梯形螺纹与宏程序加工详解

摘要：梯形螺纹在数控车床上加工，除了对操作要求严格以外，还要有一个合理准确的数控加工程序来保证加工过程有序而顺利的完成。文章通过对Tr40×7的梯形螺纹进行数控车削，采用左右进刀、分层切削的加工方式，有效的避免了梯形螺纹在切削过程中出现的“崩刀”现象，同时利用宏程序简化编程。

关键词：梯形螺纹；宏程序；数控车削；数控车床螺纹加工

中图分类号：TG519　文献标识码：A　文章编号：1009-2374(2011)12-0055-02

在数控车床的生产实习中，梯形螺纹的加工是具有一定难度的实习课题。梯形螺纹也是螺纹的一种，牙型为等腰梯形，标准梯形螺纹的牙型角为300，内螺纹和外螺纹在配合时以螺旋面贴紧，牙根强度比较高，对中性也好，传动功率大，传动平稳，梯形螺纹是最常用的传动螺纹。

通过几年在数控车床实习教学中不断的探索和总结，对于梯形螺纹的车削也有了一定的认知，下面以加工梯形螺纹Tr40×7-7e为例，介绍如何在FANUC 0iMade TD系统的数控车床上车削梯形螺纹，工件材料选用45钢。

一、梯形螺纹代号及尺寸计算

(一)梯形螺纹代号

我国的标准规定300的梯形螺纹代号用“Tr”来表示，标注格式为：公称直径×导程(P螺距)旋向一公差代号一旋合长度代号，右旋螺纹不注旋向，左旋注“LH”。Tr40×7-7e表示公称直径为40mm，螺距是7mm，中经和顶径的公差代号为7e，右旋，中等旋合长度(不必注出)的单线梯形螺纹。

(二)尺寸计算

根据零件图1-1中螺纹标注尺寸可知：螺纹公称直径d＝40mm，螺距为7mm，通过查参考文献[1]附表2可得：

螺纹中经d2＝37mm；螺纹小径d2=32mm；

牙顶间隙aC：螺距P=6～12时，ac均取0.5mm；

螺纹牙高h1:h1=0.5P+ac=0.5×7+0.5 4mm；

螺纹牙顶宽f:f=0.366P=0.366×7=2.562mm；

螺纹牙槽底宽w:w=0.366P-0.536ac

=0.366×7 0.536×0.5

=2.294mm。

通过查参考文献[2]表9-2、表9-3、表9-5确定偏差值：

螺纹大经d:φ400-0.425螺纹小径d3：φ320-0.569

螺纹中经d2：φ37-0.125-0.425牙型角α：30°±10’

二、刀具的正确选择

在数控车床加工中，选择什么样的刀具、如何用好刀具也是影响梯形螺纹加工质量好坏的主要因素之一。所以选用的刀具在车削加工中应有以下要求：

1、刀具材料选用硬质合金刀具，硬质合金在高温时，冲击强度比较高，因而不易崩刀。

2、由于梯形螺纹自身的结构特点，在高速切削时，刀具由左右两刃同时进行，切削力加大，会产生振动，并且前刀面是平行的，切屑的形状呈带状流出，操作的安全性得不到保证，因此，在车削梯形螺纹粗车时应避免直进刀，采用左右进刀的方式加工。

3、刀具几何尺寸的确定要便于梯形螺纹的粗、精加工。由于采用左右进刀的切削方式，并且刀头宽度要小于牙槽底宽度，根据牙槽底的宽度2.294mm，刀头宽度选择2mm，螺纹牙型高度又为4mm，因此要留有一定的精加工余量，来保证进刀深度。

4、安装螺纹车刀时，刀具的刀位点应对准工件中心，不能偏高或偏低，否则会造成牙型角加工误差增大，甚至还会发生“扎刀”现象。

5、梯形螺纹车刀的实际工作角度还受螺纹升角的影响。一般情况下，梯形螺纹的螺纹升角都比较大，因此，在进刀方向的刀具后角B要比螺纹升角大30°～50°，同时为了便于顺利的切削和排屑，刀具刀头宽度要根据螺纹牙槽底宽度来确定。

三、合理利用宏程序编程

(一)与传统的编程方法相比，宏程序编程的优点

1、简化编程，缩短编程时间，提高编程效率。本例采用螺纹切削固定循环指令692和宏程序配合使用，大大缩短程序，程序易于编写和输入，减少了不少操作的时间。

2、宏程序具有安全性、稳定性和可靠性。宏程序可使用变量，可用变量执行相应操作；实际变量值又可由宏程序指令赋给变量。

3、正确使用宏程序，加工首件的合格率大大提高。宏程序的应用是提高数控系统使用性能的有效途径。

4、使用宏程序编程更加灵活、方便。宏程序的最大特点就是可以对变量进行运算，使程序更加灵活、方便，并具有通用性和智能性。

(二)螺纹加工循环指令G92及使用注意事项

G92指令属于单一型固定循环指令，一个循环切削可以使刀具产生4个动作，即“切入一车削螺纹一退刀一返回”。因此使用循环指令也可以简化编程。

G92指令的编程格式为：692x(u)z(w)RF；

其中：x(u) z(w)：表示切削终点的绝对(相对)坐标值；

F：表示螺纹导程(单线螺纹时导程=螺距)；

R：表示螺纹终点半径与起点半径的差值，切削圆柱螺纹时R=0，可以省略。

因此，Tr40×7的螺纹切削指令，用绝对坐标值编程格式为：

G92　X　Z　F；

1、使用G92指令的注意事项：

(1)使用循环切削指令，刀具必须先定位至循环起点A，再执行G92指令进行循环切削；

(2)完成一个循环切削后，刀具仍返回到循环起点A。所有循环切削结束，必须再用快速定位指令程序段结束，否则系统会继续执行循环命令。

(3)692循环切削指令为模态功能指令。

2、赋予变量值：变量名：#1；变量作用：螺纹大径；初始值：φ40mm。

3、梯形螺纹加工程序。

00001；　(程序号)

M03 S400；　(主轴正转，转速是400mm/min)

T0101；　(调用1号螺纹车刀)

M08；　(冷却液打开)

#1=40；　(公称直径赋值)

N10 G00 X45 z6； (快速定位至循环起点)

G92 x[#1]Z-30 F7；　(螺纹切削第一刀)

G00 z5.4；　(z轴方向定位，每次借730/294mm的移动量)

692 x[#1]Z-30 F7；　(切削螺纹左侧)

#1=#1 0.1；　(x轴方向刀具进刀深度)

IF[#1GE32]GOTO 10；(x轴方向螺纹加31,总深度判断)

G00 X100 Z100；　(快速退刀)

M30；　(程序结束)

四、结论

通过对梯形螺纹尺寸计算、刀具选择、工艺参数的确定、宏程序编程和实际加工证明，以上梯形螺纹的加工方法是切实可行的，且获得的加工效果比较理想。因此要想在数控车床上加工出合格的梯形螺纹必须做到以下几点：

1、对梯形螺纹加工指令合理利用和选择。

2、正确进行螺纹尺寸计算和工艺参数的选择。

3、正确的利用加工工具进行数控车削。

4、操作过程要规范、认真，尽量避免粗大误差。