螺纹的加工原理

螺纹的加工是靠刀具的移动与主轴回转同步运动来实现的，装在数控机床主轴上的位置编码器实时读取主轴的转速，并转换为刀具的进给速度。通常，螺纹的切削是沿着同样的刀具轨迹从粗切到精切重复进行，因为螺纹切削是在主轴上的位置编码器输出一转信号时开始的，所以螺纹切削是从固定点开始且刀具在工件上的切削轨迹不变。

多线螺纹的分线方法

多线螺纹是在普通螺纹的基础上增加分线的工序，常采用的有轴向分线法和圆周角度分线法。轴向分线法是在车好一条螺旋线之后，把车刀沿螺纹轴线方向移动一个螺距再车第二条螺旋槽，这种方法适合主轴上没有安装位置检测装置的机床，它适合加工一些起始点在工件的任何一侧而不是中部的螺纹，否则可能会发生刀具与工件干涉。圆周角度分线法是根据螺旋线在圆周上等距分布的特点，利用等分圆周角度来分线。采用圆周角度分线法需要机床主轴具有分度功能，但在加工过程中不受任何限制，这种方法对于一些有特殊要求的螺纹更为实用。

实例验证

以加工如下图所示产品外表面6线矩形螺纹为例，用两种方法来说明在数控车床上是如何加工多线螺纹的。

工件的6线矩形螺纹

首先，分析该工件螺纹为6线矩形螺纹，螺纹的起始点在工件的中间部位，如果采用轴向分线法，两端的退刀槽都没有足够的刀具移动空间，轴向移动螺纹起点必然造成刀尖与工件干涉。因此，选用圆周角度分线法，该螺纹为6条螺旋线，分线角度为360°/6＝60°。选用与螺旋槽相同宽度且带有螺旋升角的矩形螺纹刀，以减少刀具与工件的切削抗力。

螺旋升角的计算公式为：tanψ＝nP/πd 2 ，其中ψ为螺纹升角，nP为螺纹导程（n为螺纹线数，P为螺距），d 2 为中径。

（1）此程序利用机床螺纹加工指令G32，并由宏指令控制加工该6线螺纹（FANUC 0i系统）：

G54  工件坐标系选择

G28 U0 W0  返回原点（换刀点）

T0101  选刀

S50 M03  主轴50r/min，正转

M08  冷却开

N10 #1=0  为变量赋初值

N20 #2=68  为变量赋初值

N30 G00 Z-31  到螺纹起刀点

X#2

G32 Z-121 F44 Q#1  螺纹切削指令，Q为螺纹起始角度值，单位为0.001°

G00 X70  退刀

#2=#2-0.1  切削以每次0.1mm为吃刀量

IF[#2 GE 64.5] GOTO30  如果变量值≥64.5，则跳到N30句，否则向下

#1=#1+60000  变量以60°递增（分线角度为60°）

IF[#1 LT 360000]  GOTO20 如果变量值＜360°，跳到N20句，否则向下

G28 U0 W0  返回原点（换刀点）

M05  主轴停转

M09  冷却关

M30  程序结束并返回

（2）此程序为车削中心利用C轴与Z轴两轴联动插补功能，采用圆柱坐标编程，并由宏指令控制加工该6线螺纹：

G54  工件坐标系选择

G28 U0 W0  返回原点（换刀点）

T0101  选刀

M43  启动C轴功能

G00 C0  C轴定位0°

M08  冷却开

N10 #1=0  为变量赋初值

N20 #2=68  为变量赋初值

N30 G00 C＃1  到螺纹起刀点

X#2

G01 G98 Z-122 H-744.545 F1200  H为C的增量地址，利用Z、C轴联动加工，进给速度1 200mm/min

G00 X70  退刀

Z-31

#2=#2-0.1  切削以每次0.1mm为吃刀量

IF[#2 GE 64.5] GOTO30  如果变量值≥64.5，则跳到N30句，否则向下

#1=#1+60  变量以60°递增（分线角度为60°）

IF[#1 LT 360] GOTO20  如果变量值＜360°，跳到N20句执行，否则向下

G28 U0 W0  返回原点（换刀点）

M40  C轴功能取消

M09  冷却关

M30  程序结束并返回

其中C轴所转角度计算如下：H＝（螺纹起始点与终止点的距离/螺纹导程）×360°。

该程序走刀速度可由机床倍率开关控制，方便在加工过程中的调整，也能二次装夹修复螺纹，因此非常实用。

结语

通过采用宏指令编写加工程序的两种方法，分别利用数控车床及车削中心来加工6线螺纹的实例，揭示了数控车加工多线螺纹的规律和方法，在实践中可有效提高螺纹的加工效率和质量。

本文发表于《金属加工（冷加工）》2019年第11期 17-19页，作者： 山西平阳重工机械有限责任公司王永军，原标题：《数控车加工多线螺纹的方法 》。

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☞来源：金属加工