螺紋是機(jī)械工程中常見(jiàn)的幾何特征之一,應(yīng)用廣泛。螺紋的加工工藝較多,如基于塑性變形的滾絲與搓絲,基于切削加工的車(chē)削、銑削、攻螺紋與套螺紋、螺紋磨削、螺紋研磨等。其中,螺紋車(chē)削是單件或小批量生產(chǎn)常用的加工方法之一。作為數(shù)控車(chē)床,螺紋車(chē)削加工是其基本功能之一。

螺紋車(chē)削加工特點(diǎn)

螺紋數(shù)控加工不同于輪廓加工，其特點(diǎn)表現(xiàn)為：螺紋加工屬于成形加工，同時(shí)參加的切削刃較長(zhǎng)，易出現(xiàn)啃刀與扎刀現(xiàn)象，一般均需多刀切削完成；為保證導(dǎo)程(或螺距)準(zhǔn)確，必須要有合適的切入與切出長(zhǎng)度；螺紋加工的牙型及牙型角基本由刀具形狀保證，因此，刀具的形狀與正確安裝直接影響螺紋牙型的質(zhì)量；螺紋加工時(shí)的進(jìn)給量與主軸轉(zhuǎn)速必須保持嚴(yán)格的傳動(dòng)比，即F=Ph(mm/r)，因此，加工時(shí)禁止使用恒線速度控制；螺紋切削加工的切削速度一般不高，以不出現(xiàn)積屑瘤或刀具塑性損壞為原則。

在螺紋車(chē)削過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)因螺紋刀具磨損，崩刀而需重新裝刀對(duì)刀，裝刀對(duì)刀的好壞直接影響車(chē)削螺紋的精度，特別是螺紋的修復(fù)車(chē)削，需二次裝夾二次對(duì)刀，制約了數(shù)控車(chē)床加工螺紋的加工效率，螺紋精度要求較高時(shí)，如梯形螺紋還需兩側(cè)面進(jìn)行精加工，需先粗加工后換精車(chē)刀進(jìn)行精加工，如果不能很好地解決加工過(guò)程中的裝刀對(duì)刀問(wèn)題，數(shù)控車(chē)削螺紋將不能得到很好的應(yīng)用。

螺紋在數(shù)控車(chē)床中加工的原理

數(shù)控車(chē)削螺紋與普通車(chē)床車(chē)螺紋有著很大的區(qū)別，普通車(chē)床是通過(guò)齒輪機(jī)械傳遞與絲杠聯(lián)動(dòng)后車(chē)削，即主軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，刀架移動(dòng)一個(gè)螺紋的導(dǎo)程，在整個(gè)螺紋加工過(guò)程中這條傳動(dòng)鏈不能斷開(kāi)，否則會(huì)亂扣。

而數(shù)控車(chē)削是通過(guò)主軸上安裝的編碼器發(fā)出脈沖信號(hào)進(jìn)入數(shù)控系統(tǒng)，有數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)算控制，發(fā)出指令控制伺服電機(jī)通過(guò)滾珠絲杠控制刀具進(jìn)行移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)螺紋的車(chē)削，為了讓螺紋車(chē)削在多走刀時(shí)不亂扣，通過(guò)檢測(cè)脈沖信號(hào)來(lái)控制螺紋的起始加工位置，當(dāng)程序加工開(kāi)始時(shí)，主軸旋轉(zhuǎn)，刀具等待主軸編碼器發(fā)出同步信號(hào)（零位信號(hào)）后，進(jìn)行車(chē)削運(yùn)動(dòng)，那么車(chē)削第二刀螺紋時(shí)，刀具回到上次車(chē)削的起始點(diǎn)位置，還是等待接收到同步信號(hào)（零位信號(hào)）后再次車(chē)削，這樣車(chē)削螺紋始終在同一螺旋線上，所以不會(huì)產(chǎn)生亂扣現(xiàn)象。

螺紋車(chē)削裝刀對(duì)刀中存在的問(wèn)題

1）首次車(chē)削裝夾刀具

在首次裝夾螺紋刀時(shí)會(huì)產(chǎn)生螺紋刀刀尖與工件回轉(zhuǎn)中心不等高現(xiàn)象，一般常見(jiàn)于焊接刀，由于制造粗糙，刀桿尺寸不精確，中心高需加墊片進(jìn)行調(diào)整，中心高低影響刀具車(chē)削后的實(shí)際幾何角度。裝刀時(shí)刀尖角裝偏，易產(chǎn)生螺紋牙型角誤差，產(chǎn)生齒形歪斜。螺紋刀伸出過(guò)長(zhǎng)，加工時(shí)會(huì)產(chǎn)生震刀，影響螺紋表面粗糙度。

