基于华中数控系统的梯形螺纹加工探讨

李烨

摘要介绍了在数控车床上加工梯形螺纹，利用华中数控系统的宏程序功能编写加工程序的方法。

关键词梯形螺纹；华中数控

中图分类号：TG519 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）11-0091-01

起传动功用的螺纹中，梯形螺纹是最常用的一类。典型的应用场合如：普通车床上的长丝杠、中小拖板上的丝杠、尾座丝杠等。此类零件的单件小批量加工常常采用CA6140、C620等普通车床设备。特点为：对操作者的技术要求较高、加工效率不高、劳动强度大、零件的加工精度容易受工艺系统精度的客观影响。近年来，不少企业尝试采用数控车床加工梯形螺纹，对数控车床编程人员以及数控车床操作员来说，该课题具有较高难度和挑战性。本文拟就基于华中数控系统、采用宏程序编写加工程序来对该课题进行探讨。

1梯形螺纹加工工艺分析

本文所探讨的梯形螺纹零件如下图1所示，该零件的材料选用调质过的45号钢，利用配备有华中数控系统的CAK6140数控车床（生产厂家为大连机床厂）加工。其中零件的各个外圆、台阶面已经加工完毕，在本文里我们只探讨该零件Tr40×7-7e梯形螺纹部分的加工工艺过程。

图1梯形螺纹零件图

从图纸中看到：梯形螺纹部分的长度为130-35-30=65 mm，牙形表面粗糙度Ra值要求不超过1.6 μmm。

根据梯形螺纹各参数及其计算公式可知：螺纹大径d= mm，中径d2=mm，牙顶间隙ac=0.5 mm，小径d3=mm，牙高h3=0.5×7+0.5=4 mm，牙顶宽f=0.366×7=2.562 mm，牙槽底宽w=0.366×7-0.536×0.5=2.3 mm，螺旋升角ψ=arctan[7/（3.14×34.5）]=3°42′。

为保证梯形螺纹的加工质量符合要求，拟采取以下工艺方案：

1）选择合适的装夹方式 该工件梯形螺纹位于中间部位，且加工时工件伸出较长，为保证工艺系统刚性，采用一夹一顶，即用三爪自定心卡盘夹住工件一头，用回转顶尖顶持工件另一头。车削梯形螺纹时，因车刀承受切削力较大，为防止工件轴向窜动，夹住左端φ22外圆，让右边的台阶靠在卡爪面上。必要时φ22外圆垫铜皮，以防出现夹伤。

2）选择合适的切削方法 车削梯形螺纹，划分为粗车、精车两道工序。粗精车时都要浇注充分的切削液。

对本文所示零件，我们可用一把梯形螺纹车刀完成粗车、精车两道工序。车刀材料选用高速钢W18Cr4V。粗车时，螺纹牙底留有0.1 mm的径向精车余量，螺纹牙两侧各留0.2 mm的精车余量。车刀左右两侧刀刃的夹角等于牙型角30°。刀头宽度应比牙槽底宽w（w=2.3 mm）要小一些，我们可取刀头宽度2 mm。先磨出车刀横刃，再用油石轻轻鐾左右两刀尖成小圆弧形，增加了刀头强度与车刀的耐用度，避免车削时螺纹牙槽底部出现的应力集中，并且可以强力切削，提高效率。车削时车刀左刀刃是走刀方向刀刃，承受的切削力要大于右刀刃，这样螺纹车刀左刀刃的侧后角为3~5°+ψ=7~9°，右刀刃的侧后角为（3~5°-ψ）=-1~1°，螺纹升角ψ=3°42′。精车通过修光牙槽两侧面达到图纸要求。

2梯形螺纹的切削方法

采用“左右切削分层法”加工。

车刀切削第一层，沿X方向进给0.2 mm（半径值），同时沿＋Z方向做相应的平移，返回切削起点，X方向仍进给到刚才的切深位置，但同时要沿－Z方向做相应的平移，返回切削起点，自此完成第一层切削。切削第二层，仍重复此前的过程，直至完成粗车。注意沿Z方向的偏移，切削起点的位置都发生了改变。

