浅析梯形螺纹的切削加工

材料切除率的提高而急剧增加，导致螺纹精度下降，刀具损坏。在比赛中，内螺纹和外螺纹都是比较常见的，一般加工难度较小，主要注意螺纹牙底的计算即可。

梯形螺纹相比普通螺纹长度较长、螺距更大、切削深度更深、切削力更大，而且精度要求更高，加工难度大。梯形螺纹示意图如图1所示。

数控车床螺纹切削加工方法一般有：直进法、斜进法、交错切削法、切槽粗切法[2]。

（1）直进法。指车床切削时，Z向作直线运动不改变，X向分次进给一个切削深度。特点是方便快捷、效率高，通常螺距较小的普通螺纹均可使用。但由于车刀两刃同时切削，且排屑不畅、受力大，故车刀易磨损，切屑会划伤螺纹表面；

（2）斜進法。指Z向进给的同时X向也有联动，形成一条斜线的进刀方式。此时螺纹车刀始终只有一个切削刃参与切削，排屑较顺利，受力和发热都比直进法小。但螺纹深度较深、螺距较大时，容易产生扎刀现象；

（3）交错切削法。螺纹车刀分别沿着与左、右牙型一侧平行的方向交错进刀，直至牙底。非常适合大螺纹螺纹切削，但编程较为复杂；

（4）切槽粗切法。先用小于螺纹车刀刀头宽度的切槽刀粗切出一个槽，再用螺纹车刀进行螺纹加工。大螺距螺纹经常用到，但操作和编程极为繁琐。

2 梯形螺纹切削加工要点

在Fanuc系统中，加工螺纹一般有三个指令：G32、G76、G92。G32、G92同为直进法，区别在于G92比G32在编程更加简洁方便、效率更高。G76则为斜进法，编程较容易、程序较短，但走刀次数多、加工时间长。因此以上方法都不适合梯形螺纹加工。根据笔者近年来从事数控加工教学及深入企业考察学习的经验，运用日本Fanuc数控系统的B类宏程序（见附录），通过参数化编程实现梯形螺纹加工，无论从加工速度、质量、编程简洁度上都具有无法比拟的优越性。

2.1 切削力的减小

为了减小切削力，首先将梯形螺纹的整个牙型深度划分为若干等深距离，切削时每次仅车进一个距离，目的在于减少螺纹车刀切削刃与工件的接触面积。方法采用分层切削，如图2所示，首先将梯形螺纹车刀定位在牙型某侧，车削方式为X向和Z向同时进给，将用网格线框表示的金属层车掉；切削到另一侧后重新定位，采用相同加工方法，沿着Z向的反方向回切削，将第二层金属层车掉，依次类推，直至完成。上述方法还避免了扎刀现象。

2.2 左右移动切削的实现

运用数控车床能够精准定位的特性，在编程时除了X向进刀以外，还需控制螺纹车刀左右移动，使梯形螺纹切削时不会出现三条切削刃同时切削的行为，既减小了切削力，也使切削温度大为降低，极大改善了切削稳定性。

2.3 切削参数的计算

如图3所示，牙顶槽宽、牙底槽宽、牙型高都可根据梯形螺纹相关数据进行计算，同时需注意梯形螺纹车刀刀头需实际测量，以保证加工精度。每层切削次数决定了移动量，而移动量是动态变化的，即随着切削的进行越来越小。经过分析，将每层切削深度与牙型半角的比值作为移动量是较为适合的。

3 梯形螺纹车刀的角度处理

由于数控技能大赛时间紧、任务重，因此需提前准备专门刀具。角度正确合理的刀具对加工精度及加工速度至关重要。

3.1 车刀两侧刀刃前角校正

梯形螺纹螺距相对较大，由于切削平面发生了变化，基面也随之发生变化。背螺旋线一侧的刀刃前角为负值，对加工极为不利。在刃磨螺纹车刀纵向前角时，可在前刀面上同时磨出一个螺纹升角，将该侧负前角校正为零值，从而大大改善切削效果[3-5]。

3.2 车刀刀尖角修正

虽然梯形螺纹牙型角的形成更多是由牙型半角参数引导的，与螺纹车刀前角和刀尖角没有直接关系，但在比赛前，梯形螺纹车刀的刀尖角一般稍小于牙型角，以提高刀尖强度和螺纹表面质量。

传统切削加工和本文提出的切削加工效果分别如图4（a）和（b）所示，后者明显效果更好。

4 结束语

通过参数化编程，梯形螺纹加工在保证质量的同时提高了效率。数控技能体现的是数字与机床的融合，体现的是硬件和软件的融合，体现的是工业与信息化的融合，加工技术需要面对新形势、新要求而不断进步。

参考文献

李慧民. 数控车床多种螺纹加工技巧[J]. 科技创新导报， 2011（3）：120.

颜科红， 殷蕾. 基于FANUC 0i数控系统梯形螺纹车削应用研究[J]. 机械工程师， 2010（11）：101-102.

邓子林， 黄竞业. 基于宏程序的数控车梯形螺纹参数化加工应用研究[J]. 机床与液压， 2011， 39（24）：43-45.

尚善敏. 斜向进给分层车削梯形螺纹的数控程序[J]. 金属加工：冷加工， 2008（4）：66-67.

丁峰. 数控车削梯形螺纹方法探讨[J]. 精密制造与自动化， 2009（2）：61-62.

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