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数控车床上加工多头螺纹的方法发表时间：2020-12-24T09:18:01.710Z 来源：《当代教育家》2020年31期作者：姚燕红袁石裕[导读] 双头螺纹是在轴向等距分布的螺旋线所形成的螺纹，多头螺纹每旋转一周时，螺母（或螺杆）能移动几倍的螺距，所以多头螺纹常用于快速移动的机构中。
杭州市萧山区第一中等职业学校摘要：本文介绍用分层斜进法在数控机床上切削公制多头梯形螺纹（牙型角30°）的编程、计算和切削方法，进一步对职业学校学生数控加工实训起到技能提高的效果。
关键语：数控车；多头梯形螺纹；程序；斜进法双头螺纹是在轴向等距分布的螺旋线所形成的螺纹，多头螺纹每旋转一周时，螺母（或螺杆）能移动几倍的螺距，所以多头螺纹常用于快速移动的机构中。
加工切削多头螺纹时，最主要的问题是解决螺纹的分头方法，如果分头出现误差，就会使切削的多头螺纹螺距不等，从而严重影响内外螺纹的配合精度，降低使用寿命，在普通机床上加工双头螺纹的方法有轴向分头法和圆周分头法两大类，但由于学生的操作水平有限及机床的细小误差，在普通机床上加工双头螺纹加工很难保证达到准确的分头，特别是三头螺纹以上的多头螺纹加工更为困难。
利用数控车床加工多头螺纹不但能达到准确、高精度的分头，而且在切削过程中采用斜进法，提高了生产率减少劳动时间，学生在操作编程中只要掌握方法——在程序段中Z轴方向移动一个螺距即可，从而减少了因分头误差所带来的加工困难。
一、数控车床上加工多头螺纹方法的选择当螺距P>4毫米时的双头梯形螺纹在数控车床上的切削方法通常有三种：1、左右切削法采用左右切削法是由于左右切削定位次数过多，其程序的段数也相当多，随着螺距越大，其程序段数也越多，学生在编辑过程中数据容易混淆和输入繁琐。
2、切槽法用车槽法，则要多安装一把切槽刀，计算每次切削深度，最主要的是用切槽刀切削后，梯形车刀的定样难以确定，对于基本功不扎实的同学，会更加困难。
3、分层斜进法如果改用分层斜进法时，在每次往复行程后，只需改变一个Z轴方向值，而且编程和计算简单快捷，不仅适用于所有学生，且节约时间，提高了上课效率。
数控车床上加工蜗杆的通用宏程序摘要很多中小型企业会遇到要在数控车床上加工大螺距梯形螺纹和蜗杆，由于这些企业条件限制，往往不能编制好加工程序，本文以实例探讨了数控车床中加工蜗杆和梯形螺纹通用宏程序的设计和编程，让中小企业也能轻松地应用宏程序加工蜗杆和梯形螺纹。
关键词宏程序梯形螺纹蜗杆一、前言今年本人应某中小型企业邀请，去帮他们处理数控车床加工中遇到的一些问题。
经交流得知，他们要加工一批蜗杆，并从宜昌纺织机械厂请了位师傅编了个很长的程序，但加工时还是很快损坏了刀具。
我查阅了相关说明书，并无这方面内容，上网搜索，也没有找到免费的可以直接使用的相关文章，因此本人参考部分资料，给他们编制了一个通用的加工蜗杆和梯形螺纹的程序，告诉他们使用方法后，遇到蜗杆和梯形螺纹就可以直接套用该程序，这样即使对宏程序不太熟悉的工人也可以加工蜗杆和梯形螺纹了。
二、加工螺纹的一般方法在数控车床加工螺纹一般有四种方法：直进法、斜进法、左右切削法和切槽刀粗切槽法四种。
1、直进法：如图1所示，螺纹刀间歇性进给到牙深处，采用此种方法加工梯形螺纹时，螺纹车刀的三面都参与切削，导致加工排屑困难，切削力和切削热增加，刀尖磨损严重，进刀量过大时，还可能产生扎刀现象。
很显然，加工大螺距梯形螺纹和蜗杆是不可取的。
2、斜进法：如图2所示，螺纹车刀沿牙型角方向斜向间歇进给到牙深处，采用此种方法加工梯形螺纹时，螺纹车刀始终只有一侧刀刃参加切削，从而排屑比较顺利，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。
