数控车工论文梯形螺纹加工.doc

摘要：在机床制造业中,梯形螺纹丝杠和螺母的应用较为广泛,它不仅用来传递一般的运动和动力,而且还要精确地传递位移,如车床的尾座、各种机床的进给机构、千斤顶、压力机等等。梯形螺纹具有传动效率高、传动平稳可靠和加工方便等优点,且能够满足传动螺纹的使用要求。 梯形螺纹联接属间隙配合性质,在中径、大径、小径处都有一定的保证间隙,用以储存润滑油。米制普通螺纹牙型是三角形,牙型角度为60度；米制梯形螺纹牙型为等腰梯形,角度为30度。普通螺纹只是起到连接紧固作用,梯形螺纹主要用于传动和位置调整装置中。关键词：梯形螺纹、配合、分析、加工图一表一1. 梯形螺纹基本牙型梯形螺纹的特点是、外螺纹仅中径公称尺寸相同,而小径和大径的公称尺寸不同,这与普通螺纹是不一样的。梯形螺纹的牙型与基本尺寸按GB 5796.42005规定,基本尺寸的名称,代号及关系式见图1所示。各直径基本尺寸系列可参阅相关国家标准。直径和螺距见表6梯形螺纹直径与螺距系列 mm所示。公称直径：代表螺纹尺寸的直径。 大 径：外螺纹的顶径、螺纹的底径。  小 径：外螺纹的底径、螺纹的顶径。  中 径：一个假想圆柱或圆锥的直径,该圆柱或圆锥的母线通过牙型上沟槽和凸起宽度相等的地方。  牙 型 角：在螺纹牙型上,两相邻牙侧间的夹角。  螺 距：相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。  螺纹精度：由螺纹公差带和旋合长度共同组成的衡量螺纹质量的综合指标。  右旋螺纹：顺时针旋转时选入的螺纹。  左旋螺纹：逆时针旋转时选入的螺纹。  完整螺纹：牙顶和牙底具有完整形状的螺纹。  不完整螺纹：牙底完整而牙顶不完整的螺纹。  螺 尾：向光滑表面过渡的牙底不完整的螺纹。  有效螺纹：由完整螺纹和不完整螺纹组成的螺纹,不包括螺尾。单一中径：牙型上沟槽宽度等于1/2基本螺距的地方。  作用中径：在规定的旋合长度,恰好包容实际螺纹的一个假想螺纹的中径,这个假想螺纹具有理想的螺距、螺纹半角、及牙型高度,并在牙顶和牙底留有间隙,不与实际螺纹大、小径发生干涉。2.梯形螺纹公差配合 2.1公差带的选用由于国标GB 5796.4一2005梯形螺纹公差是一般用途的传动螺纹,其加工工艺和检测方法与普通螺纹极为相似,所以采用了与普通螺纹相同的公差原则。为此,普通螺纹中有关的牙型公差带、作用中径、判断原则、公差结构等概念和原则均适用于梯形螺纹。梯形螺纹精度由旋合长度和公差带共同构成,据此梯形螺纹精度分有中等和粗糙两个精度级别,见表2及表3。由于标准对螺纹小径D1和外螺纹大径d都只规定了一种公差带4H,4h,外螺纹小径公差带位置只有h而公差等级数与外螺纹中径组合的公差等级数相同,故梯形螺纹公差带的选择是指中径公差带的选择。选择梯形螺纹公差带时,通常选中等精度级和中等旋合长度,只有当要求不高时,才选粗糙精度级。当有强度、平稳性要求时,可选长旋合长度。一般情况下,应选表7-9及表7-10规定的选用公差带。2.2如何减少误差 外梯形螺纹配合是由螺纹的中径尺寸来确定的,螺纹在加工过程中,不可避免地产生加工误差,对螺纹结合的互换性造成影响。就螺纹中径而言,若外螺纹的中径比螺纹的中径大,、外螺纹将因干涉而无法旋合从而影响螺纹的可旋合性；若外螺纹的中径与螺纹的中径相比太小,会使螺纹配合过松,降低螺纹连接的可靠性。若要外梯形螺纹达到较高的配合精度,加工时应注意以下几点： 1、梯形螺纹的中径必须与基准轴径同轴。 2、梯形螺纹的配合以中径定心,车削梯形螺纹时须保证中径尺寸公差。 3、梯形螺纹的牙型要正确。 4、梯形螺纹牙型两侧面的表面粗糙值要小。 5、外螺纹公称直径取下偏差,螺纹公称直径取上偏差。 6、加工时要保证外梯形螺纹的同轴度,需用百分表效正。 7、装刀具时要使用对刀样板,保证刀具的横切削刃与工件的轴线保持平行,刀尖略高于轴线。3.梯形螺纹的标记 梯形螺纹的标记由梯形螺纹代号、公差带代号及旋合长度代号组成。梯形螺纹代号由表示梯形螺纹特征的字母" Tr"和表示梯形螺纹直径与螺距的数字组成,当旋合长度为长旋合长度时,应将组别代号L写在公差带代号的后面,并用""隔开。外螺纹及螺纹副的标记见图二。在装配图中,梯形螺纹的公差带要分别注出外螺纹的公差带代号,前面是螺纹公差带代号,后面是外螺纹公差带代号,中间用斜线分开.标记见图三。