利用宏程序加工特种螺纹套的经验分享

孙日霞 薛嘉鑫

Abstract：This paper introduces the turning method of special-shaped section thread by macro program programming on NC lathe， and expounds the problems encountered in the machining and the solutions through the program.

key word：Macro program、CNC lathe、Thread processing

摘要：本文介绍了在数控车床上采用宏程序编程对异形截面螺纹的车削方法，并通过程序阐述了笔者在加工中遇到的问题及解决办法。

关键词：宏程序、数控车床、螺纹加工

随着数控技术的发展，数控机床的普及率也越来越高，用数控车床进行螺纹加工已经不是困难的事情了。近日，笔者多年前的一名学生请教了我一个关于螺纹加工的问题，如图所示，此零件比较具有代表性，在此将问题的解决过程进行分享，以期为同行解决类似问题提供些许思路。

此零件为一特种螺纹套，其最大特点在于内孔有一异形螺纹，螺纹截面由圆弧和直线组合形成，“牙顶”为半圆弧，“牙底”由一直线构成，且螺距较大，达到14mm。

根据螺纹形成原理，螺纹车削加工时必须保证工件旋转一周，刀具移动一个导程的长度，受机床最高进给速度的影响，在进行大螺距螺纹加工时，主轴转速不宜过高，否则会引起进给系统故障。

常见螺纹根据牙型可分为三角形螺纹、管螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹及矩形螺纹，除矩形螺纹外，其它螺纹均已标准化，所以加工时都有标准刀具可供选择，也有较成熟的加工方法。对于小螺距螺纹，大多采用直接车削的方式，在数控车床上也可采用斜向进刀法减少切削阻力;对于大螺距螺纹，随着切削深度的增加，刀具与工件的接触面增大，会引起切削振动，一般会采用先切槽再精修螺纹侧面或者采用左右借刀法进行切削。总之常见螺纹的切削都是用刀具形状保证螺纹截面形状的成形法。对于此零件来说，此方法不可行，一方面刀具太过特殊，人工刃磨几乎不可能完成，订做专用刀具成本也较高，另一方面，切削时接触面过大，会引起振刀，无法保证工件尺寸精度和表面质量。

经过分析，我们可以把图中A所示区域理解为螺纹牙形，去除该区域的材料的过程就是螺纹加工的过程。在不考虑使用成形刀的情况下，可以使用内孔刀配合宏程序的方法完成异形螺纹加工。即通过宏程序将刀尖定位在A区域所示螺纹轮廓的直线和圆弧上，通过步距递减确定螺纹加工起点，每确定一个点便执行一次螺纹加工循环指令，直到將图示余量去除干净，此异形螺纹便加工完成了。零件材料为长铝管，工艺流程为：工件留长120mm装夹→平左端面→粗精车?51.5mm、?59mm外圆及外倒角→粗精车?39mm及倒角→留长103mm切断→夹?59mm外圆车削内孔至?45.5mm→在内孔最左端切?48mm×7mm内沟槽（螺纹退刀槽）→车削异形螺纹。

异形螺纹的车削，笔者在试制时，曾用过内沟槽刀、内孔镗刀及内螺纹车刀（螺距为2mm的三角螺纹车刀）进行车削，虽然内螺纹车刀的刀尖比较尖，步距过大时会导致表面质量变差，但其很好的避免了切削时振刀和后角干涉的问题，故在试制过程中一直采用，本文所示程序亦是采用内螺纹车刀编写的。

在机械加工中会遇到各种各样的零件，特别是试制零件时，零件数量很少，有的甚至是单件加工，如何利用现有的设备，现有的加工方法以最小的成本完成零件的加工，需用机床操作者充分了解机床的加工范围，灵活运用自动编程、宏程序及特殊刀具手工刃磨等技术来实现，本文所述的方法并不一定是最优的方案，其在螺纹加工工序上花费的时间较长，也有改进的空间，随着数控技术的发展，数控机床的功能也会显著提高，加工范围也会大大提高。

参考文献：[1]郎一民.数控车削加工宏程序应用及实例[M].北京：机械工业出版社，2017.

[2]张健.数控车床零件加工[M].武汉：华中科技大学出版社，2012.