羅金龍，吳鐵志

資陽中車電氣科技有限公司 四川資陽 641300

1 序言

數(shù)控車床加工梯形螺紋采用外梯形螺紋數(shù)控刀具（見圖1），由于刀具標(biāo)準(zhǔn)性好、耐用度高，且具有倒角與毛刺修光功能，所以一把刀具即可完成加工。刀具Z向?qū)Φ斗浅：唵危淮嬖诘毒邔Φ恫僮鲉栴}。

圖1 外梯形螺紋數(shù)控刀具

使用梯形螺紋自制刀具加工梯形螺紋，由于刀具刃磨不標(biāo)椎，無法刃磨毛刺修光刃，刀具耐磨性差，使用壽命低，因此一般需要使用螺紋粗車刀、精車刀及倒角刀具（倒毛刺），才能滿足加工要求。由于3種刀具刀位點不同，不標(biāo)準(zhǔn)刀位點無法統(tǒng)一，對刀誤差大，易造成扎刀、亂扣等。因此如何提3種刀具的對刀精度就成為數(shù)控車削加工梯形螺紋的關(guān)鍵[1，2]。

本文針對梯形螺紋粗、精車刀以及倒角刀具的特性，設(shè)計出一種適合加工內(nèi)外梯形螺紋的粗、精車刀，以及倒角刀具的數(shù)控車削加工專用對刀樣板，解決了這類刀具在數(shù)控車床精確對刀的技術(shù)性操作難題，保證了梯形螺紋加工的安全與質(zhì)量。

2 梯形螺紋對刀樣板的設(shè)計

2.1 傳統(tǒng)螺紋樣板

傳統(tǒng)螺紋對刀樣板（見圖2）用于螺紋刀具安裝時保證螺紋牙型角，使用時需借助機(jī)床或工件做基準(zhǔn)。由于傳統(tǒng)螺紋對刀樣板沒有定位裝置，所以無法保證梯形螺紋刀具在數(shù)控車床上進(jìn)行準(zhǔn)確定位，完成精確對刀。

圖2 傳統(tǒng)螺紋對刀（安裝）樣板

2.2 滿足樣板數(shù)控對刀的基本條件

為滿足數(shù)控車床梯形螺紋刀具對刀需求，必須使樣板在數(shù)控車床上固定，其位置坐標(biāo)與工件之間具有相對位置關(guān)系，從而建立樣板－工件坐標(biāo)系[3]。

2.3 設(shè)計梯形螺紋對刀樣板

（1）對刀樣板的組成與作用 梯形螺紋對刀樣板如圖3所示，由三部分組成。第一部分是左端圓柱面，安裝在數(shù)控車床卡盤上，用于徑向定位；第二部分是中間大臺階短圓柱面，用于軸向定位；第三部分是右端小圓柱面和與之相連的樣板主體。

圖3 梯形螺紋對刀樣板

小圓柱面與右端樣板外端為同一直徑，圓柱面可用百分表找正，檢測樣板徑向安裝位置是否正確，通過控制樣板徑向位置精度保證牙型精度，同時也能用于測量樣板外徑，提高徑向?qū)Φ毒取?/p>

梯形螺紋樣板主體由梯形螺紋槽與矩形槽組成，槽對稱中心與樣板右端面的距離為定值。以樣板右端面上的樣板回轉(zhuǎn)中心為坐標(biāo)原點，可建立樣板坐標(biāo)系。

（2）對刀樣板的對刀原理 將梯形螺紋對刀樣板固定在數(shù)控車床卡盤上，建立樣板坐標(biāo)系。樣板坐標(biāo)系與梯形螺紋工件的工件坐標(biāo)系之間保持相對的位置關(guān)系。

梯形螺紋槽與矩形槽在樣板坐標(biāo)系中位置固定，槽中每個點在樣板坐標(biāo)系中都有相應(yīng)的坐標(biāo)值。梯形螺紋刀具通過與對刀樣板接觸，可獲得每把刀具刀位點在樣板坐標(biāo)系中的精確值，從而建立對刀坐標(biāo)系。通過將對刀坐標(biāo)系平移到工件坐標(biāo)系中，完成數(shù)控車床的對刀。

3 梯形螺紋對刀樣板的對刀操作方法

圖3中梯形螺紋對刀樣板的梯形螺紋槽角度為30°，矩形槽槽寬為梯形螺紋槽倒角時寬度（為減少樣板數(shù)量，可制作多個矩形槽），梯形螺紋槽及矩形槽對稱中心與樣板右端面距離為10mm，其對刀操作方法簡要介紹如下。

