资源简介

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第七章
螺纹加工
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第一节　等螺距螺纹加工
01
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第二节　变螺距螺纹加工
02
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第三节　梯形螺纹加工
03
03
第四节　多线螺纹加工
04
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CONTENTS
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PART ONE
第一节　等螺距螺纹加工
在各种机械产品中，带有螺纹的零件应用广泛。因此，在数控车削加工中经常会遇到各种带有螺纹的零件。车削螺纹是常用的螺纹加工方法，也是数控加工的基本技能之一。如图所示为典型的螺纹类零件。本章主要介绍螺纹加工的特点、工艺的确定、指令的应用、程序的编制以及加工质量的分析等。
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螺纹类零件
a）外螺纹 b)内螺纹
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一、螺纹加工
螺纹加工是数控车床常见的加工任务，螺纹加工实际上是由刀具的直线运动和主轴按预先输入的比例转速同时运动而完成的。如图所示，按规格及用途不同，螺纹分为普通螺纹（牙型角为60°）、英制螺纹（牙型角为55°）和管螺纹（牙型角为55°）。螺纹按牙型不同分为三角形螺纹、梯形螺纹、矩形螺纹等，如图所示。按螺纹在零件上的形状和位置不同分为圆柱螺纹、锥面螺纹、端面螺纹等。
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常用螺纹的分类
a)普通螺纹b)英制螺纹c)管螺纹
1—内螺纹2—外螺纹
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常用螺纹牙型的分类
a)三角形螺纹b)梯形螺纹c)矩形螺纹
1—螺母2—螺栓
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1. 螺纹零件的装夹
在螺纹切削过程中，无论采用哪种进刀方式，螺纹切削刀具经常有两个或者两个以上的切削刃同时参与切削。与槽加工相似，螺纹加工同样会产生较大的径向切削力，容易使工件产生松动。
因此，装夹螺纹类零件时建议采用软卡爪且增大夹持面或者一夹一顶的装夹方式，以保证在螺纹切削过程中不会出现因工件松动而导致螺纹乱牙、工件报废的现象。
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2. 刀具选择与进刀方式
通常螺纹刀具切削部分的材料分为硬质合金和高速钢两类。刀具分为整体式、焊接式和机械夹固式三种类型。
用数控车床车削普通螺纹时一般选用精密级机夹可转位不重磨螺纹车刀，这种螺纹车刀要根据螺纹的螺距选择刀片的型号，每种规格的刀片只能加工一个固定的螺距。
对于其他牙型的螺纹刀具，可根据需要到刀具生产厂家订货或者自行刃磨。
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数控螺纹车刀及加工的零件
a）外螺纹车刀及零件b)内螺纹车刀及零件
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螺纹加工的进刀方式主要有直进法、左右切削法和斜进法三种，如图所示。
螺纹加工的进刀方式
a)直进法b）左右切削法c)斜进法
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3. 切削用量的选择
（1）背吃刀量的选择
在螺纹加工中，背吃刀量ap等于螺纹车刀切入工件表面的深度。如果其他切削刃同时参与切削，背吃刀量ap应为各切削刃切入深度之和。由此可以看出，随着螺纹车刀的每次切入，背吃刀量在逐步增大。受螺纹牙型截面大小和深度的影响，车削螺纹时的背吃刀量可能是非常大的，要合理选择螺纹加工时的切削用量，必须合理选择切削速度和进给量。
车削螺纹时的进给量相当于加工中的每次切深。
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（2）转速的选择
1）主轴转速的影响因素。在螺纹车削过程中，主轴转速的选择受到下面几个因素的影响：
①螺纹加工程序段中指令的螺距值相当于以进给量f (mm/r)表示的进给速度F。
②刀具在位移过程的始末都受到伺服驱动系统升、降频率和数控装置插补运算速度的约束。
③螺纹车削必须通过主轴的同步功能实现，因此需要有主轴脉冲发生器（编码器）。
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2）主轴转速的确定原则。根据上述现象，螺纹加工时主轴转速的确定应遵循以下原则：
①在保证生产效率和正常切削的情况下应选择较低的主轴转速。
②当螺纹加工程序段中的升速进刀段(L1)和降速退刀段（L2）的长度值较大时，可选择适当高一些的主轴转速。
③当编码器所规定的允许工作转速超过机床所规定的主轴额定最高转速时，则可选择较低一些的主轴转速。
④车床的主轴转速将受到螺纹的螺距P（或导程）大小，驱动电动机的升、降频特性以及螺纹插补运算速度等多种因素的影响。
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二、常用螺纹加工指令
FANUC 0i系统有关螺纹切削指令见表。
螺纹切削指令
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1. 等螺距螺纹切削指令（G32）
（1）指令书写格式
G32 X（U） Z（W） F ；
X 、Z ——绝对值编程时，螺纹切削终点的工件坐标值;
U 、W ——增量值编程时，螺纹切削终点相对于起点的增量坐标值；
F ——轴向螺距。
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（2）编程实例
如图所示为外螺纹零件，试用G32指令编写加工程序并进行加工，加工程序见表。
外螺纹零件
a)零件图b）三维立体图
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加工程序
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2. 螺纹切削固定循环指令（G92）
（1）指令书写格式
G92 X（U） Z（W） R F ；
X 、Z ——绝对值编程时，螺纹切削终点的坐标值;
U 、W ——增量值编程时，螺纹切削终点相对于起点的增量坐标值；
R ——加工圆锥螺纹时，螺纹起点与终点的半径差；加工圆柱螺纹时R值为0，可省略；
F ——轴向螺距。
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（2）编程实例
如图所示为定位螺栓零件图，应用G92指令编制零件加工程序，见表。加工后的零件三维立体图如图所示。
定位螺栓零件图
零件三维立体图
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零件加工程序
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3. 用G92指令加工圆锥螺纹
螺纹切削固定循环指令（G92）还常用于圆锥螺纹的车削，指令书写格式如下：
G92 X（U） Z（W） R F ；
R ——圆锥螺纹起点和终点的半径差，加工圆柱螺纹时为零，可省略。其余各项指定与圆柱螺纹切削指令相同。
用G92指令加工圆锥螺纹时的运动轨迹如图所示。
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用G92指令加工圆锥螺纹时的运动轨迹
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如图所示为定位螺栓，应用G92指令编制零件加工程序，见表。
定位螺栓
a)零件图b)三维立体图
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零件加工程序
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三、简单三角形螺纹零件加工
编制如图所示带外螺纹的轴类零件的加工程序并进行加工。毛坯采用φ45 mm×150 mm的棒料（可沿用上节课练习用料），材料为45钢。
带外螺纹的轴类零件
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1. 加工工艺分析
(1)编程原点的确定
以工件右端面与轴线的交点处作为编程原点。
(2)制定加工路线
2. 工件的装夹
采用三爪自定心卡盘装夹工件，如图所示。
工件的装夹
1—三爪自定心卡盘2—工件
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3. 填写工艺卡片
（1）确定加工工艺，填写数控加工工艺卡，见表。
数控加工工艺卡
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（2）切削用量及刀具选择见表。
切削用量及刀具选择
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4. 编写加工程序
零件加工程序见表。
零件加工程序
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零件加工程序
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零件加工程序
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四、螺纹加工质量分析
螺纹加工中经常遇到的加工和质量问题有多种情况，常见问题的产生原因和解决方法见表。
螺纹加工常见问题的产生原因和解决方法
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螺纹加工常见问题的产生原因和解决方法
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螺纹加工常见问题的产生原因和解决方法
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谢谢
THANKS

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