3梯形螺纹的加工程序

本文我们采用宏程序编制该例所示工件的加工程序。

宏程序变量的设置如下：

#1Z向分层初始值；

#2梯形螺纹牙槽宽度；

#3梯形螺纹车刀刀头宽度；

#4=[[#2-#3]/2-#1*TAN[15*PI/180]]切削起点Z轴偏移量。

加工程序如下：

O0001；程序名

%1；程序头

M03 S150 T0101; 启动主轴正转150/min，调用1号螺纹车刀1号刀具补偿

G00 X42 Z10; 刀具快速移动到螺纹加工起始点

#1=0; X向分层初始值

#2=4.44; 梯形螺纹牙槽宽度

#3=2; 梯形螺纹车刀刀头宽度

WHILE#1LE#2; 如果#1小于#2，循环继续

#4=[[#2-#3]/2-#1*TAN[15*PI/180]]; 切削起点Z轴偏移量

G00 X45 Z-20; 刀具快速移动到加工起始点

X[40-#1*2] Z[-20-#4]; 切削第一刀螺纹起始点，这时梯形螺纹车刀左刀刃车削

G32 Z-110 F7; G32指令螺纹车削

G00 X52; 刀具沿X方向快速退回

Z[-20+#4]; 刀具快速移动到螺纹加工起始点

X[40-#1*2]; X方向分层切削深度

G32 Z-110 F7; 梯形螺纹右刀刃车削螺纹

G00 X52; 刀具沿X方向快速退刀

#1=#1＋0.2; X方向逐次递进0.2 mm

ENDW; 循环结束

G00 X100; 刀具沿X方向退刀

Z100; 刀具沿Z方向退刀

M30; 程序结束

4结束语

我们将宏程序的编写梯形螺纹加工程序输入进机床进行试加工，粗精车时间只有15分钟，生产效率提高了2~3倍，大大降低了成本。

参考文献

[1]谢晓红.数控车削编程与加工（第二版）[M].电子工业出版社，2008.

[2]周保牛，黄俊桂.数控编程与加工技术[M].机械工业出版社，2009.

endprint

摘要介绍了在数控车床上加工梯形螺纹，利用华中数控系统的宏程序功能编写加工程序的方法。

关键词梯形螺纹；华中数控

中图分类号：TG519 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）11-0091-01

起传动功用的螺纹中，梯形螺纹是最常用的一类。典型的应用场合如：普通车床上的长丝杠、中小拖板上的丝杠、尾座丝杠等。此类零件的单件小批量加工常常采用CA6140、C620等普通车床设备。特点为：对操作者的技术要求较高、加工效率不高、劳动强度大、零件的加工精度容易受工艺系统精度的客观影响。近年来，不少企业尝试采用数控车床加工梯形螺纹，对数控车床编程人员以及数控车床操作员来说，该课题具有较高难度和挑战性。本文拟就基于华中数控系统、采用宏程序编写加工程序来对该课题进行探讨。

1梯形螺纹加工工艺分析

本文所探讨的梯形螺纹零件如下图1所示，该零件的材料选用调质过的45号钢，利用配备有华中数控系统的CAK6140数控车床（生产厂家为大连机床厂）加工。其中零件的各个外圆、台阶面已经加工完毕，在本文里我们只探讨该零件Tr40×7-7e梯形螺纹部分的加工工艺过程。

图1梯形螺纹零件图

从图纸中看到：梯形螺纹部分的长度为130-35-30=65 mm，牙形表面粗糙度Ra值要求不超过1.6 μmm。

根据梯形螺纹各参数及其计算公式可知：螺纹大径d= mm，中径d2=mm，牙顶间隙ac=0.5 mm，小径d3=mm，牙高h3=0.5×7+0.5=4 mm，牙顶宽f=0.366×7=2.562 mm，牙槽底宽w=0.366×7-0.536×0.5=2.3 mm，螺旋升角ψ=arctan[7/（3.14×34.5）]=3°42′。

为保证梯形螺纹的加工质量符合要求，拟采取以下工艺方案：

1）选择合适的装夹方式 该工件梯形螺纹位于中间部位，且加工时工件伸出较长，为保证工艺系统刚性，采用一夹一顶，即用三爪自定心卡盘夹住工件一头，用回转顶尖顶持工件另一头。车削梯形螺纹时，因车刀承受切削力较大，为防止工件轴向窜动，夹住左端φ22外圆，让右边的台阶靠在卡爪面上。必要时φ22外圆垫铜皮，以防出现夹伤。

2）选择合适的切削方法 车削梯形螺纹，划分为粗车、精车两道工序。粗精车时都要浇注充分的切削液。

对本文所示零件，我们可用一把梯形螺纹车刀完成粗车、精车两道工序。车刀材料选用高速钢W18Cr4V。粗车时，螺纹牙底留有0.1 mm的径向精车余量，螺纹牙两侧各留0.2 mm的精车余量。车刀左右两侧刀刃的夹角等于牙型角30°。刀头宽度应比牙槽底宽w（w=2.3 mm）要小一些，我们可取刀头宽度2 mm。先磨出车刀横刃，再用油石轻轻鐾左右两刀尖成小圆弧形，增加了刀头强度与车刀的耐用度，避免车削时螺纹牙槽底部出现的应力集中，并且可以强力切削，提高效率。车削时车刀左刀刃是走刀方向刀刃，承受的切削力要大于右刀刃，这样螺纹车刀左刀刃的侧后角为3~5°+ψ=7~9°，右刀刃的侧后角为（3~5°-ψ）=-1~1°，螺纹升角ψ=3°42′。精车通过修光牙槽两侧面达到图纸要求。

