数控车床上螺旋槽加工

数控车床上螺旋槽加工
作者：任士明
来源：《中小企业管理与科技·上中下旬刊》 2016年第6期
任士明
（河北省机电工程技师学院，河北张家口075000）
摘要：在工程机械中许多轴套类零件都设有螺旋槽，螺旋槽的应用非常普遍，其加工方法的探索也就变得必要。

本文就数控车床上过油孔螺旋槽加工及无进刀槽螺旋槽的加工进行了探讨，阐述了数控加工柔性高，适应性强的特点，及采用数控加工时可靠的加工程序一定要与合理的工艺相结合。

关键词：数控车床；螺旋槽；加I
中图分类号：TC519.1
文献标识码：A
文章编号：1673-1069(2016)17-163-2
1 数控车床上过油孔螺旋油槽加工
在工程机械上，许多轴套类零件的内孔中增设有油槽。

对于此类产品的加工，传统的加工方法是单件生产一般采用先进行钳工划线，随后用油槽錾子把螺旋槽剔出来，当批量生产时多采用专用机床来进行加工。

在普通车床进行此类螺旋槽加工时，轴套的螺旋槽部分易被车通，导致工件产生变形，从而影响零件的使用性能，随着加工设备数控化程度越来越高，数控加工逐渐取代传统加工。

采用数控车削方法来加工螺旋槽，对零件的加工柔性高，适应性强，能确保零件的加工质量及经济效益。

下面以过油孔螺旋油槽的加工为例，简述此类零件在进行数控编程和数控加工方面的思考与体会。

图1为轴套，内孔加工完成，轴套内有3个4mm宽环槽已加工完成，φ4mm油孔已加工完成，现需要加工内表面上的螺旋油槽，且螺旋油槽起始于一端环槽，终止于另一端环槽，且过中间环槽上的φ4mm油孔。

以最后一刀精加工编程阐述螺旋油槽的加工方法为例：
首先，准备一把R1.5的半圆头内螺纹车刀，装刀后进行对刀操作（X向刀具补偿值放在“形状补偿”页面内。

其次，工件坐标系零点设在工件右端面中心，刀位点选在刀头圆心位置。

螺旋油槽起于右端环槽，止于左端环槽，其程序如下：
……
G00 X55.；
Z-25.；
G01 X60. F ；
G32 Z-125. F25.；
G00 X55.；
Z5.；
……
至此螺旋线已经加工完成。

第三，此时螺旋线有可能没过指定油孔，为保证螺旋线正好过油孔，可在上面G32 后加入Q 值。

Q 值指超始角，指主轴一转信号与螺纹切削起始点的偏移角度。

取值在0~360000（单位0.001 度）范围内。

Q 值为非模态指令，每次使用时都要在程序段中指定，否则默认为0 度。

Q 值使用的注意事项：①当状态参数NO197bit0 为1 时，Q 值无效，此时螺纹的起始角度可以直接用C 地址指定；②如果不指定Q 值，即默认为起始角为0 度；③由Q 定义分度值而形成的多头螺旋总头数小于65536 头；④由于Q 的单位为0.001 度，因此若与主轴一转信号偏移135 度，需要在程序中输入Q135000，如果在程序中输入Q135 或Q135.，均认为是0.135 度。

第四，Q 值确定，选择主轴较低转速运转，在空走刀状态下找到让螺旋槽通过油孔，将该刀X 向退出5mm，试运行，观察刀头是否通过油孔。

如不通过，通过逐步增大Q 值来调整，直到刀头经过油孔为止。

Q 值确定后，可对螺旋槽进行正式切削加工，通过不断减少刀具的X 向刀补值来车螺旋油槽，直到磨耗页面内相应号内的值为-3.0 为止。

最终保证螺旋油槽起始于一端环槽，终止于另一端环槽，且过中间环槽上的φ4mm 油孔。

2 数控车床上无进刀槽螺旋槽加工
在卧式车床上进行螺旋加工时，是通过调整交换齿轮来实现所需要螺距的加工。

如需在一
个零件上进行不同螺距的螺旋加工，则只能通过分别调整不同的交换齿轮进行不同螺距段的加工，这就需要操作工人有较高的操作水平，并且，手工进行螺旋加工的劳动强度大，精度不高，最终还需要由钳工进行修整。

