螺纹轴加工与工艺

螺纹轴加工与工艺第一章螺纹轴简述工艺分析与设计1.1 螺纹的简述在轴类零件的加工表面，车出螺旋线形状的相等截面和连续凸起部分叫螺纹，按照工件的形状可分为圆柱螺纹和圆锥螺纹；按其错在工件的位置可分为外螺纹、内螺纹，按照截面压型的形状可分为三角形螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹、及其他特殊型螺纹，三角形螺纹主要用于两物体的连接、紧固。

按照螺旋线的分类可分为左旋螺纹和右旋螺纹，加工方向的不同所得到的螺旋线方向不同，按螺旋线的数量可分为单线螺纹、双线螺纹及多线螺纹。

按其使用的场合这些种类功能都不同。

1.2数控加工工艺分析和设计数控加工工艺分析的规程是：充分考虑采取各种措施保证产品质量，以最低的成本保证要求的生产率。

在制定工艺规程时，应尽力做到技术上先进，经济上合理并具有良好的生产条件。

制定工艺规程的工作主要包括准备工作、工艺过程的拟定和工序设计三个阶段，其内容步骤如下：（1）分析零件图和产品装配图；（2）选择毛胚；（3）选择定位基准；（4）拟定工艺路线；（5）确定加工余量和工序尺寸；（6）确定切削用量和时间；（7）确定各工序的设备、刀具夹具量具及辅助工具；（8）确定工序的技术要求及检验方法；（9）确定所有准备的合理性；在准备阶段工作的基础上，拟定以工序为单位的加工工艺过程再对每个工序确定详细内容，将所有步骤反复检查修改。

最后对制定的工艺规程进行综合分析与评价，看能否满足所设计的要求。

本设计零件有端面、倒角、圆弧、锥度、槽、螺纹。

该类零件适合数控车床加工，选择华中系列的数控机床。

加工工艺路线的拟定是制造工艺过程的总体布局，其主要任务是选择各个表面的加工方法，确定各个表面的加工顺序以及整个工艺过程中工序的数目，各个工序内容拟定过程中应首先确定各次加工定位基准和装夹方法。