2梯形螺纹的切削方法

采用“左右切削分层法”加工。

车刀切削第一层，沿X方向进给0.2 mm（半径值），同时沿＋Z方向做相应的平移，返回切削起点，X方向仍进给到刚才的切深位置，但同时要沿－Z方向做相应的平移，返回切削起点，自此完成第一层切削。切削第二层，仍重复此前的过程，直至完成粗车。注意沿Z方向的偏移，切削起点的位置都发生了改变。

3梯形螺纹的加工程序

本文我们采用宏程序编制该例所示工件的加工程序。

宏程序变量的设置如下：

#1Z向分层初始值；

#2梯形螺纹牙槽宽度；

#3梯形螺纹车刀刀头宽度；

#4=[[#2-#3]/2-#1*TAN[15*PI/180]]切削起点Z轴偏移量。

加工程序如下：

O0001；程序名

%1；程序头

M03 S150 T0101; 启动主轴正转150/min，调用1号螺纹车刀1号刀具补偿

G00 X42 Z10; 刀具快速移动到螺纹加工起始点

#1=0; X向分层初始值

#2=4.44; 梯形螺纹牙槽宽度

#3=2; 梯形螺纹车刀刀头宽度

WHILE#1LE#2; 如果#1小于#2，循环继续

#4=[[#2-#3]/2-#1*TAN[15*PI/180]]; 切削起点Z轴偏移量

G00 X45 Z-20; 刀具快速移动到加工起始点

X[40-#1*2] Z[-20-#4]; 切削第一刀螺纹起始点，这时梯形螺纹车刀左刀刃车削

G32 Z-110 F7; G32指令螺纹车削

G00 X52; 刀具沿X方向快速退回

Z[-20+#4]; 刀具快速移动到螺纹加工起始点

X[40-#1*2]; X方向分层切削深度

G32 Z-110 F7; 梯形螺纹右刀刃车削螺纹

G00 X52; 刀具沿X方向快速退刀

#1=#1＋0.2; X方向逐次递进0.2 mm

ENDW; 循环结束

G00 X100; 刀具沿X方向退刀

Z100; 刀具沿Z方向退刀

M30; 程序结束

4结束语

我们将宏程序的编写梯形螺纹加工程序输入进机床进行试加工，粗精车时间只有15分钟，生产效率提高了2~3倍，大大降低了成本。

参考文献

[1]谢晓红.数控车削编程与加工（第二版）[M].电子工业出版社，2008.

[2]周保牛，黄俊桂.数控编程与加工技术[M].机械工业出版社，2009.

endprint

摘要介绍了在数控车床上加工梯形螺纹，利用华中数控系统的宏程序功能编写加工程序的方法。

关键词梯形螺纹；华中数控

中图分类号：TG519 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）11-0091-01

起传动功用的螺纹中，梯形螺纹是最常用的一类。典型的应用场合如：普通车床上的长丝杠、中小拖板上的丝杠、尾座丝杠等。此类零件的单件小批量加工常常采用CA6140、C620等普通车床设备。特点为：对操作者的技术要求较高、加工效率不高、劳动强度大、零件的加工精度容易受工艺系统精度的客观影响。近年来，不少企业尝试采用数控车床加工梯形螺纹，对数控车床编程人员以及数控车床操作员来说，该课题具有较高难度和挑战性。本文拟就基于华中数控系统、采用宏程序编写加工程序来对该课题进行探讨。

1梯形螺纹加工工艺分析

本文所探讨的梯形螺纹零件如下图1所示，该零件的材料选用调质过的45号钢，利用配备有华中数控系统的CAK6140数控车床（生产厂家为大连机床厂）加工。其中零件的各个外圆、台阶面已经加工完毕，在本文里我们只探讨该零件Tr40×7-7e梯形螺纹部分的加工工艺过程。

