提高薄壁螺纹加工精度的方法

苗晋涛

摘要：针对影响加工薄壁螺纹精度不高等因素，分析了如何提高薄壁螺纹零件的加工方法，给出解决问题的具体方法。

关键词：螺纹加工；薄壁零件；加工；精度

我校近来接到一批外加工零件，结构简单，就是一个套类零件（如图1），上面有一段螺纹但加工起来总也满足不了要求，通过不断改进方法，从工件的装夹、刀具几何参数、程序的编制等方面进行综合考虑，找出一种简单易行的加工方法。有效提高了零件的精度，保证了产品的质量。

一、分析工件特点

从零件图样要求及材料来看，加工此零件的难度主要有两点：

(1)主要因为是薄壁零件，所以主要解决变形问题，即受力、受热、振动时变形的解决。

零件的单边厚度仅有2mm，材料为45#钢，既要考虑如何保证工件在加工时的定位精度，又要考虑装夹方便、可靠，但此零件较薄，刚性不足，容易引起晃动，因此采用三爪卡盘夹持毛坯，一次装夹完成。加工时加充分冷却液。

(2) 螺纹加工部分厚度只有2mm，而且精度要求较高。

目前华中数控系统螺纹编程指令有G32、G82、G76。G32是简单螺纹切削，显然不适合； G82螺纹切削循环采用直进式进刀方式，如图2所示，刀具两侧刃同时切削工件，切削力较大，而且排削困难，因此在切削时，两切削刃容易磨损。在切削螺距较大的螺纹时，由于切削深度较大，刀刃磨损较快，从而造成螺纹中径产生误差。但由于其加工的牙形精度较高；G76螺纹切削循环采用斜进式进刀方式，如图3所示，单侧刀刃切削工件，刀刃容易损伤和磨损，但加工的螺纹面不直，刀尖角发生变化，而造成牙形精度较差。

从以上对比可以看出，只简单利用一个指令进行车削螺纹是不够完善的，采用G82、G76混用进行编程，即先用G76进行螺纹粗加工，再用G82进精加工，在薄壁螺纹加工中，将有两大优点：一方面可以避免因切削量大而产生薄壁变形，另一方面能够保证螺纹加工的精度。

二、 合理选择刀具

(1) 内镗孔刀采用机夹刀，缩短换刀时间，无须刃磨刀具，具有较好的刚性，能减少振动变形和防止产生振纹；(2) 外圆粗、精车均选用硬质合金90°车刀；(3) 螺纹刀选用机夹刀，刀尖角度标准，磨损时易于更换。(4) 切刀采用机夹刀，刀具长 25mm。

三、 分析工艺过程

1. 加工步骤

(1) 装夹毛坯45mm长，平端面至加工要求；(2) 用Φ18钻头钻通孔，粗、精加工Φ21通孔；(3) 粗、精加工Φ48外圆，加工长度大于3mm至尺寸要求；(4) 加工螺纹外圆尺寸至Φ23.805；(5) 利用G76、G92混合编程进行螺纹加工；(6) 切断工件，控制总长尺寸35mm；(7) 完成加工。

2. 切削用量

(1) 内孔粗车时，主轴转速每分钟600转，进给速度F0.3，留精车余量0.2~0.3mm。(2) 内孔精车时，主轴转速每分钟1200转，为取得较好的表面粗糙度选用较低的进给速度F0.1，采用一次走刀加工完成。(3) 外圆粗车时，主轴转速每分钟1 100转，进给速度F0.3，留精车余量0.3~0.5mm。(4) 外圆精车时，主轴转速每分钟1300转，进给速度F0.1，采用一次走刀加工完成。

四、 编制程序（数控系统采用华中世纪星）

程序内容程序说明

%1234

G95F0.3

G00 X200 Z50定位至起刀点

S600 M3 启动主轴，转速600转/分

T0101 调用1#镗孔刀

G00 X16 Z5定位至（16,5）

G71 U1 R0.5 P1 Q2 X-0.5 Z0 F0.3

N1 G0 X21.4

G1 Z0

X21 Z-0.2

N2 Z-37

G0 Z50

X200 回至起刀点，

M5主轴停止

M0程序停止

M3 S1

G0 X200 Z50定位至起点

T0202 M3 S1200 调用2#外圆精车刀，启动主轴，转速为1 200转/分

G00 X52 Z2 定位至（52,2）

G80 X50 Z-6 F0.3G80外圆切削循环

X48车至Φ48

G0 X100 Z10 回至起刀点，主轴停止

M05

M0 程序停止，零件调头并装夹

T0202调用2#外圆精车刀

M3 S1主轴启动，转速1200转/分

G00 X50 Z2 定位至（50,2）

G71 U2 R0.5 P3 Q4 X0.5 Z0 F0.1

外圆车削循环，对螺纹外圆进行粗加工

N3 G0 X21.8

G1 Z0 0.3

X23.805 Z-1

N4 Z-32

G0 X100 Z100回到起刀点，

M5主轴停止

M0程序停止

M3 S120 主轴启动，转速1200转/分

G00 X50 Z2定位至（50,2）

G0 X100 Z100回换刀点（100,100）

T0404 调用4#螺纹刀

G0 X25 Z5定位至（25,5）

G76 C2 R-1 E1 A60 X22.25 Z-28 K0.75 U0.1 V0.1

螺纹车削循环车削M24*1.5螺纹部分

G0 X25 Z5

定位至G76同一螺纹加工起点

G82 X22.15 Z-28 F1.5 G82精修螺纹

X22.05

X22.05

G0 X100 Z100返回起点

T0505 调用5#切断刀

G00X52

Z-38

G01X0 切掉工件

G00X100

Z100

M5 停主轴

M30 程序结束

五、 加工时的几点注意事项

(1) 工件要夹紧，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)在机床变速、检查和测量工件、调换刀具、装卸及清除切屑等项工作时，必须在机床停稳后进行；

(4) 安全文明生产，要穿戴好规定的各种劳动保护用品。

通过实际加工生产，以上措施很好地解决了加工精度不高等问题，减少了装夹校正的时间，减轻了操作者的劳动强度，提高效率并保证加工后零件的质量，经济效益十分明显

参考文献：

[1]袁锋.数控机床培训教程[M].北京:机械工业出版社，2004.

[2]顾力平.数控机床编程与操作[M].北京:中国劳动社会保障出版社，2005.

（新乡市高级技工学校）