而用数控机床进行加工时，不需要调整交换齿轮，数控机床是由
编码器来控制螺旋加工的入刀点。

在卧式车床上进行螺旋加工需要有进刀槽和退刀槽，而在数
控机床上加工螺旋则可以没有退刀槽，只需进刀槽即可，因为在数控机床上进行螺旋加工时由
数控编码器来控制每次加工的入刀点。

主轴一直旋转，在走刀方向上不做任何运动，直到找到
入刀点的位置时，在走刀方向上才开始运动，因此在数控机床上进行螺旋加工时需要有进刀槽。

而我们要加工的螺旋槽只有一小段横槽，没有真正意义上的进刀槽，也没有退刀槽如图 2 所示，下面介绍我们是怎么加工的。

下图工件外圆及两端面已车削完成，并在两端铣出了两条宽10mm 的横槽，现需要加工螺
距为20mm 的圆弧螺旋槽，且加工过程中不能损伤工件表面，因此入刀点与出刀点应在横槽部位。

此螺旋槽与前面的内螺旋槽不同，此槽为外槽，无退槽，只在两端开有圆心角为65.72o
的横槽，而非环槽，如再按上述方法入刀，将出现撞刀。

此槽加工难点为如何从横槽入刀，进
行螺旋槽加工。

此时利用数控车床柔性加工的特点进行连续螺旋加工。

G32 U-100 F10; 5 圈5*360°
G32 U-20 F10; 1 圈360°
G32 U-10 F10; 半圈180°
G32 U-5 F10;1/4 圈90°
而横槽圆心角 45〈o 65.72〈o 90o
因此可采用1/8 端面螺纹切入的方法入刀。

在数控机床上进行螺旋加工时由数控编码器来控制每次加工的入刀点。

主轴一直旋转，在
走刀方向上不做任何运动，直到找到入刀点的位置时，在走刀方向上才开始运动，因此，在入
刀位置应该有一个退刀槽。

上图只提供了两横槽，这就需要入刀点控制在横槽部位，从图可知：横槽的圆心角为65.72o，小于90o，而大于45o，所以采用1/8 端面螺纹切入的方法入刀，再
进行轴向螺纹的切削，要完成上图所示螺旋槽的加工，首先要通过1/8 端面螺纹切削入刀，再
进行螺距为20mm 的轴向螺旋加工。

首先，将工件装卡好，建立工件坐标系，编制一段端面螺
纹(例如：G33 U-10.000 I80.000)的加工程序，X 向尽量接近工件表面，执行程序，观察螺纹
切入点位置，可标识在卡盘相应位置，重新装卡、找正工件将横槽入口对准卡盘标记。

程序如下：
O0100；
N010 G54 G00 G90 X150.000 Z0;
N020 M03 S300;
N030 G00 X110.000 Z-15.000;
N040 G33 U-10.000 I80.000;
N050 G33 W-180.000 K20.000;
N060 G00 U10.000;
N070 G00 W180.000;
N080 G00 X150.000 Z0;
N070 M05;
N080 M30;
数控车削以其柔性高，适应性强等特点，可通过改变程序实现对不同形状，不同尺寸零件的加工，且精度高，质量可靠，能满足零件批量生产的要求。

数控加工与传统的机械加工相比质量更稳定，效益更高。

通过加工实践证明，在数控机床上加工出合格的零件，不但需要有合理的加工方案和可靠的数控程序，还需注意以下事项：
①选择成型刀具进行切削加工。

②套类零件进行装夹时，夹紧方向合理，夹紧力要适当，防止工件变形。

③对刀过程中，X 轴方向以刀尖为刀位点进行对刀，Z 轴方向以刀头圆心为刀位点进行对刀。

④特别要注意螺旋加工时的切入切出方式，不管进刀还是退刀都应以螺旋线方式切入切出。

⑤螺旋槽的加工为大导程螺纹加工，需要合理选择每层切深和转速。