梯形螺纹在数控车床上变速加工的方法

梯形螺纹在数控车床上变速加工的方法
文章主要阐述过往工作经验总结下，利用数控车床变速车削加工梯型螺纹的方法。

通过分析参数，阐述一般加工方法和变速车削加工两者精度控制和加工速度控制的不同，比较得出先进的生产方式。

标签：变速车削；数控加工；梯形螺纹；精度控制
梯形螺纹牙形角为30度，内径与外径处有相等间隙。

广泛应用于螺旋传动中，加工工艺性好，牙根强度高，对中等强度，如车床上的长丝杠和中小滑板的丝杠等都是梯形螺纹，而实际上梯形螺纹的加工难度虽然并不是特别大，但加工精度和粗糙度较难符合要求，而且加工步骤比较繁琐。

梯形螺纹牙型深，加工中容易出现三面切削，引起震动和扎刀。

同时参加切削的刀刃长度大，因此切削热及切削力也大，由于切削力的过大导致刀尖磨损，影响加工精度。

文章就针对梯形螺纹，利用经济型GSK980TD数控车床讲述其制造的一般过程，同时介绍在实际生产中总结出的一些经验，从而提高梯形螺纹加工精度和牙形粗糙度，并提高生产效率。

1 梯形螺纹的参数应用
根据DIN103-1（1977-04）查表，梯形螺纹代号用“Tr”和公称直径×螺距表示，左旋螺纹需在尺寸规格之后加注“LH”，右旋则不需注出。

假如Tr36×6；Tr44×8LH等。

各基本尺寸名称，代号及计算公式查表如下：
牙型角ɑ=30°，螺距P由螺纹标准查表确定，P=6-12，ac=0.5；
外螺纹：大径d为公称直径，中径d2=d-0.5P=33，小径d3=d-2h3=29，牙高h3=0.5p+ac=3.5。

内螺纹：大径D4=d+2ac=37，中径D2=d2，小径D1=d-p=30，牙高H4=h3=3.5，牙顶宽等于牙槽底宽w=0.366p-0.54ac=1.93
螺纹升角ψ：tgψ=p/πd2
其中特别要注意的是我们在加工梯形螺纹时除了要保证小径和中径的尺寸控制，同时还需保证牙顶宽和牙槽宽的尺寸，因此加工难度较大。

2 梯形螺纹的一般加工方法
我们以加工梯形外螺纹Tr36×6为例，一般加工方法采用低速车削，分刀车削的方法，其具体方法为：
（1）将转速调至25r/min，选用粗车刀（30度螺纹车刀），粗车及半精车螺纹大径至尺寸，并倒角至槽底与断面成15度，这在数控车床上极易完成。

（2）采用刀头宽度稍小于槽底宽的切槽刀直进法粗车螺纹，每边留0.25到0.35mm左右的Z方向余量，其小径用补刀的方式车至尺寸。

（3）利用修改刀补Z方向留下的余量的方法，每次W-0.05到
W-0.1左右的精车量，右侧牙形面则将改为W0.05到W0.1。

精车牙形的两侧面至牙顶宽和牙槽宽至合格尺寸和表面粗糙度。

这种加工方法能加工到较精准的螺纹规格，但加工速度很慢，很难达到生产需要。

（如图1）
3 采用变速车削加工梯形螺纹
在实际生产中，我们会采用各种方法来改变加工工艺，尽量使生产效率提高，粗车螺纹使用较高的转速加工，精车时将转速调低，经过调试后，测得从粗车到精车偏移的距离。

从而完成一套加工梯形螺纹的特殊加工工艺，这样比一般加工梯形螺纹效率会高得多。

在数控车床上车削梯形螺纹工件，高速车削时螺纹的表面粗糙度较差，达不到需要的要求，同时由于三个刀刃同时参与切削，切削力很大，容易引起振动。

低速车削时生产效率却很低，而直接从高速变成低速车削时则会导致螺纹乱牙。

经过试验，变速车削时可以先用粗车刀以较高转速车削外形，保证大径，中径与小径从而提高生产效率。

再用精车刀以低速来精车及修光，保证牙形角，牙顶宽与牙底宽，并很好地控制螺纹的尺寸精度和表面粗糙度。

但从高速粗车到低速精车的过程中，我们需要调试相关数据，完成过渡。

我们以加工梯形外螺纹Tr36×6为例，用GSK980TD系统数控车床变速车削梯形螺纹。

车削的梯形螺纹工件如图1所示。

由于此梯形螺纹的螺距中等，可采用斜进搭配刀法加工，GSK980TD系统的G76螺纹切削复合循环指令就是以斜进方式进刀的，故可采用G76指令，粗车梯形螺纹时的编程如下，留出精车余量。

O0001（粗车程序）
T0101；
G0 X200 Z5；
M03 S560；
G0 X38 Z5；
G76 P020030 Q80 R0.05；
G76 X29 Z-95 P3500 Q100 F6；
G0 X200 Z5；
M30；
粗车前，将X方向留精加工余量X0.5，将车床转速调至560r/min用粗车刀粗车，完成后，牙顶宽和牙槽底宽均没有达到要求。

假如此时将转速直接调至低速用O0001（粗车程序）精车，就会发生乱牙，甚至发生崩刃或撞刀事故。

我们在低速车削时车刀进给速度很慢，可以用肉眼来判断车削时螺纹车刀与螺纹牙形槽是否对齐，具体操作方法如下：
（1）粗车后我们将粗车刀停在位置X200 Z5处，此时在刀补介面下输入磨损U8后执行，即改变了坐标系，这时将坐标系原点沿X轴正方向移动了4mm，这时刀尖位置稍大于一个牙高的距离。

然后将车床主轴转速调低，比如调到25r/min，重新运行O0001（粗车程序），这时精车刀车不到梯形螺纹表面，在接近螺纹表面的位置移动。

如图2所示。