数控车床上加工多头螺纹的方法

数控车床上加工多头螺纹的方法
发表时间：2020-12-24T09:18:01.710Z 来源：《当代教育家》2020年31期作者：姚燕红袁石裕[导读] 双头螺纹是在轴向等距分布的螺旋线所形成的螺纹，多头螺纹每旋转一周时，螺母（或螺杆）能移动几倍的螺距，所以多头螺纹常用于快速移动的机构中。

杭州市萧山区第一中等职业学校
摘要：本文介绍用分层斜进法在数控机床上切削公制多头梯形螺纹（牙型角30°）的编程、计算和切削方法，进一步对职业学校学生数控加工实训起到技能提高的效果。

关键语：数控车；多头梯形螺纹；程序；斜进法双头螺纹是在轴向等距分布的螺旋线所形成的螺纹，多头螺纹每旋转一周时，螺母（或螺杆）能移动几倍的螺距，所以多头螺纹常用
于快速移动的机构中。

加工切削多头螺纹时，最主要的问题是解决螺纹的分头方法，如果分头出现误差，就会使切削的多头螺纹螺距不等，从而严重影响内外螺纹的配合精度，降低使用寿命，在普通机床上加工双头螺纹的方法有轴向分头法和圆周分头法两大类，但由于学生的操作水平有限及机床的细小误差，在普通机床上加工双头螺纹加工很难保证达到准确的分头，特别是三头螺纹以上的多头螺纹加工更为困难。

利用数控车床加工多头螺纹不但能达到准确、高精度的分头，而且在切削过程中采用斜进法，提高了生产率减少劳动时间，学生在操作编程中只要掌握方法——在程序段中Z轴方向移动一个螺距即可，从而减少了因分头误差所带来的加工困难。

一、数控车床上加工多头螺纹方法的选择当螺距P>4毫米时的双头梯形螺纹在数控车床上的切削方法通常有三种：1、左右切削法
采用左右切削法是由于左右切削定位次数过多，其程序的段数也相当多，随着螺距越大，其程序段数也越多，学生在编辑过程中数据容易混淆和输入繁琐。

2、切槽法
用车槽法，则要多安装一把切槽刀，计算每次切削深度，最主要的是用切槽刀切削后，梯形车刀的定样难以确定，对于基本功不扎实的同学，会更加困难。

3、分层斜进法
如果改用分层斜进法时，在每次往复行程后，只需改变一个Z轴方向值，而且编程和计算简单快捷，不仅适用于所有学生，且节约时间，提高了上课效率。

因此，在数控车加工多头螺纹中我采用分层斜进法进行教学。

教学中我选择的课题是压包机压紧丝杆，材料是45优质碳素钢，右旋双头梯形，毛坯φ60毫米，但由于实际产品总长度为700mm，在教学前我对产品数据进行的重新设计，达到教学课题既与生产要求相适应，又符合学校的教学条件目的。

如图3－1所示为修改后的压包机压紧丝杆零件图。

二、帮助学生进行相关参数的分析计算
数控螺纹的加工教学过程中，如何帮助学生进行参数分析并正确计算一直以来是教学中较难把握的问题。

因此，教学中要清楚地知道相关课的学习进度和学生掌握的程度，做到心中有数，针对不同的教学对象进行较为细致的分析和计算。

三、加工难度分析
1、螺纹的分层
对于螺距为8毫米的梯形螺纹应如何分层，如Tr48×16（P8）的梯形螺杆，牙型高度h1=4.5毫米，螺距为8毫米，首先把牙型高度4.5mm 平均分成五层来切削，则每层余量为0.9毫米（图3—2）所示，如分层过多，虽然可以减少吃刀深度，但加工过程中消耗过多时间，如分层过小，则增加吃刀深度，影响刀具的正常使用寿命，采用平均分层法是由于子程式序每次都进U-1.8毫米，这样可以减少编程序的次数。

