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螺纹是机械工程中常见的几何特征之一, 应用广泛。螺纹的加工工艺较多, 如基于塑性变形的滚丝与搓丝, 基于切削加工的车削、铣削、攻螺纹与套螺纹、螺纹磨削、螺纹研磨等。其中, 螺纹车削是单件或小批量生产常用的加工方法一。作为数控车床, 螺纹车削加工是其基本功能之一。 , r ^$ e' E9 v& T C* Q4 i& H- Z2 h! m. W' n, i7 a
1螺纹车削加工特点
, t4 M! o& F/ R2 p) H! d& e 螺纹数控加工不同于轮廓加工,其特点表现为:螺纹加工属于成形加工,同时参加的切削刃较长,易出现啃刀与扎刀现象,一般均需多刀切削完成;为保证导程(或螺距) 准确,必须要有合适的切入与切出长度; 螺纹加工的牙型及牙型角基本由刀具形状保证,因此,刀具的形状与正确安装直接影响螺纹牙型的质量;螺纹加工时的进给量与主轴转速必须保持严格的传动比, 即F = Ph(mm/ r),因此,加工时禁止使用恒线速度控制;螺纹切削加工的切削速度一般不高,以不出现积屑瘤或刀具塑性损坏为原则。2 x1 L, N/ b* Q
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2螺纹车削加工方式
8 d$ p M1 Z" A G4 N 螺纹存在右旋与左旋之分, 其加工方式与主轴转向、刀具位置与进给方向有关。以外螺纹为例, 其加工方式如图1所示。内螺纹的加工方式由读者自行分析。. S( ], r7 n9 @ % F/ i4 ?# e% ^$ R5 D" A
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图1 外螺纹加工方式
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a)、d) 右旋螺纹 b)、c) 左旋螺纹
3 A9 I4 Y7 ?8 S" [) y2 d0 R( q5 E 图1a 所示为常见的右旋螺纹加工方式, 主轴正转、前置正装或后置反装刀具、从右至左进给。若进给方向反向, 则为左旋螺纹加工, 如图1b 所示。" G0 a! L5 c* e6 ^2 C
$ |2 a: R7 J, Z, S& _- ~ 图1c 所示为左旋螺纹加工, 主轴反转、前置反装或后置正装刀具、从右至左进给。- j8 f6 z1 M* A" M9 X
. d. P$ j- s' ]) U5 R. g" O 若进给方向反向, 则为右旋螺纹加工, 如图1d 所示。 $ ^4 L, j" V4 D: h8 g . F& c4 j# J2 C
3 螺纹车削进刀方式
% B9 v' q8 t7 c, V (1) 进刀方式 螺纹加工必须多刀切削, 其进刀方式有以下几种, 如图2所示。% m6 c. L- X4 N* J
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图2 进刀方式
a) 径向进刀 b) 侧向进刀 c) 改进式侧向进刀 d) 左右侧交替进刀
5 H& ~$ Y: E/ h- L" b) F4 Z( B* T 1) 径向进刀(图2a) 是基础的进给方式, 编程简单, 左、右切削刃后刀面磨损均匀, 牙型与刀头的吻合度高; 但切屑控制困难, 可能产生振动, 刀尖处负荷大且温度高。适合于小螺距(导程) 螺纹的加工以及螺纹的精加工。$ y2 N( Q4 Y2 v4 k& y ' j/ k+ m1 P. D( v% @ 2) 侧向进刀(图2b) 属较为基础的进刀方式, 有专用的复合固定循环指令编程,可降低切削力, 切屑排出控制方便; 但由于纯单侧刃切削, 左、右切削刃磨损不均匀, 右侧后刀面磨损大。适合于稍大螺距(导程) 螺纹的粗加工。 # b; O2 p7 P# p' G) [$ R# \( z2 p6 o6 a* S4 P" X {+ {4 ^/ C( T* z. W 3) 改进式侧向进刀(图2c) 由于进刀方向的略微变化, 使得右侧切削刃也参与一定程度的切削, 一定程度上抑制了右侧后刀面的磨损, 减小了切削热, 改善了侧向进刀的不足。 ; x$ t0 [) u: g1 T; ?# G2 Q4 s8 ]! s8 @9 Z6 M 4) 左右侧交替进刀(图2d) 的特点是左、右切削刃磨损均匀, 能延长刀具寿命,切削排出控制方便; 不足之处是编程稍显复杂。适用于大牙型、大螺距螺纹的加工, 甚至可用于梯形螺纹的加工, 在编程能力许可的情况下推荐使用。 * L/ W( F5 _. V# ` - S5 K3 j; {5 [ [* J* X 另外, 在加工梯形螺纹时还经常采用一种分层切削式进刀方式。$ ]/ ]. w" b7 |. D% L. T : |; X- K9 O% | (2) 进刀深度(又称切削深度) 螺纹加工多次切削的进刀深度选取方式有两种———恒切削面积与恒切削深度进刀, 如图3 所示。/ A- U: y+ J3 l+ ^: u# C
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图3 进刀深度控制
a) 恒切削面积 b) 恒切削深度
! H2 V/ {1 j7 [1 b 1) 恒切削面积进刀, 每次进刀的切削面积相等, 即Ai=常数。该方法是数控车螺纹时最常用的方法, 且通常加工效率最高; 每次走刀的切削力均匀, 有利于提高刀具寿命。9 X$ b3 P! \, O: @/ C8 R; e9 ~, |
( C- n# }6 A2 c( m E 2) 恒切削深度进刀, 其每一刀的切削深度相等, 即api = 常数。该方式切屑厚度不变, 可优化切屑形状。不足之处是走刀次数较多, 仅作为一种补充方案。 ; ]& A$ e b' l/ K$ l3 Y + n, b1 {" W; s3 V$ S q7 K9 p& u
4螺纹加工常见问题及解决办法
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螺纹加工常见问题及解决方法见表1。
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表1 螺纹加工常见问题及解决方法
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