1）梯形螺紋對刀樣板圓柱端夾持在卡盤上（見圖4），以臺階端面軸向定位，用百分表找正與樣板連接的圓柱面，圓跳動誤差＜0.02mm。

圖4 安裝螺紋對刀樣板

2）梯形螺紋粗、精車刀安裝在刀架上，移動到樣板梯形螺紋槽內(nèi)，觀察與樣板接觸情況，調(diào)整刀具位置，確保梯形螺紋刀具對稱中心與主軸中心垂直。

3）梯形螺紋粗、精車刀移到梯形螺紋槽內(nèi)（見圖5），當(dāng)左右兩邊間隙＜0.05mm時，刀具Z向坐標(biāo)設(shè)為-10.0。刀具移出槽內(nèi)，刀尖與樣板外圓接觸，刀具X向坐標(biāo)設(shè)為30.0。通過確定梯形螺紋粗、精車刀在樣板坐標(biāo)系中的位置，建立對刀坐標(biāo)系。

圖5 梯形螺紋刀具對刀

4）倒角刀安裝在刀架上，按圖6所示將倒角刀具移至矩形槽內(nèi)，刀具兩倒角刃與矩形槽兩頂點接觸，刀具X向坐標(biāo)設(shè)為30.0；刀具Z向坐標(biāo)設(shè)為-10.0，通過確定倒角刀在樣板坐標(biāo)系中的位置，建立對刀坐標(biāo)系。

圖6 螺紋倒角刀具對刀

5）螺紋對刀樣板從卡盤上取下，放置在安全位置。

6）被加工梯形螺紋工件裝夾在卡盤上，以工件右端面和主軸回轉(zhuǎn)軸線的交點為坐標(biāo)原點，建立工件坐標(biāo)系。

7）對刀坐標(biāo)系平移到工件坐標(biāo)系，完成數(shù)控刀具的對刀操作。

4 梯形螺紋對刀樣板應(yīng)用實例

在普通4刀位數(shù)控車床上加工單元制動器停車制動螺桿時，由于梯形螺紋有4個頭，導(dǎo)程28mm，是非標(biāo)梯形螺紋，所以沒有梯形螺紋數(shù)控刀具，刃磨的刀具不標(biāo)準(zhǔn)，形狀差異大。通過使用對刀樣板與樣板對刀操作方法，成功解決了不同形狀刀具在數(shù)控車床的對刀問題（簡要對刀操作過程見圖7）。

圖7 停車制動螺桿多頭梯形外螺紋數(shù)控車對刀與加工

使用全功能數(shù)控車床加工鍵槽螺母套梯形內(nèi)螺紋，螺紋有3個頭，導(dǎo)程18mm，為非標(biāo)梯形螺紋，沒有專用梯形螺紋刀具，只能自制解決刀具問題。由于內(nèi)螺紋在加工中無法觀測，所以對刀具對刀準(zhǔn)確性提出了更高要求。

對此，我們對樣板進(jìn)行改進(jìn)，一方面樣板以螺紋底孔為基準(zhǔn)進(jìn)行制作，底孔貫穿整個樣板，便于梯形螺紋刀桿安裝與對刀；另一方面將矩形槽去除，根據(jù)加工梯形螺紋的要求制作專用梯形螺紋槽（為減少樣板數(shù)量，可制作多種規(guī)格梯形螺紋槽），更適合內(nèi)梯形螺紋刀具的對刀需要（簡要對刀操作過程見圖8）。

圖8 鍵槽螺母套梯形內(nèi)螺紋刀具數(shù)控車對刀與加工

5 結(jié)束語

采用梯形螺紋對刀樣板進(jìn)行自制非標(biāo)梯形螺紋刀具在數(shù)控車床上的對刀，可有效解決刀具不標(biāo)椎、形狀差異大及刀位點不統(tǒng)一等對刀操作性技術(shù)難題，加工出來的梯形螺紋工件如停車制動螺桿和鍵槽螺母套等（見圖9、圖10）完全可以達(dá)到使用梯形螺紋數(shù)控刀具加工的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

圖9 停車制動螺桿

圖10 鍵槽螺母套

自制刀具一般采用高速鋼，由于硬度低、耐磨性差、磨損大及切削速度低，所以加工效率較低。因此本加工方法只作為在沒有梯形螺紋數(shù)控刀具情況下的應(yīng)急措施，如新產(chǎn)品試制、小批量生產(chǎn)以及非標(biāo)梯形螺紋加工等。如果加工數(shù)量大，為提高加工效率與降低成本，還應(yīng)采用梯形螺紋數(shù)控刀具。