使用数控车床加工多头螺纹的方法

【摘 要】分析螺纹零件的基本特征，讲解数控车床加工多头螺纹的一般方法和步骤。

【关键词】数控车床 多头螺纹 加工方法

【中图分类号】G【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2014）08B-0118-02

螺纹加工是中职学校学生在数控车床实操中的必学内容，大多数学生对螺纹加工觉得难以掌握，特别对加工多头螺纹，感到难度很大。为了帮助学生掌握多头螺纹的加工方法，下面以数控车床加工多头螺纹的方法，分析螺纹零件特性，讲解多头螺纹的加工方法和步骤。

一、螺纹的基本特性

螺纹连接在各行各业应用很普遍。其作用一是作为物体之间的固定连接，例如汽车上轮毂的紧固螺钉；二是用于传递动力，同时改变运动的形式（如旋转运动改变为直线运动），例如数控车床的水平调整使用的垫脚千斤顶。按照螺纹剖面形状的不同，主要分为三角螺纹、梯形螺纹、锯齿螺纹和矩形螺纹四种。在实际中，根据用途不同选用四种中的一种，例如固定连接固定时选用三角螺纹；传递动力及改变运动形式时选用梯形或矩形螺纹；锯齿螺纹一般用在特定的场合，如用在单向传力的场合。

二、普通车床加工多头螺纹的难点

若采用普通车床对下面零件进行多头螺纹加工（如图1所示），会存在以下的加工难点。

图1 多头螺纹加工图

1.当第一条螺纹车成之后，需要手动进给小刀架前移一个螺距，并使用百分表或量块进行精确测量，使刀尖沿轴向精确移动一个螺距，然后再进行下一条螺纹的加工，这样一个螺纹一个螺纹地加工。

2.有些年代比较久远的车床，由于车床运转误差使得齿轮啮合相位容易产生偏移，这样在加工中还需要不断地打开挂轮箱，来调整齿轮啮合相位。

3.由于受普通车床从卡盘到刀架之间传动链误差的影响，多头螺纹的导程和螺距难以达到很高的精度。

4.加工过程中，当刀具磨损甚至出现打刀时，需要进行换刀。刀具重新定位时必须准确，否则螺纹会发生乱牙。

这4个难点决定了在普通车床上进行多头螺纹加工的难度，它要求操作者具备高技能水平，这就局限了操作者的人群数量。数控车床没有以上难点，一般的技术工人可以学会和掌握数控车床加工多头螺纹零件的方法。另外，数控车床在螺纹加工的生产中不但能极大地提高生产效率，减轻劳动强度，而且加工精度较高。

三、数控车床加工多头螺纹的常用方法

使用数控车床加工多头螺纹，加工的质量和效率均能较好地得到保证。数控车床加工螺纹一般有两种加工方法。

（一）G92直进切削方法

格式：G92 X Z F 。

用于加工单行程螺纹，程序复杂，每次切削深度一般由编程人员给出。

（二）G76斜进切削方法

格式：G76 P（m）（a） Q（dmin）

R（d） ；

G76 X（U） Z（W） R（i） P（k）

Q（d） F（I）。

它克服了指令G92的缺点，可以将工件从坯料到成品螺纹一次性加工完成，切削深度由控制系统来计算给出，程序简单，可节省编程时间。

G76 与G92相比，前者较优，所以通常学生在加工编程中，用G76比较多。

四、多头螺纹加工的工艺实例分析

现以广州数控系统的GSK 980 TA车床，加工以上图1的螺纹M 28×3/2-5 g 6 g为例，讲解多头螺纹的数控车床加工过程。

工件要求：螺纹长度为28 mm，倒角为2×45°，螺牙表面粗糙度为Ra 3.2。采用的材料为45#圆钢坯料。

（一）计算多头螺纹的各项尺寸

通过对以上图1分析，螺纹M 28× 3/2的已知参数：螺纹的公称直径d=28 mm，导程为L=3 mm，螺距P=1.5 mm，头数n=2 mm。

根据公式可计算，螺纹小径 d1=d-1.0825 p=28-1.0825×1.5=26.376 mm，螺纹中径d2=d-0.649 p=28-0.649×1.5=27.026 mm。根据公差带，由《机械手册》查表得尺寸上偏差为-0.032，下偏差为-0.268，公差为0.236。

（二）正确选择多头螺纹刀具

加工多头螺纹车刀的种类、材质较多，根据被加工材料合理选用。以加工案例（如图1所示）零件材料为45号钢牌号为例，对于45号圆钢材质，宜选用现代加工用的涂层硬质合金成形刀，或者一般的YT 15硬质合金车刀。涂层硬质合金刀具材料具有高温硬度，摩擦系数较小，消耗功率小，节约能源，被加工工件表面的粗糙度值较小，工作效率较高。Y T15硬质合金没有像涂层硬质合金这么好，从硬度来讲没有这么硬，工件表面的粗糙度值较大，工作效率较低。因此有条件的话最好选择涂层硬质合金。

五、多头螺纹加工方法及程序设计

多头螺纹的编程方法和单头螺纹编程方法相似，现以加工案例（如图1所示）为例讲解。用GSK 980 TA系统程序编辑如下：

（工件原点设在右端面中心）

程序内容程序说明

O 1234

G 00 X 100 Z 100 定位至起刀点

S 280 M 03 启动主轴，转速280转/分

T 0303 螺纹车刀

G 00 X 32 Z 4.5 定位至（32，4.5）

G 76 P 020060 Q 100 R 0.05 G 76 X 26.375 Z-28 P 975 Q 500 F 1.5 G 76 螺纹车削循环加工第一头螺纹

G 00 X 32 Z 3 定位至（32，3）加工第二头螺纹

G 76 P 020060 Q 100 R 0.05 G 76 X 26.376 Z-28 P 975 Q 500 F 1.5 G 76 螺纹车削循环加工第一头螺纹

G 00 X 100 Z 100 返回刀具起始点

T 0300 M 05 取消刀补、停主轴

M 30 程序结束

六、多头螺纹加工的控制因素

在运用程序加工多头螺纹中，要特别注意对以下问题的控制：（1）主轴转速的确定。确定好主轴转速，中途就不能变换，否则会产生乱牙。（2）表面粗糙度的要求。一般情况下，螺纹的两侧牙面最低要求Ra 3.2，最高要求Ra 1.6。（3）中径尺寸精度的要求。一般采用三角螺纹公法线测量，或者螺纹环规。

使用指令G 76编程加工多头螺纹是最常用的方法。综合以上所述，数控车床加工多头螺纹有着普通车床无可比拟的优势，使用数控车床车削多头螺纹时不存在分头精度低的问题，且较易保证加工质量，同时生产效率也较高，经济效益十分明显。

【基金项目】2011年度广西中等职业教育教学改革立项项目（201174）

（责编 卢建龙）