用数控车床上加工梯形螺纹的探讨
摘要：在数控车床上加工梯形螺纹有一定的难度，特别是在高速切削时难度更大，加工时不容易观察和控制，安全可靠性也较差。我们通对梯形螺纹的加工方法进行不断的探索，摸索出了一套加工工艺，在工作中取得了很好的加工效果
关键词：梯形螺纹数控车削加工方法
梯形螺纹较之三角螺纹，其螺距和牙型都大，而且精度高，牙型两侧表面粗糙度值较小，致使梯形螺纹车削时，吃刀深，走刀快，切削余量大，切削抗力大。这就导致了梯形螺纹的车削加工难度较大，在多年的数控车床实习教学中，通过不断的摸索、总结、完善，对于梯形螺纹的车削也有了一定的认知，下面就来探究一下梯形螺纹的车削方法。
一、梯形螺纹加工的工艺分析与加工的基本办法
1、梯形螺纹在数控车床上基本的加工方法
车削梯形螺纹与三角螺纹相比，螺距大、牙型角大、切削余量大、切削抗力大，而且精度要求高，加之工件一般都比较长，所以加工难度较大。一般车削梯形螺纹我们用以下几种方法：
1）直进法螺纹车刀x向间歇进给至牙深处，采用此种方法加工梯形螺纹时，螺纹车刀的三面都参加切削，导致加工排屑困难，切削力和切削热增加，刀尖磨损严重。当进刀量过大时，还可能产生“扎刀”和“爆刀”现象。这种方法数控车床可采用指令g92来实现，但是很显然，这种方法是不可取的。
2）斜进法螺纹车刀沿牙型角方向斜向间歇进给至牙深处。采用此种方法加工梯形螺纹时，螺纹车刀始终只有一个侧刃参加切削，从而使排屑比较顺利，刀尖的受力和受热情况有所改善，在车削中不易引起“扎刀”现象。该方法在数控车床上可采用g76指令来实现。
3）交错切削法螺纹车刀沿牙型角方向交错间隙进给至牙深。该方法类同于斜进法，也可在数控车床上采用g76指令来实现。
4）切槽刀粗切槽法该方法先用切槽刀粗切出螺纹槽，再用梯形螺纹车刀加工螺纹两侧面。
2、梯形螺纹编程实例
例如图1所示梯形螺纹试用g76指令编写加工程序
1）计算梯形螺纹尺寸并查表确定其公差
大径 d=36 0 -0.375；
中径 d2=d-0.5p=36-3=33，查表确定其公差，故
d2=33-0.118-0.453；
牙高 h3=0.5p+ac=3.5；
小径 d3=d-2 h3=29 ，查表确定其公差，故d3=29 0 -0.537；牙顶宽 f=0.366p=2.196；
牙底宽 w=0.366p-0.536ac=2.196-0.268=1.928
用3.1mm的测量棒测量中径，则其测量尺寸
m=d2+4.864dd-1.866p=32.88，根据中径公差确定其公差，则
m=32.88-0.118-0.453；
2）编写数控程序
以上程序在螺纹切削过程中采用沿牙型角方向斜向进刀的方式。
二、变速车削梯形螺纹
在数控车床上车削梯形螺纹工件，低速车削时生产效率很低，高速车削时又不能很好地保证螺纹的表面粗糙度，达不到加工的要求，而直接从高速变为低速车削时则会导致螺纹乱牙。车削时的乱牙问题通过我们在实践生产过程中，不断摸索，终于发现可以通过以下方法加以解决：
粗车完成后，如果此时将转速直接调到低速调用原程序精车，则一定会乱牙，发生崩刃或撞车事故，故我们在低速车削之前要解决车刀乱牙问题。考虑到低速车削时车刀进给速度很慢，我们可以用肉眼来观察车削时螺纹车刀与螺纹牙型槽是否对准，具体操作方法如下：
1、改变工件坐标系，使车刀车螺纹时不接触工件表面，粗车后将车刀停在坐标原点位置处，此时在录入方式下把刀具的刀补沿x 轴正方向移动一个牙高的距离。此时将车床主轴转速调低，车刀将车不到工件表面，在接近工件表面的位置移动。
2、使车刀与车出的梯形螺纹槽重新对正，由于车刀进给速度很慢，此时我们可以看出车刀与原先车出的梯形螺纹是不重合的，车刀偏移了一小段距离，而我们目的就是要使车刀重新对准车出的梯形螺纹槽，操作的原理跟在数控车床上车削多头螺纹是一样的，就是通过改变螺纹车刀车削前的轴向起点位置来达到目的，我们可以
通过肉眼判断需调整的大概距离，修改z轴刀补后，运行程序，发现车刀与车出的梯形螺纹槽还没有完全对正。则再修改z值，重新运行程序，直到车刀与梯形螺纹槽完全对正。
3、恢复原来的工件坐标系，开始精加工，为了便于理解和不易出错，仍将车刀移到坐标原点位置，在录入方式下，修复刀具原来的刀补，重新运行程序，就可以低速精车梯形螺纹了。精车时也是通过上述改变螺纹车刀车削前的轴向起点位置的方法来修光梯形螺纹的两侧面，同时通过测量，控制切削的次数使螺纹达到尺寸精度的要求
通过试验，在高速与低速车削的转数都固定时，车刀需要偏移的位移是固定的，有了这个数据，以后在车刀崩刃，或磨损后需换刀时就可以不用再重复调整步骤，直接在低速精车时将车螺纹的起点偏移相应位置就可以了。
三、在转速不变需换刀时的对刀方法
在生产过程中车刀经过长时间的使用会磨损，而且还会崩刃，这时就需要换刀，但是在一般的数控车床上只要车刀从刀架上卸下，都需要重新装刀，对刀，重新装刀后，它们的坐标值全部改变，要用以上的方法来对刀的话，生产效率就会很低，因此
1、在卸下要刃磨的刀具前，在手轮方式下把刀具x轴移动到小于底径的地方，然后再把z轴慢慢摇到工件的端面处，使之接触到工件，记录下x，z轴的坐标值。
2、然后卸下需刃磨的刀具，装上新刀，用刀尖车削工件外径（此
外径就是梯形螺纹的大径），把大径尺寸输入刀补库中，然后将刀具沿z向摇出，再把x向摇到记录下的旧刀x向的尺寸，慢慢在把z向摇到工件端面，此时z向的数值就是原刀z向的数值，输入到刀补库中，调出程序运行即可。
四、加工梯形螺纹的几点注意事项
1、切削时加切削液，根据情况看是否要加顶尖。
2、车刀从高速变为低速后要严格对准梯形螺纹槽，操作时要仔细认真，不能马虎。可采用逐步恢复坐标系的方法，即分几次校正车刀，使车刀逐步车削到牙槽底部。
3、梯形螺纹精粗车刀的刀头宽度不能相差太大，不然换刀后会使切削余量过大，发生崩刃等问题。
4、对于一些大螺距的螺纹，车削时主轴转速不能过高，需参考机床的最高进给速度，否则会发生失步等问题。
