分层切削法车削梯形螺纹在数控车床中的应用

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1、分层切削法车削梯形螺纹在数控车床中的应用[摘要]本文对梯形螺纹加工时，采用分层切削法进刀的优越性进行了详细的分析，并就数控车床中应用分层切削法车削梯形螺纹时，编程指令的应用和宏程序编程方法进行了详细的阐述。　　[关键词]扎刀分层切削法三面切削宏程序　　　　前言　　梯形螺纹的螺距大、切入深，粗车中容易出现扎刀现象，而且，因切削力大、切削热高、刀具散热条件差，限制了切削速度，加工效率也不高。因此，梯形螺纹的粗加工是车削加工中一个较难的课题。　　分层切削法能有效的解决传统加工方法存在的不足，避免了因排屑不畅引起的扎刀现象和提高了加

2、工功效；但在数控车床中应用分层切削法，编程繁琐、易出错。本人通过在实践中不断尝试和探索，使用宏指令编程，实现了在数控车床中实施分层切削法车削梯形螺纹。现将其方法阐述如下，以求得大家的指正与共识。　　一、梯形螺纹传统的粗加工方法　　1.1切直槽法　　此方法粗车时先用矩形螺纹车刀采用直进法车出螺旋直槽，然后用梯形螺纹精车刀车两侧。如图2.1所示。　　此方法在切螺旋直槽时，所用的刀具类似于切槽刀，而切槽刀本身就存在刀头强度差、排屑困难的缺陷；而且，由于在螺纹加工中螺纹升角的存在，螺纹旋向一侧的刃磨后角应等于工作后角加上螺纹升角（Ψ

3、）。即α。=（3˚～5˚）+Ψ这样一来，刀头强度就更差了，在加工中极易出现扎刀现象，导致刀头折短、工件弯曲变形甚至报废。要避免扎刀，只能减小吃刀深度，这样一来，进刀次数增多，而且，切完直槽后还要用梯形螺纹或蜗杆精车刀去除两侧余量，所以，加工效率很低。　　图1.1切直槽法　　1.2左右切削法　　此方法在横向进刀时，同时进行左右少量进刀（又称赶刀），以避免三个切削刃同时参与切削，如图1.2.1a所示。　　此方法加工时，既有横向进刀又有纵向赶刀，车刀对牙侧必须重复切削，切削面积较大（如图1.2.2b所示），因而

4、，加工中切削力较大、切削热高、排屑困难。加工时对纵向赶刀量不好控制，赶刀量太大，切削面积更大，会因切削力过大而扎刀；赶刀量太小，容易造成三面切削，此时切削面积最大（如图1.2.3c所示），而且排屑困难，更加容易扎刀。此方法对操的素质有较高的要求。　　1.3分层切削法　　分层切削法是将加工余量均匀的分为若干层，加工完第一刀后，向左或向右赶刀，先将第一层的余量全部去除后，再用相同方法去除第二层余量，如此由外至内逐层去除余量。（如图1.3.1所示）　　图1.3.1分层切削法　　1.3.1加工原理　　从进刀方法看，分层切削法在整个切

5、削过程中，除每一层的第一刀是三面切削外，其余各刀都避免了三面切削。也就是说，每一层的第一刀的切削力是最大的，而且每一层的切削深度是相同的，那么，只要第一层的第一刀不扎刀，后面的加工就不可能再扎刀了。由此可见，此方法能最大限度地避免三面切削，减小刀具的切削面积从而减小切削力。在加工时只需根据机床、工件和刀具的刚性，合理选择切削参数，就可以完全避免扎刀现象的发生了。　　1.3.2关键技术　　图1.3.2进层切削让刀量　　分层切削法加工中，当上一层切削完进入下一层第一刀切削时，如果采用直进法，刀具对上层切出的牙侧会重复切削，切削面

6、积增大，切削力增加，容易造成扎刀；同时螺纹中径减小，会造成工件报废。因此，在进层切削时刀具必须在轴向有一定的让刀量；同理，每层切削的最后一刀也需要让刀。这也是分层切削法的关键所在。　　如图1.3.2所示，从第一层进刀至第二层时，刀尖需从A点进至B点，轴向让刀量Z=每层切削深度×tan（牙型半角）　　加工梯形螺纹时，牙型角α=30˚，若每层切削深度ap=0.5mm　　则：Z=0.5×tan15˚=0.134mm　　二、数控车床分层切削梯形螺纹　　2.1数控车床常用的螺纹加工指令　　在数控车床中，加工指令的加

7、工轨迹是系统预设好具有一定规律的，不能人为的改变；因而，在数控车床中要采用分层切削法是具有一定的难度的。　　数控车常用的螺纹加工指令有G32、G92和G76三种，其中单一螺纹加工指令G32和单一螺纹固定循环指令G92都是采用的直进法，在加工梯形螺纹时刀具一定会形成三面切削，而造成扎刀；复合螺纹循环指令G76采用的是斜进法，可以有效的避免三面切削，但是其参与加工的一侧刀刃在加工中的切削面积很大，因此，也无法避免因切削力过大而造成的扎刀。　　如果要使用G32和G92指令进行分层切削的程序编写，因为每车一刀，刀具必须进行一次轴向偏

8、移加宽螺旋槽，所以每加工一刀后，必须将螺纹切削的起始点或循环起点从新设定。这样，加工程序就会变得非常繁琐，程序编写复杂、易出错。而G76指令应用于分层切削时，需要按所分的加工层数，使用若干次G76指令，而且，每执行完一次后，需要使用G92指令对螺旋槽进行加宽后，才能进行下一层的加工，编程也