3、左右切削法：如图3所示，螺纹车刀沿牙型角方向交错间隙进给至牙深，该方法同于斜进法，在数控车床上采用宏程序编程来实现。
3、切槽刀粗切槽法：如图4所示，该方法先用切槽刀粗切槽，再用梯形螺纹车刀加工螺纹两侧面，这种方法在数控车中较难实现。
三、蜗杆和大螺距梯形螺纹特点和加工方法车削加工蜗杆和大导程螺纹，无论用斜进法还是左右切削法，切削抗力非常大，以前只能用高速钢车刀低速车削加工，生产效率非常低。
直径2470大导程多头梯形螺纹数控编程研究对象：耐磨钢；HRC : 35~40;外径为2470mm。
T , 400*160 (P40) -l,H的大导程多头梯形螺纹左旋。
确定螺纹升角T,400*160(P40)-I,H是公称直径为400mm ,导程为160mm ,螺距为40mm，牙型角为30 度的4头梯形左旋内螺纹，计算螺纹升角为7.6度设备选择数控立车：西门子802D SL要求：主轴编码器良好螺纹车刀的选用耐磨钢：软化时硬度HRC为25~30，硬化后硬度HRC为35~40。
要在软化车螺纹，硬化修螺纹的车削工艺，刀具要具有耐用度和耐冲击性，首选YG类焊接刀(俗话说称铸铁刀或者YG3,YG8，YG6X等)。
刀具侧切削刃的后角选择(3~5度)+7.6度和(3~5 度)-7.6度。
加工方法第一种笨方法径向进刀配合左右进刀法自行编程，分8刀进行粗加工，一共是26次粗车循环。
每次只需要调整几个参数即可完成粗加工。
降低操作难度，减少刀具重磨和重新定位次数。
缩短辅助时间，提高效率。
第二种方法质量要求过高的话第一种的可行性就低了。
更加符合精车螺纹的还是斜向单面车削的方法好用，程序也不同。
下面采用周向分度法编程TM400160.MPFN10G54 G0 X=20 Z=8N20 R1=0 R2=4 R4=610 R5=10 R6=60 R7=15 R8=7.8N30 G0 X=0 Z=0N50 G0 Z=IC(-R4)N60 G0 X=R1N70 L01012 P=R2N80 G0 X=-20N90 G0 Z=0N100 M3001012.SPFN10 G1 X=IC(R5) F300N20 G33 Z=IC(R4) K160 SF=15N30 G1 X=IC(-R6) F300N40 GO Z=IC(-R4)N50 GO X=IC(R5)N60 G33 Z=IC(R4) K160 SF=105N70 G1 X=IC(-R6) F300N80 GO Z=IC(-R4)N90 GO X=IC(R6)N1OO G33 Z=IC(R4) K160 SF=195N11O G1 X=IC(-R6) F300N120 GO Z=IC(-R4)N130 GO Z=IC(R6)N14O G33 Z=IC(R4) K16O SF=285N15O G1 X=IC(-R6)F3OON16O R4=R4+R5*TAN(R7)/2N17O GO Z=IC(-R4)N180 GO X=IC(R5)N190 RET该程序中R1: X轴定位点(mm)R2:加工次数R4 :起到点(mm)R5 :每刀吃刀深度(mm)R6 :退刀距离(mm)R7 :刀具角度(15度为牙型上面，-15度为牙型下面)R8: Z轴定位退刀点(mm) 分三部第一步分4次循环，斜向单面加工，消除牙型上面不整齐现象1)R仁0, R2=20，R4=610，R5=0.5，R6=60，R7=15，R8=8.5 ；2)R1=10，R8=7.16 ；3)R1=20, R8=5.82 ；4)R1=30，R2=24, R8=4.48 ；第二步再分4刀加工牙型下面，斜向单面加工，消除牙型上面不整齐现象5)R仁0, R2=20，R4=610，R5=0.5，R6=60，R7=-15，R8=-8.5 ；6)R1=10，R8=-7.16 ；7)R1=20, R8=-5.82 ；8)R1=30，R2=24, R8=-4.48.；第三步使用若干次循环，分别对上，下面光出，直至轴头螺纹规能够旋和下去为止，并留螺纹硬化变形收缩量。
