兩副切削刃上刃磨出斷屑槽，使刀具更加鋒利，利于排出切屑，更好的保證加工的精度。

3 切削參數(shù)的選擇

分層切削參數(shù)的選擇非常關(guān)鍵，切削過程中切削力很大，容易扎刀和振動，如果單純地減小切削力是很容易的，只要全面減小切削用量就能實(shí)現(xiàn)，但那會降低生產(chǎn)效率，不符合實(shí)際。在不影響生產(chǎn)效率或者是在提高生產(chǎn)效率的前提下減小切削力，這才是目的。我們不能違反客觀規(guī)律去盲目地提高或降低切削參數(shù)，但可以利用切削規(guī)律和工作的客觀狀態(tài)在某些方面做出讓步，在另一方面大膽突破，最后達(dá)到順利、高效、穩(wěn)定的切削。

3.1 如何合理地選擇切削參數(shù)

3.1.1 切削深度

切削時由于切削接觸面積較大，刀體比較薄弱，很容易被夾死，甚至折斷。切削深度不宜過大，ap取0.2～0.4mm,本人選擇了中值，取0.3mm。

3.1.2 切削速度

由于刀具材料是硬質(zhì)合金材料，車速可以選擇較高，但從切削力與切削速度的關(guān)系知道，當(dāng)切削速度超過80～100m/min時，切削力將接近最小。實(shí)際加工中我選定的切削速度為120m/min，既提高了效率，又使刀具磨損較慢。

3.2 分層切削數(shù)據(jù)（如圖3）

圖3 分層切削數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)計(jì)算是本加工方法的重要部分，直接關(guān)系到加工點(diǎn)的編程，需要準(zhǔn)確細(xì)致的計(jì)算。粗加工使用了分層切削加工，單邊和底部各留0.2mm余量。再使用精加工，進(jìn)行修正兩側(cè)邊和底面，使其達(dá)到精度要求。

端面矩形螺紋基本參數(shù)的計(jì)算：

螺紋槽寬f=4mm。

牙高h(yuǎn)=5mm。

根據(jù)以上端面矩形螺紋的基本參數(shù)，可分為16層切削，每層分別為0.3mm。由于螺紋底徑處牙槽寬為4mm，為便于計(jì)算和刃磨車刀，取刀尖寬度為3mm。

4 程序編制

為了方便對刀和編制程序，將程序原點(diǎn)設(shè)定在工件的右側(cè)端面中心上，分層切削程序：

O0001；主程序號。

G0 X250 Z100；定位到X250 Z100的位置（換刀點(diǎn)）。

M03 S200 T0101；設(shè)定刀具號及刀具補(bǔ)償號、轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)向。

G0 X208 Z4 M08。

Z-0.3；設(shè)定螺紋切削起始點(diǎn)A。

M98 P160002；調(diào)用O0002子程序16次。

G0 Z4.0。

X250 Z100 M09；快速回到換刀點(diǎn)。

T0100 M05；轉(zhuǎn)速停止取消刀補(bǔ)。

M30；程序結(jié)束返回程序號。

%

O0002；子程序號。

G32 X86 F8；螺紋切削指令G32、終點(diǎn)坐標(biāo)值和螺距為8mm。

G0 W4.0。

X208；分層切削的起刀點(diǎn)。

U0.8 W-4；確定每次切削的位置，每次進(jìn)刀w0.3至B點(diǎn)。

G32 X86 F8；螺紋切削指令G32、螺距為8mm及終點(diǎn)坐標(biāo)值。

G0 W4.0。

X208。

W-4.3。

M99；子程序結(jié)束。

%

5 結(jié)論

本人在該零件的加工中，經(jīng)過對圖紙的詳細(xì)分析，多次的試加工，反復(fù)觀察研究，制定出了這套加工工藝。通過這次的車削加工，解決了加工端面螺紋的難度，取得了良好的效果。在此對在數(shù)控車上加工端面矩形螺紋，應(yīng)注意以下工藝要點(diǎn)：

（1）減小切削力。

（2）采用左右分層切削，防止扎刀。

（3）刀具要刃磨鋒利，剛性要達(dá)到要求，應(yīng)順應(yīng)牙型軌跡進(jìn)行刃磨。

（4）合理選擇切削用量，提高加工效率。

經(jīng)過實(shí)際應(yīng)用表明，這種分層切削端面矩形螺紋的方法經(jīng)濟(jì)實(shí)用，程序簡潔，容易掌握，能滿足生產(chǎn)使用要求，取得比較理想的效果，特別是加工效率明顯，降低了成本。