图二图三4.梯形螺纹的测量方法1综合测量法   用标准螺纹环规综合测量 2三针测量法   这种方法是测量外螺纹中经的一种比较精密的方法。适用于测量一些精度要求较高、螺纹升角小于4º的螺纹工件。测量时把三根直径相等的量针放在螺纹相对应的螺旋槽中,用千分尺量出两边量针顶点之间的距离M,如图四所示根据M值可以计算出螺纹中径的实际尺寸。图四例：车Tr32×6梯形螺纹,用三针测量螺纹中径,求量针直径和千分尺读数值M？ 量针直径 dD=0.518P=3.1mm 千分尺读数值Md2+4.864dD-1.866P 29+4.864×3.1-1.866×6 =29+15.08-11.20 =32.88mm 测量时应考虑公差,则M32.88 0.118mm为合格。三针测量法采用的量针一般是专门制造的。 3单针测量法  这种方法的特点是只需用一根量针,放置在螺旋槽中,用千分尺量出螺纹大径与量针顶点之间的距离A。 A=M+d/25.梯形螺纹刀具制造螺纹车刀的材料有高速钢和硬质合金两种。高速钢螺纹车刀刃磨方便、切削刃锋利、韧性好,能承受较大的切削冲击力,加工的螺纹表面粗糙度小。但它的耐热性差,不宜高速车削。 硬质合金螺纹车刀的硬度高、耐磨性好、耐高温,但抗冲击能力差。数控车床一般选用硬质合金可转位车刀。5.1梯形螺纹车刀的选择梯形螺纹通常采用低速车削,一般选用高速钢材料。 （1） 高速钢梯形螺纹粗车刀  为了便于左右切削并留有精车余量,刀头宽度应小于槽底宽W。 2高速钢梯形螺纹精车刀 车刀纵向前角p=0°,两测切削刃之间的夹角等于牙型角。为了保证两测切削刃切削顺利,都磨有较大前角o=10°20°的卷屑槽。但在使用时必须注意,车刀前端切削刃不能参加切削。高速钢梯形螺纹车刀,能车削出精度较高和表面粗糙度较小的螺纹,但生产效率较低。5.2数控30度梯形螺纹刀片一般数控车床使用的为可装卸的30度梯形螺纹刀片,其经济方便利于数控车床的加工。5.3梯形螺纹车刀的安装1 车刀主切削刃必须与工件轴线等高或略高。2 刀尖的角平分线应垂直于工件轴线,应用角度样板找正装夹,以免产生螺纹半角误差。3 螺纹刀杆伸出不能太长,以免产生震动。6.梯形螺纹的加工6.1加工方法梯形螺纹的牙型不同于三角螺纹,不能采用一般的三角螺纹加工方法来加工梯形,下面我将介绍几种常见的螺纹切削方法。直进法 左右分层切削法 斜进法11 直进法 车削时,车刀沿横向间歇进给至牙深处,种方法加工梯形螺纹时车刀三面切削,切削余量大,刀尖磨损严重,排屑困难,容易产生扎刀现象。直进法适合于小导程的三角形螺纹的加工,一般采用G32或G92编程,很显然不适合于加工梯形螺纹。2 斜进法车削时,车刀沿牙型角方向斜向间歇进给至牙深处,每个行程中车刀除横向进给外,纵向也要作少量进给,这种方法加工梯形螺纹时可避免车刀三面切削,切削力减少,不容易产生扎刀现象。斜进法适合于采用标准的梯形螺纹刀进行梯形螺纹加工,一般采用G76编程。3 左右分层切削法 车削时,车刀沿牙型角方向交错间歇进给至牙深处,左右分层切削法实际上是直进法和左右切削法的综合应用。在车削较大螺距的梯形螺纹时,左右分层切削法通常不是一次性就把梯形槽切削出来,而是把牙槽分成若干层,转化成若干个较浅的梯形槽来进行切削,从而降低了车削难度。每一层的切削都采用先直进后左右的车削方法,由于左右切削时槽深不变,刀具只须向左或向右的纵向进给即可。这种方法加工梯形螺纹时同样可避免车刀三面切削,切削效果较好,而且对刀具要求较低, 所用的螺纹粗车刀和精车刀与其它加工方式基本相同,只是粗车刀的刀头宽度< D=1.21.5mm > 小于牙底宽度,刀具刀尖角略小于梯形螺纹牙型角。6.2数控编程（1） G76是复合螺纹切削循环指令,属于斜切法,是单侧刃切削加工,刀具负载较小,排屑容易,切深为递减式,编程简单、但螺距过大,切削抗力也很大,所以适宜加工中等螺距的螺纹。O0001;T0101;M03 S400;G00 X38 Z3;<设定循环起点>G76 P 010030 Q50 R0.03;<P01、00、30,01代表的是精加工循环次数, 00是 Z方向的退尾量 ,30是螺纹角度><Q50代表最后一刀的切深数值 ,千进位50也就是0.05MM ><R0.03精加工余量  0.03>G76 X29 Z-28 P3500 Q300 F6;<X29、Z-28为终点坐标, P3500是螺纹牙高  0.65*螺距 ,Q300 第一刀的切深量  同上Q算法一样,F6螺距.