2）粗精車(chē)刀對(duì)刀

在加工高精度螺紋及梯形螺紋過(guò)程中，需用兩把螺紋刀粗精車(chē)分開(kāi)，兩把刀對(duì)刀產(chǎn)生偏移大（特別是Z向）會(huì)使螺紋中徑變大產(chǎn)生報(bào)廢。

3）修復(fù)工件對(duì)刀

修復(fù)工件對(duì)刀由于二次裝夾工件，修復(fù)的螺旋線與編碼器一轉(zhuǎn)信號(hào)發(fā)生了變化，再次修復(fù)加工時(shí)會(huì)產(chǎn)生亂扣。

解決問(wèn)題的方法

1）螺紋刀刀尖必須與工件回轉(zhuǎn)中心保持等高，刀具刃磨后用對(duì)刀樣板靠在工件軸線上進(jìn)行對(duì)刀，保持刀尖角安裝正確。如使用數(shù)控機(jī)夾刀具，由于刀桿制造精度高，一般只要把刀桿靠緊刀架的側(cè)邊即可。

2）粗精加工螺紋刀對(duì)刀采用設(shè)定某一點(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)，采用通常方法對(duì)刀即可，在實(shí)際的對(duì)刀過(guò)程中采用試切法只要稍加調(diào)整一下刀補(bǔ)。

3）在螺紋加工中，如出現(xiàn)刀具磨損或者崩刀的現(xiàn)象，需重新刃磨刀具后對(duì)刀，工件未取下修復(fù)，只需把螺紋刀安裝的位置與拆下前位置重合在一起，這等同于同一把車(chē)刀加工。

4）如修復(fù)已拆下的工件，這時(shí)確定加工起點(diǎn)位置才能進(jìn)行修復(fù)加工工作，如何確定加工起點(diǎn)與一轉(zhuǎn)信號(hào)位置，首先可用試驗(yàn)棒進(jìn)行表面深為0.05～0.1mm的螺紋車(chē)削（所有參數(shù)與需加工螺紋參數(shù)相同），Z值為距螺紋起點(diǎn)右端面整數(shù)螺紋導(dǎo)程距離值，表面刻出螺旋線，確定螺紋車(chē)削起點(diǎn)，并在卡盤(pán)圓表面相應(yīng)位置刻線標(biāo)記（即使刻線和試驗(yàn)棒上螺旋起點(diǎn)同一軸向剖面內(nèi)）。

目的是使信號(hào)位置被記錄下來(lái)，卸下試驗(yàn)棒，裝夾上要車(chē)削或修復(fù)的螺紋工件，對(duì)刀時(shí)先將刀具轉(zhuǎn)到加工位置，再將車(chē)刀移至卡盤(pán)刻線部位，轉(zhuǎn)動(dòng)卡盤(pán)，使刻線對(duì)準(zhǔn)車(chē)刀主切削刃，然后主軸不轉(zhuǎn)動(dòng)，移動(dòng)刀尖至任意一個(gè)完整螺紋槽內(nèi)，記下對(duì)應(yīng)Z向絕對(duì)坐標(biāo)，最后計(jì)算車(chē)刀Z向定位起點(diǎn)坐標(biāo)，根據(jù)計(jì)算結(jié)果修改程序中起點(diǎn)Z向坐標(biāo)。公式為z′=z+（n+2）t，n為當(dāng)前刀具所在螺紋槽到螺紋起點(diǎn)的螺紋槽的個(gè)數(shù)，t為螺距。

例：設(shè)當(dāng)前z值為-10，n為2，t為3，則

z′=z+（n+2）t=2

新加工起點(diǎn)Z向?yàn)?。

車(chē)削螺紋過(guò)程中裝刀和對(duì)刀至關(guān)重要，特別是二次車(chē)削（修復(fù)）螺紋，要在已有螺紋溝槽基礎(chǔ)上進(jìn)行螺紋車(chē)削，其關(guān)鍵就是要實(shí)現(xiàn)加工時(shí)保證主軸零位信號(hào)位置與工件上已有螺紋螺旋線的起點(diǎn)相一致。

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