然后再将所需的辅助、任务处理等工序插入相应的顺序中，得到工件的加工工艺路线。

1．2.1工艺基准在零件加工、测量和装配过程中所使用的基准，称为工艺基准。

根据用途的不同可以分为工序基准、定位基准、测量基准和装配基准。

（1）工序基准。

在工序图上，用以标注本工序被加工表面加工后的尺寸、形状、位置的基准称为工序基准。

（2）定位基准。

是指工件在加工过程中，用于确定工件在机床或夹具上的位置的基准。

（3）测量基准。

是指检验工件时，用于测量已加工表面的尺寸及各表面之间位置精度的基准（4）装配基准。

是指机器装配时用以确定零件或部件在机器中正确位置的基准。

1.3华中数控车床的指令功能概述G指令根据功能的不同分成若干组，其中00组的G功能称作非模态G功能，指令只在所规定的程序段中有效，程序段结束时被注销。

其余组的称模态G功能，这些工能一旦被执行，则一直有效，知道被同一组G工能注销为止。

模态G功能组中包含一个默认G 功能（上表中有*记号的G功能），通电时将初始化该功能。

每有共同地址符的不同组G指令代码可以放在同一程序段中，而且与顺序无关。

例如，G90、G17可与G01放在同一程序段。

辅助功能也称M功能，主要用于控制零件程序的走向，以及机床各种辅助功能的开关动作，如主轴转动、停止切削液的开关等。

M代码与G代码一样，也有非模态M功能和模态功能M模态两种形式。

非模态M 功能（当段有效代码），只在书写了改代码的程序段中有效；模态M功能（续效代码），一组可相互注销的M功能，这些功能在被同一组的另一个功能注销前一直有效。

模态M功能组中包含一个默认功能（上表中带有*记号的M功能），系统通电时将初始化该功能。

第二章螺纹轴车削加工工艺2.1螺纹加工方法及工艺2.1.1车削螺纹的方法车削三角螺纹主要方法有直进法、左右车削法、斜进法。

（1）直进发：车削时只朝X方向进给，在几个行程后，把螺纹加工到所需尺寸和表面粗糙度。

适合于高速切削螺距P<3mm的螺纹、脆性材料的螺纹和硬质合金高速车削的螺纹。

（2）左右车削法：车螺纹时，除了朝X方向进行车削外，同时还进行了Z方向左右的微量进给，经过几次车削后，把螺纹加工到尺寸。

适合于螺距P≥3mm螺纹的精车，刚度较低的粗、精车。

（3）斜进法：当螺距较大螺纹槽较深且切削余量较大时，粗车为了加工方便，除了朝X方向进行切削外，同时还进行了Z方向一个方向的微量进给，经过几次车削后，把螺纹加工至尺寸。

适用于螺距P≥3mm螺纹与塑性材料螺纹的粗车。

2.1.2车削三角螺纹切削用量的选择（1）主轴转速用高速钢车刀车削塑性材料的螺纹时，一般选择12～150r/min的低速；用硬质合金车刀车削铸铁等脆性材料的螺纹时，一般选择360r/min的中速；用硬质合金车刀车削塑性材料的螺纹时，一般选择480r/min左右的中速；螺纹直径小、螺距小（P<2mm）时，宜选用较高的转速；螺纹直径大、螺距大时，宜选用较低的转速。

（2）被吃刀量因为螺纹牙型较深，不能一次车削完成，所以在螺纹加工过程中，可分数次进给，直至把螺纹车削到要求的深度。

实际加工螺纹时，由于车刀刀尖半径的影响，螺纹的实际切深有变化。

螺纹车到可在牙底最小削平高度H/8出削平或倒圆角。

则螺纹实际压型高度可按以下方式计算：压型高度:h=2-H/8=0.6595P式中H─螺纹原始三角形高度，H=0.866Pmm。

P─螺距，mm。

装夹外螺纹车刀时，应使刀尖对准工件中心，同时使刀刃夹角中线垂直于工件轴线，装刀时可用样板来对刀。

螺纹车削需要多次切削，每次切削逐渐加深否则刀具寿命也比预期短很多。

为实现每次切削的目的，机床主轴恒定转速旋转，且必须与进给速度保持同步，保证每次切削深度都在螺纹圆柱的同一位置上，最后一次走刀加工出适当的螺纹尺寸、形状、表面质量和公差，并得到合格螺纹。

2.2G32 G82螺纹切削指令运用2.1.1螺纹指令G32【格式】G32X(U) Z(W) R E P F【说明】（1） X、Z：为绝对编程时，有效螺纹终点在工件坐标系中的坐标值。

（2） U、W：为增量编程时，有效螺纹终点相对于螺纹切削起点的坐标增量。

（3） F：螺纹导程，即主轴每转一圈，刀具相对于工件的进给值。

（4） R、E：螺纹切削的退尾量，R表示Z向退尾量；E为X向退尾量，R、E在绝对或增量编程时都是以增量方式指定，R、E前面的符号为正表示沿Z、X正向回退，根据螺纹标准，R一般取2倍的螺距，E去螺纹的牙型高。