图1梯形螺纹零件图

从图纸中看到：梯形螺纹部分的长度为130-35-30=65 mm，牙形表面粗糙度Ra值要求不超过1.6 μmm。

根据梯形螺纹各参数及其计算公式可知：螺纹大径d= mm，中径d2=mm，牙顶间隙ac=0.5 mm，小径d3=mm，牙高h3=0.5×7+0.5=4 mm，牙顶宽f=0.366×7=2.562 mm，牙槽底宽w=0.366×7-0.536×0.5=2.3 mm，螺旋升角ψ=arctan[7/（3.14×34.5）]=3°42′。

为保证梯形螺纹的加工质量符合要求，拟采取以下工艺方案：

1）选择合适的装夹方式 该工件梯形螺纹位于中间部位，且加工时工件伸出较长，为保证工艺系统刚性，采用一夹一顶，即用三爪自定心卡盘夹住工件一头，用回转顶尖顶持工件另一头。车削梯形螺纹时，因车刀承受切削力较大，为防止工件轴向窜动，夹住左端φ22外圆，让右边的台阶靠在卡爪面上。必要时φ22外圆垫铜皮，以防出现夹伤。

2）选择合适的切削方法 车削梯形螺纹，划分为粗车、精车两道工序。粗精车时都要浇注充分的切削液。

对本文所示零件，我们可用一把梯形螺纹车刀完成粗车、精车两道工序。车刀材料选用高速钢W18Cr4V。粗车时，螺纹牙底留有0.1 mm的径向精车余量，螺纹牙两侧各留0.2 mm的精车余量。车刀左右两侧刀刃的夹角等于牙型角30°。刀头宽度应比牙槽底宽w（w=2.3 mm）要小一些，我们可取刀头宽度2 mm。先磨出车刀横刃，再用油石轻轻鐾左右两刀尖成小圆弧形，增加了刀头强度与车刀的耐用度，避免车削时螺纹牙槽底部出现的应力集中，并且可以强力切削，提高效率。车削时车刀左刀刃是走刀方向刀刃，承受的切削力要大于右刀刃，这样螺纹车刀左刀刃的侧后角为3~5°+ψ=7~9°，右刀刃的侧后角为（3~5°-ψ）=-1~1°，螺纹升角ψ=3°42′。精车通过修光牙槽两侧面达到图纸要求。

2梯形螺纹的切削方法

采用“左右切削分层法”加工。

车刀切削第一层，沿X方向进给0.2 mm（半径值），同时沿＋Z方向做相应的平移，返回切削起点，X方向仍进给到刚才的切深位置，但同时要沿－Z方向做相应的平移，返回切削起点，自此完成第一层切削。切削第二层，仍重复此前的过程，直至完成粗车。注意沿Z方向的偏移，切削起点的位置都发生了改变。

3梯形螺纹的加工程序

本文我们采用宏程序编制该例所示工件的加工程序。

宏程序变量的设置如下：

#1Z向分层初始值；

#2梯形螺纹牙槽宽度；

#3梯形螺纹车刀刀头宽度；

#4=[[#2-#3]/2-#1*TAN[15*PI/180]]切削起点Z轴偏移量。

加工程序如下：

O0001；程序名

%1；程序头

M03 S150 T0101; 启动主轴正转150/min，调用1号螺纹车刀1号刀具补偿

G00 X42 Z10; 刀具快速移动到螺纹加工起始点

#1=0; X向分层初始值

#2=4.44; 梯形螺纹牙槽宽度

#3=2; 梯形螺纹车刀刀头宽度

WHILE#1LE#2; 如果#1小于#2，循环继续

#4=[[#2-#3]/2-#1*TAN[15*PI/180]]; 切削起点Z轴偏移量

G00 X45 Z-20; 刀具快速移动到加工起始点

X[40-#1*2] Z[-20-#4]; 切削第一刀螺纹起始点，这时梯形螺纹车刀左刀刃车削

G32 Z-110 F7; G32指令螺纹车削

G00 X52; 刀具沿X方向快速退回

Z[-20+#4]; 刀具快速移动到螺纹加工起始点

X[40-#1*2]; X方向分层切削深度

G32 Z-110 F7; 梯形螺纹右刀刃车削螺纹

G00 X52; 刀具沿X方向快速退刀

#1=#1＋0.2; X方向逐次递进0.2 mm

ENDW; 循环结束

G00 X100; 刀具沿X方向退刀

Z100; 刀具沿Z方向退刀

M30; 程序结束

4结束语

我们将宏程序的编写梯形螺纹加工程序输入进机床进行试加工，粗精车时间只有15分钟，生产效率提高了2~3倍，大大降低了成本。

参考文献

[1]谢晓红.数控车削编程与加工（第二版）[M].电子工业出版社，2008.

[2]周保牛，黄俊桂.数控编程与加工技术[M].机械工业出版社，2009.

endprint