用宏程序编程车削梯形螺纹梯形螺纹较之三角螺纹，其螺距和牙型都大，而且精度高，牙型两侧面表面粗糙度值较小，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。
1 普通车床车削梯形螺纹方法车削梯形螺纹时，通常采用高速钢材料刀具进行低速车削，低速车削梯形螺纹一般有如图1所示的四种进刀方法：直进法、左右切削法、车直槽法和车阶梯槽法。
通常直进法只适用于车削螺距较小(P<4mm)的梯形螺纹，而粗车螺距较大(P>4mm)的梯形螺纹常采用左右切削法、车直槽法和车阶梯槽法。
下面分别探究一下这几种车削方法：图1 梯形螺纹车削的四种进刀方法直进法：直进法也叫切槽法，如图1(a)所示。
车削螺纹时，只利用中拖板进行横向(垂直于导轨方向)进刀，在几次行程中完成螺纹车削。
这种方法虽可以获得比较正确的齿形，运动轨迹也很简单，但由于刀具三个切削刃同时参加切削，振动比较大，牙侧容易拉出毛刺，不易得到较好的表面品质，并容易产生扎刀现象，因此，它只适用于螺距较小的梯形螺纹车削。
左右切削法：左右切削法车削梯形螺纹时，除了用中拖板刻度控制车刀的横向进刀外，同时还利用小拖板的刻度控制车刀的左右微量进给，直到牙形全部车好，如图1(b)所示。
用左右切削法车螺纹时，由于是车刀两个主切削刃中的一个在进行单面切削，避免了三刃同时切削，所以不容易产生扎刀现象。
另外，精车时尽量选择低速(v=4～7m/min)，并浇注切削液，一般可获得很好的表面质量。
车直槽法：车直槽法车削梯形螺纹时一般选用刀头宽度稍小于牙槽底宽的矩形螺纹车刀，采用横向直进法粗车螺纹至小径尺寸(每边留有0.2～0.3mm的余量)，然后换用精车刀修整，如图1(c)所示。
这种方法简单、易懂、易掌握，但是在车削较大螺距的梯形螺纹时，刀具因其刀头狭长，强度不够而易折断：切削的沟槽较深，排屑不顺畅，致使堆积的切屑把刀头“砸掉”：进给量较小，切削速度较低，因而很难满足梯形螺纹的车削需要。
车削螺距为6的梯形螺纹【摘要】梯形螺纹的车削不管是在生产实践中，还是在技能训练模块中，是非常重要的。
本文就梯形螺纹车削过程中车刀的刃磨要求、工件的装夹、车刀的装夹和机床的调整以及车削时如何利用梯形螺纹的计算公式从数学方面来保证粗加工余量的快速去除和精加工余量的有效预留，从而达到高效、稳定地车削梯形螺纹。
【关键词】左右车削法梯形螺纹螺旋升角借刀梯形螺纹是螺纹的一种，牙型为等腰梯形，牙型角为30。
内外螺纹以锥面贴紧不易松动。
我国标准规定30°梯形螺纹代号用“Tr”及公称直径×螺距表示，左旋螺纹需在尺寸规格之后加注“LH”，右旋则不注出。
例如Tr36×6；Tr44×8LH等。
梯形螺纹一般作传动用，用以传递准确的运动和动力，所以精度要求比较高，例如车床上的长丝杠和中、小滑板的丝杆等，而且其精度直接影响传动精度和被加工零件的尺寸精度。
梯形螺纹的工件不仅广泛的被用在各种机床上，其螺距和牙型都大，而且精度高，牙型两侧面表面粗糙度值较小，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，学生在车工技能培训中难于掌握，容易产生扎刀现象，进而使学生对此产生紧张和畏惧的心理，很多操作者都是因为无法快速的去除粗加工余量和将精加工余量留得过多或过少，导致加工速度太慢或将工件报废。
在多年的车工实习教学中，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，，在此谈谈左右车削法车削梯形螺纹时的几点心得体会。
一、梯形螺纹车刀的刃磨要求。
1．高速钢右旋梯形螺纹粗车刀（以车Tr42×6－7h螺纹为例）。
下图为高速钢右旋梯形螺纹粗车刀，为了便于左右切削并留有精车余量，两侧切削刃之间的夹角应小于牙型角30°，取29°左右。