（5） P：主轴基准脉冲处距离螺纹切削起始点的主轴转角。

（6）使用G32指令能加工圆柱螺纹、锥螺纹和端面螺纹。

2.1.2螺纹指令G82【格式】G82X(U) Z(W) R E C P F【说明】（1） X、Z：绝对编程时，为螺纹终点C在工件坐标系下的坐标。

（2） U、W：增量编程时，为螺纹终点C相对于循环起点A的坐标增量。

（3） R、E：螺纹车削的退尾量，R、E均为向量，R为Z向回退量，E为X 向回退量。

R、E可以省略，表示不用回退功能。

（4） C：螺纹线数，为0或1时车削单线螺纹。

（5） P：单线螺纹车削时，为主轴基准脉冲处距离车削起始点的主轴转角（缺省值为0）；多线螺纹车削时，为相邻螺纹线的车削起始点之间对应的主轴转角。

（6） F：螺纹导程。

第三章轴类零件（螺纹轴）的加工工艺分析3.1 零件工艺图分析轴类零件图如图a所示，毛坯为，材料：#45棒材ø50×85mm。

图3.1（1）零件结构分析如上零件图有圆柱面、圆锥面、圆弧、槽、螺纹、内孔等构成，其中有些尺寸标注精度要求较高。

加工时因注意尺寸偏差，标注要求轮廓清晰完整，毛坯材料为45号钢，毛坯尺寸为ø50mmX85mm。

（2）零件技术要求分析零件的技术要求一般包括各加工表面的加工精度和表面质量，热处理要求，动平衡、去磁等其它技术要求。

切削加工对零件结构工艺性总的要求是使零件安装、加工和测量方便，提高切削效率，减少加工量和易于保证加工质量。

（3）加工难点及处理方案分析上图可知，此零件对平面、粗糙度要求较高。

为提高零件加工尺寸精度，应对图上所给出几个要求较高的地方编程时采用中间值，轮廓线上有圆弧，因此在加工时应该进行刀具半径补偿，以保证轮廓线的准确性。

各个外轮廓表面的粗糙度可采用粗加工然后精加工方案。

以保证尺寸、形状、精度和表面粗糙度。

3.1.2 确定工件的定位与装夹工件的装夹包含两方面内容：一是定位，使工件在机床上相对于刀具占有正确的加工位置，保证加工的精度。

二是夹紧，将定位后的工件固定，使工件定位基准面与夹具上的定位元件的定位表面保持接触，在加工过程中不发生位置变化，保证工件的定位效果。

1工件的装夹方法（1）找正装夹法：找正装夹法是按工件的有关表面或专门划出的线痕作为找正依据，用划针或千分表，逐个地找正工件相对于刀具及机床的位置，然后把工件夹紧。

这种安装方法简单，不需专门设备，但精度不高，生产率低，多用于单件小批量生产。

（2）夹具装夹法：夹具装夹法是靠工件的定位基准面与夹具上定位元件的定位表面相接触，实现工件的迅速定位，并使其夹紧。

这种方法可使同一批工件在夹具中占据一致的加工位置，保证同一批工件的精度稳定，容易获得较高的加工精度和生产率，广泛用于中批以上的生产类型。

2定位中的几种情况（1）完全定位。

工件的留个自由度全部被限制的定位，称为完全定位。

（2）不完全定位。

根据工件的加工要求，并不需要限制工件的全部自由度，这要的定位，称为不完全定位。

（3）欠定位。

根据工件的加工要求，应该限制的自由度没有完全被限制的定位，称为欠定位。

（4）过定位。

同一个自由度被几个支承点重复限制的情况，称为过定位。

3.1.3 切削加工顺序的安排（1）先粗后精先安排粗加工，中间安排半精加工，最后安排修整和精加工。

（2）先主后次先安排零件和工作表面等主要表面的加工，后安排如，紧固螺纹孔等表面加工。

由于次要加工工作量小，又长与主要表面有位置精度要求，所以一般要放在主要表面的半精加工之后，精加工之前进行。

（3）先面后孔对于箱体、支架、连杆、底座等零件，先加工用作定位的平面和孔的端面，然后在加工孔。

这样可以使工件定位夹紧稳定可靠，及于保证孔与平面的位置精度，减小刀具的磨损，同时也给孔加工带来方便。

（4）基面先行用作精基准的表面，首先要加工出来。

所以，第一道工序一般是进行定位面的粗加工和半精加工（有时包括精加工），然后在以精基准面定位加工其他表面。

例如，轴类零件顶尖孔的加工。

综上所诉：此零件的的加工顺序如下：1.先进行左端部分的加工，左端部分先采用G71加工外圆轮廓。

(1)加工左端外圆轮廓仿真加工如下。

图3.22再进行右端部分的加工，右端部分先采用G71加工外圆轮廓。

（1）加工右端外圆轮廓仿真加工如下。

图 3.23切槽和螺纹的仿真加工如下。

（1）采用G81切槽G82切螺纹。

图3.33.4 切削用量的确定确定切削用量的因素有：生产率、加工质量（主要是表面粗糙度）、刀具耐用度、机床功率、切削引起的工艺系统的系统弹性变形和振动等。