数控车床加工梯形螺纹解析

乔龙阳

【摘 要】Using the numerically controlled lathe to process trapezoidal thread is one of the important skills for numerically controlled lathe practitioners, however the requirement of processing method, cutting parameters and programming of numerically controlled lathe processing trapezoidal thread is very precise, which increases the difficulty of numerically controlled lathe processing trapezoidal thread. This paper mainly discussed how to reasonably design the numerical control machining technology and program.% 使用数控车床加工梯形螺纹是数控车床从业者要掌握的重要技能之一，然而数控车床加工梯形螺纹要求加工方法、切削参数和程序编写极为精确，这就加大了梯形螺纹在数控车床上加工的难度。本文主要探讨在数控车床上加工梯形螺纹时如何合理进行数控加工工艺设计和加工程序的编制。

【期刊名称】《价值工程》 【年(卷),期】2013(000)018 【总页数】2页(P47-48)

【关键词】数控车床;梯形螺纹;工艺分析;程序 【作 者】乔龙阳

【作者单位】阳江职业技术学院，阳江529500

【正文语种】中 文 【中图分类】TG519.1 0 引言

梯形螺纹常用于传动，精度要求较高。在机床加工行业，三角形螺纹加工最为普遍，加工方法成熟易学。梯形螺纹与三角形螺纹相比，螺距大、牙型高、切除余量大、切削抗力大，而且精度高，牙型角两侧表面粗糙度值较小，这就导致梯形螺纹加工时，吃刀深、走刀快，尤其是加工硬度较高的材料时，加工难度较大。在数控车床上加工梯形螺纹，由于数控车床自动化程度高，加工过程由程序控制，这就要求车削梯形螺纹时，数控加工工艺设计要合理，程序编写要准确。本文结合长期教学经历及生产实践，介绍一种数控车床加工梯形螺纹的方法。 1 典型梯形螺纹零件图分析 图1 外螺纹零件图 图2 内螺纹零件图

图1外螺纹零件图中梯形螺纹标注Tr32×6-7e表示公称直径为32mm，螺距为6mm的单线右旋螺纹，中径公差带为7e；图2内螺纹零件图中Tr32×6-8H表示公称直径为32mm，螺距为6mm的单线右旋螺纹，中径公差带为8H。 1.1 外螺纹相关参数计算（图 1）

大径 d=32mm；中径d2=d-0.5P=32-0.5×6=29mm；牙高

h3=0.5P+αc=0.5×6+0.5=3.5mm；小径 d3=d-2h3=32-2×3.5=25mm；牙顶宽 f=0.336P=0.366×6=2.196mm；牙槽底宽w=0.366P-0.536αc=0.366×6-0.536×0.5=1.928mm。 1.2 内螺纹相关参数计算（图2）

大径 D4=d+2αc=32+2×0.5=33mm；中径 D2=d2=29mm；牙高

H4=h3=3.5mm；小径 D1=d-P=32-6=26mm；牙顶宽 f′=f=2.196mm；牙槽底宽 W′=W=1.928m。

表1 梯形螺纹各参数及计算公式 （单位：mm）D4=d+2αc D2=d2 D1=d-P H4=h3牙型角（α） α=30° 牙顶宽 f=0.336P 牙槽底宽 w=0.366P-0.536αc牙顶间隙 αc P αc外螺纹 内螺纹公称直径d2=d-0.5P d3=d-2h3 h3=0.5P+αc大径（d）中径(d2)小径(d3)牙高(h3)大径(D4)中径(D2)小径(D1)牙高(H4)1.5～50.256～120.514～441 2 梯形螺纹数控加工工艺分析

2.1 机床的选择 普通4工位数控车床，北京KND-100T数控系统。

2.2 车刀的选择 梯形螺纹加工常用的刀具材料为高速钢和硬质合金。由于两种材料性能不同，高速钢韧性好、耐磨性差，常采用低速切削，切削时加乳化液，能获得较好的表面粗糙度和尺寸精度，缺点是切削效率低，适合精度要求较高和单件小批量生产；硬质合金硬度高，耐磨性好，适合高速切削，缺点对刀具和机床刚性要求较高，加工过程很难控制，例如崩刀乱牙等情况。本文介绍采用高速钢低速切削。 为保证加工梯形螺纹各尺寸参数精度、表面粗糙度合格以及切削时切削顺利，外轮廓螺纹车刀刃磨时应按图3所示角度。内螺纹车刀可参照外螺纹车刀角度刃磨。车刀前端横刃宽度要小于螺纹牙槽底宽。 图3 梯形螺纹车刀角度 图4 梯形螺纹车削方法

2.3 车削方法及走刀路线 螺纹的常用车削方法有直进法、左右切削法、车阶梯槽法和斜进法四种（如图4）。直进法在车削中，长用于普通螺纹（螺距较小）加工，车刀的左右两侧刀刃都参与切削，排屑比较困难，由于梯形螺纹一般螺距都比较大，导致吃刀深，切削余量大，如果直接采用直进法或斜进法，会造成切削阻力大同时

车刀所受的总切削力比较大，车刀的受力和散热条件比较差，车刀容易磨损崩刀，尤其是切削硬度比较高的材料时，切削很难进行；当进刀量过大时还能产生“扎刀”，把牙形表面镂去一块，甚至于折断车刀。另外，左右切削法只有一侧刀刃参与切削，由于车刀受单向轴向切削分力的影响较大，将会增加大螺纹牙形的误差；车阶梯槽法，过程比较复杂，螺纹精度和表面粗糙度不易保证，也不推荐使用。 鉴于以上四种方法各有不足，本文介绍采用分层法车削梯形螺纹，这种方法切削过程比较平稳，尤其是当梯形螺纹螺距比较大，螺纹材料较硬时，适合采用此车削方法。具体走刀路线是：以本文研究的螺纹为例，Tr32×6-7e螺纹牙槽深为3.5mm，将其分为4层（如图4），每一层采用先直进切削到此层的深度后采用左右赶刀切削的方法，直进切削（如图4）就是常用普通螺纹的切削方法，左右赶刀切削是指通过前移起刀点或后移起刀点位置切削，同时注意每层在螺纹的牙型上预留0.2～0.4mm的精加工余量，待各层由外到内全部切削完成时，再采用左右光刀的方法，将预留的0.2～0.4mm的精加工余量车掉，同时保证螺纹的尺寸精度和表面粗糙度。

2.4 切削参数的选择 由于采用高速钢低速切削，因此粗加工主轴转速使用50～200r/min，精加工主轴转速使用20～50r/min，进给量F由螺纹螺距控制，背吃刀量根据机床刚性不同，略有不同，一般粗加工半径吃刀深度0.4～1mm,精加工半径吃刀深度0.02～0.2mm。

刀头横刃宽度0.8～1.2mm，小于螺纹牙槽底宽1.926 mm。本文采用刀头横刃宽度1mm。

内螺纹切削参数可参照外螺纹参数设定。 3 梯形螺纹加工程序编制

外螺纹车削加工程序（结合图1）：

4 结束语

数控加工技术目前在装备制造业、航空工业和汽车工业等领域有着大量的使用。在使用数控机床加工零件的过程中，制定出合理加工工艺方案，准确编写数控加工程序，是行业从业者必备的技能，进而发挥数控设备在制造行业中最大潜能。 参考文献：

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[4]刘党生.金属切削原理与刀具[M].北京：北京理工大学出版社，2009，08.