变导程螺纹的数控加工

窦美宁

烟台工程职业技术学院，山东烟台 264006

随着现代机械化程度的不断提高，变导程螺纹的应用也随处可见。它主要应用在连接件和传动件上，是机械设备中一种常见的零件结构。如塑料挤压机械中的主要传动部分塑料挤出机，是塑料成型加工的最主要部件，直接关系到塑料成型加工的应用范围和生产率。通过外部动力传递和外部加热元件的传热进行塑料的固体输送、压实、熔融等到最后成型。塑料自加料口进入挤出机的料筒内，在螺杆的旋转作用下，由于料筒内壁和螺杆表面的摩擦作用向前运动。螺杆的职能主要是将塑料压实提供向前输送的动力，经过输送元件及多种复合材料充分混合均匀后输送至挤出机出口。

1 变导程螺纹的特点

变导程螺纹是导程按一定规律变化的螺纹。其内槽表面是一个螺旋面，如图1所示。其导程是以增量值K来不断递增变化的。

加工时螺纹车刀切削刃上任意一点的运行轨迹，都是一条螺旋线，沿圆周展开为一直线，所以变导程螺旋线相邻圆周直线段的斜率不同，每一直线段的升角增量也各不相同。

图1 变导程螺纹

2 变导程螺纹的数控编程指令

G34 X(U)__ Z(W)__ F__ K__；该指令可加工变导程螺纹的零件，对每一个导程做增加值或减少值的指定，就能完成变导程螺纹的切削。其中：X、Z为切削到达的终点坐标值；U、W为切削到达终点的增量坐标值；F为螺纹起点处的基本导程；K为螺纹每导程的增(减)量，K值的变化范围在系统参数中设定。

3 变导程螺纹的分类及编程

变导程螺纹可分为以下两大类：槽等宽变牙宽和牙等宽变槽宽变导程螺纹，槽等宽变牙宽其槽宽相等牙宽按规律均匀变化，可利用一定宽度的螺纹刀来加工。选用刀宽一定的梯形螺纹车刀，采用直进法分层切削螺纹。粗切削时每次X向的进刀量为0.3mm。其切削起点Z值的确定为工件上的第一个导程减去螺纹每导程的变化量。螺纹进行多次重复切削过程中，每次只是程序中的起刀点的X坐标值不断递进变化，而G34程序段一直是不变的。由于要加工螺纹的螺距较大，因此主轴转速要低，否则，机床进给会失步。

牙等宽变槽宽变导程螺纹其牙宽相等槽宽均匀按规律变化，如图2。可利用小于第一个槽宽的螺纹刀来加工。编程的关键是解决相邻两牙递增变化的问题。因为加工此种螺纹相对于前一种要难些。

图2 牙等宽变槽宽变导程螺纹

3.1 工艺分析

工件编程原点设在工件右端面中心处。选用刀宽为4mm的梯形螺纹车刀。此种槽宽是按导程增量来递增或递减变化，在单次的螺纹切削过程中，刀具经过每牙槽所切的宽度增量也应是递增或递减变化的。而刀具宽度一定，可通过改变每刀切削时的导程F来逐牙轴向递进完成切削。计算如下：

其中，f0：起始切削牙等宽变槽宽变导程螺纹的导程值，

本例起始导程为8mm；fn：第n次切削牙等宽变槽宽变导程螺纹的导程值，本例中为8mm+2mm=10mm；n：完成牙等宽变槽宽变导程螺纹切削的总次数，n最小=Ln/T，其中Ln为螺纹有效切削范围内最大的槽宽（本例中Ln为16mm），T为刀宽（本例中T=4mm），则本例中n最小=16/4=4次，取n=5次。注：每次起始螺距增加为K/n，本例为K/n=2/5=0.4mm。

3.2 编程（本例采用调用子程序及宏程序编程）

G00 U-0.3；（每刀的背吃刀量0.3mm） M99。

4 结论

在数控车床上运用G34指令加工变导程螺纹变得简单、易学，但在具体加工过程中不要拘泥于同一种加工方法，在加工时要区分对待。特别是加工精度要求较高时，需要在生产实践中不断积累总结经验，避免出现故障。数控车床是通过编程指令来控制其加工过程，可以实现快速切削，提高了加工效率，降低生产成本，减轻了操作者的劳动强度，保证了加工质量。

[1]李红波，张伟峰.数控车工[M].北京：机械工业出版社，2010.

[2]林宋，张超英，陈世乐.数控车床[M].北京：化学工业出版社，2011.