>G00 X100;Z100;M05;M30;（2） 单行程螺纹切削G32/螺纹切削循环指令G92O001;T0101;M03 S400;G00 X38 Z3;<同上>#1=0;起始切深N10 G00 X36+2*#1; G32/G92 Z-28 F6;Z轴终点坐标,F螺距G00X38;Z3;#1=#1-0.05;每刀切削深度0.05IF #1GE-3.5 GOTO 10;3.5螺纹牙高G00 X100;Z100;M05;M30;6.3G76、G32、G92等指令的功能及其间区别指令功能分别是：G32为单线固定螺纹,G76为螺纹复合循环,G92为螺纹固定循环。 区别：各种命令的用途不一样,G32适用于有退刀槽的等螺距切削,吃刀量较大,程序编辑比较麻烦；G92适用于直进式单一切削循环,该指令可切削椎螺纹、圆柱螺纹和平面螺纹,其循环路线与G32单一形状固定循环基本相同,只不过是G92用一段程序G32要用四段；G76是多重循环,一段程序,螺纹到位,他的进刀方式为斜进式,有时螺纹需要这种方式。6.4加工时常见问题及解决办法一闷车原因：未变档、每刀切削深度过大也会发生闷车解决方法：数控机床在车梯形螺纹时应注意变档,P=FV,功率一定速度越低力越大,一般为S400。虽说高档转速也可以为抵挡,但主轴箱里齿轮的互相切合力相对较大。底挡时多为大齿轮,可承受力较大。切削深度应适当。闷车会损坏工件车刀,严重的使主轴卡盘粉碎,甚至发生生产安全事故！二乱牙、错牙原因：车刀安装得过高或过,低工件装夹不牢解决方法：及时调整车刀高度,使其刀尖与工件的轴线等高<可利用尾座顶尖对刀>。在粗车和半精车时,刀尖位置比工件的中心高出1D左右<D表示被加工工件直径>。  工件本身的刚性不能承受车削时的切削力,因而产生过大的挠度,改变了车刀与工件的中心高度,把工件装夹牢固,可使用尾座顶尖等,以增加工件刚性。 三螺纹尺寸不正确  螺纹全长上不正确：挂轮搭配不当或进给箱手柄位置不对,可重新检查进给箱手柄位置或验算挂轮。   中径不正确：原因是吃刀太大,刻度盘不准,而又未及时测量所造成。解决方法是精车时要详细检查刻度盘是否松动,精车余量要适当,车刀刃口要锋利,要及时测量。   局部不正确：由于车床丝杠本身的螺距局部误差<一般由磨损引起>,可更换丝杠或局部修复。   螺纹全长上螺距不均匀：如果是丝杠轴向窜动造成的,可对车床丝杠与进给箱连接处的调整圆螺母进行调整,以消除连接处推力球轴承轴向间隙；  如果是主轴轴向窜动引起的,可调整主轴后调整螺母,以消除后推力球轴承的轴向间隙。 如果是溜板箱的开合螺母与丝杠不同轴而造成啮合不良引起的,可修整开合螺母并调整开合螺母间隙。  如果是燕尾导轨磨损,可配制燕尾导轨及镶条,以达到正确的配合要求。如果是挂轮间隙过大,可采用重新调整挂轮间隙。四螺纹表面粗糙  原因：车刀刃口磨得不光洁,切削液不适当,切削速度和工件材料不适合以及切削过程产生振动等造成功。 解决方法：正确修整砂轮或用油石精研刀具；选择适当切削速度和切削液；调整车床床鞍压板及中、小滑板燕尾导轨的镶条等,保证各导轨间隙的准确性,防止切削时产生振动。  总之,车削螺纹时产生的故障形式多种多样,既有设备的原因,也有刀具、操作者等的原因,在排除故障时要具体情况具体分析,通过各种检测和诊断手段,找出具体的影响因素,采取有效的解决方法6.5加工时的几点注意事项<1> 工件要夹紧、车门关闭,以防在车削时打滑飞出伤人和扎刀； <2> 在车削时使用适当的冷却液如煤油,能减少受热变形,使加工表面更好地达到要求； <3> 安全文明生产。结论:总的来说,加工此类零件主要应考虑的因素为基本牙型、公差配合、梯形螺纹的标记、梯形螺纹的测量方法、梯形螺纹的刀具、以及加工中易出现的问题；就此根据机床性能和切削力等方面进行全面分析,最后优化设计加工方案。经过以上分析和加工,我对梯形螺纹零件的加工有了较深的认识,熟练的掌握梯形螺纹的加工。对同类零件的加工有一定的借鉴作用。在日后的零件加工中,我将继续总结提高,进一步提高各种切削加工技能。参考文献：1法那科机电,Fanuc 0i mate TC 操作说明书,20072增幅,车工工艺与技能训练,高等教育,20043关亮、向京,数控车床操作与编程技能训练,高等教育,2005