数控车床外螺纹车削加工工艺常见问题及解决办法

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热度0票  浏览170次 时间：2020年10月14日 13:14

　　文/姚忠伟，云南红河技师学院

　　文章摘要：数控机床加工工艺的科学运用，能够全面提升加工机械螺纹类零件的整体质量以及效率，因此如今已经被各零件加工企业广泛应用，进而充分提升机械螺纹类零件的精确度。随着我国计算机信息化技术水平的不断提升，数控机床加工工艺也必将具有更良好的发展前景。

　　关键词：数控车床；螺纹车削；加工

　　在机械加工中，螺纹加工常见采用车床车削方法进行，螺纹车削是指螺纹加工过程，具体是指工件旋转一转，车刀沿工件轴线移动一个导程，刀刃的运动轨迹就形成了工件的螺纹表面的螺纹加工过程。在数控车床螺纹车削加工中，想要使螺纹车削加工品质和质量得到保证，就必须要针对螺纹车削加工中存在的问题展开分析研究，制定针对性的解决处理策略，本文就此展开了研究分析。

　　1 数控车床螺纹车削加工工艺常见问题及解决办法1.1 引入距离和超越距离的设置

　　螺纹加工方法非常多，当前较为常用的加工方法为车削加工，不管车削何种类型螺纹，都必须要确保车床主轴与刀具间维持严格运动关系，主轴每旋转一圈，刀具需要均匀移动一定的距离。工件以及车刀的移动必须要通过主轴带动实现，使工件与刀具的运动关系得到保证。在螺纹切削加工起始以及结束等阶段，伺服系统往往会具有一定的滞后性特点，螺纹导程规则性无法得到保证，在起刀阶段存在有加速过程，在停刀阶段存在有减速过程。为了使这两个阶段螺纹尺寸精确性得到保证，车削螺纹需要在两端设置引入距离和超越距离，螺纹加工中的实际走刀长度需要略长于实际所需要加工的螺纹长度，一般超过螺距 2～5mm 即可，超越距离长度取引入距离长度的 1/4 即可，如果螺纹精度高或者螺距大，那么在加工取值方面，必须要确保超越距离长度与引入距离长度选择合理性，避免刀具在加速进刀或者减速退刀时出现损坏等情况，导致所加工的螺纹不合格。

　　1.2 加工螺纹主轴转速的合理性

　　数控车床螺纹加工过程中，主轴转速存在有较多的影响因素：

　　第一，在螺纹加工程序中段指令中的螺距值参数主要是通过进给量方式确定加工的进给速度，如果机床主轴转速选择缺乏合理性，如转速过高，那么以此所得出的进给速度将会远远超过正常进给速度值；第二，在位移前后，刀具会受到伺服驱动系统升降频率等因素影响，同时数控装置本身的插补运算速度也会造成一定的约束，导致升降频特性无法满足实际加工需要，进给运动容易有超前或者滞后等情况出现，螺牙螺距加工无法满足要求；第三，车削螺纹功能的实现必须要依靠主轴同步运行，只有具备主轴脉冲发生器，才能够实现螺纹的车削。如果主轴转速设置过大，那么编码器在发出定位脉冲后非常容易有过冲情况出现，进而造成螺纹乱扣等情况。

　　1.3 螺纹大小径计算

　　数控机床螺纹加工过程中，必须要确定螺纹的各项参数，如螺纹小径、中径以及大径。中径指的是螺纹检测标准，螺纹加工主要是根据螺纹的小径和大径确定，大径与小径的计算与实际加工存在一定偏差，较高切削速度下，螺杆受到挤压造成螺纹大径尺寸膨胀，因此，车削加工前必须要将外圆直径控制在螺纹大径以内，同时按照相关经验，需要小于加工尺寸的 0.1～0.3mm。在螺纹小径计算方面，按照螺纹公称直径减去 1.3 倍螺距方式计算。如在加工 M12 螺纹时，螺纹公称直径为Φ12，在具体加工过程中，大径选择Φ11.8。

　　在小径计算方面，实际加工小径的尺寸同样会小于理论尺寸值，按照这一尺寸偏差进行加工，能够确保所加工的螺纹满足实际要求。

　　1.4 走刀次数和背吃刀量

　　如果走刀次数仅 1～2 次，那么对螺纹刀头会有非常大磨损，容易有崩刀等情况出现，所车削的螺纹质量很难得到保证，无法正常使用，螺旋精度与标准精度会出现较大偏差，必须要分多次走刀。

　　走刀次数的确定需要结合背吃刀量分析考虑，在螺纹切削用量选择方面需要与工件材料螺距以及加工位置等因素结合分析考虑。之前几次的进给量可稍大，之后逐渐减少每次切削用量。选择较低的切削速度，粗车首次切深控制在 0.4mm 左右，后续采用恒定切削面积，留有 0.1mm 余量，精车切深控制在 0.05～0.1mm，总切深为螺距的 1.3 倍。

　　1.5 车刀选择

　　在螺纹车刀选择方面，需要综合考虑刀具材料、几何角度以及形状等因素分析考虑，选用手磨成型刀或机夹刀，手磨刀要注意计算主后角大于螺纹的牙型升角；机夹刀刀片的选用时应尽量采用同一螺纹加工刀片，当使用大螺距刀片加工小螺距螺纹时应注意刀尖圆弧不能过大。

　　1.6 刀具的装刀和工件装夹

　　螺纹刀的安装螺纹刀尖牙型角水平安装角度应与主轴垂直并且需要将刀尖控制与工件回转中心保持一致，不宜过高或过低，如果刀具刀尖过高，那么切削一定深度后，车刀的后刀面可能与工件干涉，摩擦力增大，导致切削阻力增大，甚至有工件弯曲以及啃刀等情况出现；如果刀尖过低，切屑与工件挤压增大了切屑排除难度，车刀径向力指向工件中心，横进丝杆与螺母之间存在较大间隙，吃刀深度会自动加深，导致工件被抬起，有啃刀等情况出现。针对这种情况，需要及时对车刀高度进行调整，维持刀尖与工件轴线高度一致。在半精车和粗车时，需要将刀尖位置控制在工件中心以上 1%工件加工直径即可。另外，要对工件装夹有足够重视度，如果装夹牢固性不足，工件的刚性无法承受车削过程中所产生的车削力，导致车刀与工件中心高度发生改变，切削深度有明显增大，出现啃刀等情况，在这一过程中，需要保证工件装夹牢固，利用中心架、顶尖等，使工件刚性得到保证。

　　2 结束语

　　数控车床螺纹车削的加工工艺在实际应用中还存在有一定的问题和不足，对加工精度和加工质量有严重影响，在具体加工过程中，必须要结合实际情况分析考虑，针对存在的问题给出相应解决措施，通过引入距离和超越距离设置、主轴转速控制、螺纹大小计算以及刀具选择等方式，提高数控车床螺纹车削加工工艺应用有效性，使加工中的各类问题得到有效解决，提高加工精度，保证加工质量和品质，更好的满足螺纹车削加工需要。

　　【参考文献】

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　　[2]丁宇.数控车床加工螺纹常见故障及解决方法[J].现代制造技术与装备.2017(02).

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