2、加工余量（梯形螺纹部分）的计算
梯形螺纹的计算关系到整个螺纹的精确度，所以学生在进行计算时应严谨仔细。

为了便于用分层切削法精加工，并留有精加工余量，刀头宽度为2.5毫米，留0.16mm的余量精加工，现计算每次每层切削后，Z轴所需偏移的距离（如图3—3）所示。

首先计算出AA′，BB′，CC′，DD′，EE′，FF′的长度后，再计算螺纹每次每层切削后，X轴方向进给和Z轴的偏移量。

因∠F′A′K=15°，A′K=4.5（mm）
根据正切定理，得：
tg15°=F′K／A′K => F′K=tg15°×4.5
F′K=0.2679×4.5=1.2055（mm）
则FF′=1.2055×2+2.5=4.911（mm）
同理求出 EE′=4.428（mm）
DD′=3.946（mm）
CC′=3.464（mm）
BB′=2.982（mm）
AA′=2.5（mm）
四、其余加工要素的合理选择
1、刀具材料选用
加工梯形螺纹时，采用主轴110转/分，因此不适宜采用硬质合金。

选用W18cr4v普通高速钢，学生刃磨方便，容易磨得光洁锋利，韧性也好，适用梯形螺纹的加工和切削较宽的切面。

2、刀具角度的选择
切削钢料时，磨10°～15°径向前角，卷屑槽，便于排屑。

刀尖角等于牙型角30°±10′，刀刃平直，粗糙度小，如图3—5。

径向后角a=6°～ 8°
侧后角a1=（3°～ 5°）+ψ
a2=（3°～5°）-ψ
3、切削液的使用
粗加工时，降温为主；使用乳化油，把乳化油用15～20倍的水稀释而成，这类切削液粘度小，流动性好，可以吸收大量的热量。

精加工时，润滑为主；采用肥皂（约0.5公斤）加20公斤开水混合稀释而成，这类切削液粘度较大，流动性差，主要起润滑作用，并可使加工表面光洁。

五、压包机压紧丝杆切削工艺（步骤）
工件毛坯装在CJK6140A数控车床上加工，加工工序如下：
（1）先用轴向撞头限位，固定工件的轴向位置，以防因切削力过大，使工件走动而车坏螺纹。

（2）核对输入的程序是否出错，自检结束确定程序正确后，用单程序段功能运行程序对工件进行螺纹切削。

（3）采用一夹一顶装夹方法，先夹紧φ58伸出长度为135mm左右，用活动顶尖顶紧，粗加工φ38mm，φ48mm（留0.6毫米精车余量），倒角。

（4）精加工φ38mm，φ48mm长度，倒角。

（5）加工螺纹退刀槽。

（6）加工梯形螺纹。

六、结束语
对于职业学校的学生来说，单单掌握简单零件的加工是跟不上企业变化的需求的，此方法适用于单头、双头蜗杆，梯形螺纹，大螺距三角螺纹的切削加工，符合了部分企业的技术需要，通过利用数控机床的特点和优点，充分合理选用刀具和加工工艺，配合普通车床的操作基础，培养学生在数控操作上动脑及动手的能力，更重要的是把学生引向“探索进取，虚心好学”的道路，这样才能在加工技术上有所突破，操作技能上有所提高，从而使他们有足够的“资本”步入企业，步入社会。

参考文献：
[1]《车工技师培训教材》机械工业出版社2001第一版。

（陆根奎主编、许忠强主审）
[2]《机械加工实用经验》广东国防工业大学出版社2003第一版。

（殷作绿主编、邵奈）
[3]《数控编程与操作》华南理论大学工业培训中心2002年8月第一版（宋小春、张木青主编刘友和主审）
[4]《车工工艺学》中国劳动出版社出版（第一版）一九八四年（许兆丰、张介福主编、胡群、李奇峰审稿、胡群主编）。