在普通車床的生產實習過程中,加工梯形螺紋課題是最基本的實習課題,但在數控車床實習過程中,常常由于加工工藝方面的原因,卻很少進行梯形螺紋的加工練習,甚至有人提出在數控車床上不能加工梯形螺紋,顯然這種提法是錯誤的。其實,只要工藝分析合理,使用的加工指令得當,完全可以在數控車床上加工出合格的梯形螺紋。
一、梯形螺紋加工的工藝分析
1.梯形螺紋的尺寸計算
梯形螺紋的代號 梯形螺紋的代號用字母“Tr”及公稱直徑×螺距表示,單位均為mm。左旋螺紋需在尺寸規格之后加注“LH”,右旋則不用標注。例如Tr36×6,Tr44×8LH等。
國標規定,公制梯形螺紋的牙型角為30°。
2.梯形螺紋在數控車床上的加工方法
直進法螺紋車刀X向間歇進給至牙深處。采用此種方法加工梯形螺紋時,螺紋車刀的三面都參加切削,導致加工排屑困難,切削力和切削熱增加,刀尖磨損嚴重。當進刀量過大時,還可能產生“扎刀”和“爆刀”現象。這種方法數控車床可采用指令G92來實現,但是很顯然,這種方法是不可取的。
斜進法螺紋車刀沿牙型角方向斜向間歇進給至牙深處。采用此種方法加工梯形螺紋時,螺紋車刀始終只有一個側刃參加切削,從而使排屑比較順利,刀尖的受力和受熱情況有所改善,在車削中不易引起“扎刀”現象。該方法在數控車床上可采用G76指令來實現。交錯切削法螺紋車刀沿牙型角方向交錯間隙進給至牙深。該方法類同于斜進法,也可在數控車床上采用G76指令來實現。
切槽刀粗切槽法該方法先用切槽刀粗切出螺紋槽,再用梯形螺紋車刀加工螺紋兩側面。這種方法的編程與加工在數控車床上較難實現。
3.梯形螺紋測量
梯形螺紋的測量分綜合測量、三針測量、和單針測量三種。綜合測量用螺紋規測量,計算如下:
M=d2+4.864dD-1.866P (dD表示測量用量針的直徑,P表示螺距。)
A=(M+d0)/2(此處d0表示工件實際測量外徑)
二、梯形螺紋編程實例
例:試用G76指令編寫加工程序。
計算梯形螺紋尺寸并查表確定其公差
大徑d=360–0.375;
中徑d2=d-0.5P=36-3=33,查表確定其公差,故d2=33–0.118 –0.453
牙高h3=0.5P+ ac=3.5;
小徑d3=d-2 h3=29,查表確定其公差,故d3=290–0.537;
牙頂寬f=0.366P=2.196
牙底寬W=0.366P-0.536ac=2.196-0.268=1.928
用3.1mm的測量棒測量中徑,則其測量尺寸M=d2+4.864dD-1.866P=32.88,根據中徑公差確定其公差,則M=32.88–0.118 –0.453
2.編寫數控程序
O0308;
G98 ;
T0202;
M03 S400;
G00 X37.0 Z3.0;
G76 P020530 Q50 R0.08;(設定精加工兩次,精加工余量為0.16mm,倒角量等于0.5倍螺距,牙型角為30°,最小切深為0.05mm。)
G76 X28.75 Z-40.0 P3500 Q600 F6.0;(設定螺紋高為3.5mm,第一刀切深為0.6mm。)
G00X150.0
M05;
M30
以上程序在螺紋切削過程中采用沿牙型角方向斜向進刀的方式,在FANUC-0i系統中,有時還可采用交錯螺紋切削方式,G76編程如下所示:
G76 X28.75 Z-40.0 K3500 D600 F6.0 A30.0 P2;
K:螺紋牙型高度。
D:第一次進給的背吃刀量。
A:牙型角度。
P2:采用交錯螺紋切削
3.計算Z向刀具偏置值
在梯形螺紋的實際加工中,由于刀尖寬度并不等于槽底寬,因此通過一次G76循環切削無法正確控制螺紋中徑等各項尺寸。為此可采用刀具Z向偏置后再次進行G76循環加工來解決以上問題,為了提高加工效率,最好只進行一次偏置加工,因此必須精確計算Z向的偏置量,Z向偏置量的計算方法,計算如下:
設M實測- M理論=2AO1=δ,則AO1=δ/2
四邊形O1O2CE為平行四邊形,則ΔAO1O2≌ΔBCE,AO2=EB。ΔCEF為等腰三角形,則EF=2EB=2AO2。
AO2=AO1×tan(∠AO1O2)=tan15°×δ/2
Z向偏置量EF=2AO2=δ×tan15°=0.268δ
實際加工時,在一次循環結束后,用三針測量實測M值,計算出刀具Z向偏置量,然后在刀長補償或磨耗存貯器中設置Z向刀偏量,再次用G76循環加工就能一次性精確控制中徑等螺紋參數值。
三、結論
通過以上的實例分析我們可以得出結論,要想在數控機床上方便地加工出梯形螺紋,關鍵是做好如下幾點:
1.合理選擇梯形螺紋的加工指令,通常選G76指令。
2.準確設定G76指令的參數值,這些值通常通過對梯形螺紋的分析計算獲得。
3.根據初步測量得出的中徑值,精確計算出Z向刀具偏置值,從而準確控制梯形螺紋的中徑值。
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