刀头宽度应小于牙槽底宽W（W=1.93），刀头宽度取1.3mm左右。
为了高效去除大部分切削余量，将刀头磨成圆弧型，以增加刀头强度，并将刀头部分的应力分散。
梯形螺纹(内外螺纹)基本尺寸表螺距2-24梯形螺纹是一种常见的螺纹结构，它具有内外两种螺纹形式，被广泛应用于机械制造、汽车制造、航空航天等领域。
梯形螺纹的基本尺寸对于螺纹的加工和使用至关重要，下面我们将介绍梯形螺纹的基本尺寸表，并对螺距为2-24的梯形螺纹进行详细解析。
梯形螺纹的基本尺寸包括螺纹直径、螺距、螺纹高度、螺纹角等参数。
这些参数的精准度和符合标准对于螺纹的配合、连接和传动性能起着至关重要的作用。
下面是梯形螺纹的基本尺寸表：螺距 | 螺纹直径 | 螺纹高度 | 螺纹角。
2 | 4 | 0.5 | 30。
3 | 5 | 0.75 | 30。
4 | 6 | 1 | 30。
5 | 7 | 1.25 | 30。
6 | 8 | 1.5 | 30。
8 | 10 | 2 | 30。
10 | 13 | 2.5 | 30。
12 | 16 | 3 | 30。
14 | 18 | 3.5 | 30。
16 | 21 | 4 | 30。
18 | 23 | 4.5 | 30。
20 | 25 | 5 | 30。
22 | 28 | 5.5 | 30。
24 | 30 | 6 | 30。
从上表可以看出，梯形螺纹的螺距范围为2-24，螺距越大，螺纹的间距越大，螺纹的高度和直径也会相应增加。
螺纹角为30度，这是梯形螺纹的标准角度，它决定了螺纹的牙型和牙距。
在实际应用中，梯形螺纹的基本尺寸表可以作为加工和检测的参考，确保螺纹的质量和精度。
对于螺距为2-24的梯形螺纹，我们需要特别关注以下几点：1. 螺距为2-24的梯形螺纹的加工工艺需要根据不同的螺距进行调整，确保螺纹的牙型和牙距符合标准要求。
加工过程中需要使用合适的刀具和设备，保证螺纹的精度和表面质量。
2. 螺距为2-24的梯形螺纹的配合要求严格，螺纹的连接和传动性能直接影响机械设备的使用效果和安全性。
在螺纹的配合过程中，需要严格按照基本尺寸表进行检测和调整，确保螺纹的配合间隙符合标准要求。
梯形螺纹基本知识1）梯形螺纹车刀角度，如图4.1所示。
2）梯形螺纹切削方法:在数控车床上加工螺纹的方法有直进法、斜进法、左右进刀法。
如图4.2所示。
图4.1车刀角度（a）直进法（b）左右切削法（c）斜进法图4.2 梯形螺纹车削b）梯形螺纹刀的安装车刀主切削刃必须与工件轴线等高或略高。
刀尖的角平分线应垂直于工件轴线，应用角度样板找正装夹，以免产生螺纹半角误差。
螺纹刀杆伸出不能太长，以免产生震动。
c）梯形螺纹参数计算公式1）表4.1外梯形螺纹表4.1 梯形螺纹的计算式及其参数值2）三针测量表4.2测量时，把三根量针放置在螺纹两侧相对应的螺旋槽内，用千分尺量出两边量针顶点之间的距离M。
根据M值可以计算出螺纹中径的实际尺寸。
三针测量时，M值和中径的计算公式见表4.2。
表4.2 三针测量表测量时要注意：一是三针测量用的量针直径(dD)不能太大，如果太大，则量针横截面与螺纹牙侧不相切，无法量得中径的实际尺寸；二是量针也不能太小，如果太小，则量针陷入牙槽中，其顶点低于螺纹牙顶而无法测量。
d）注意事项1）车梯形螺纹时进给倍率和主轴倍率无效（固定100%）。
2）不要使用恒线速切削，用G97指令。
3）加工中的进给次数和被吃刀量应合理分配。
4）加工中要保证三针测量尺寸，利用Z向修改摩耗法切削。
5）必须设置导入量和导出量。
6）因车刀挤压会使螺纹大径尺寸膨长，因此车螺纹前的外圆直径应比大径小0.1mm～0.2.mm。
e）相关指令运用G94端面切削循环格式：G94 X（U） Z（W） R F ；图4.3为切削带有锥度的端面循环。
刀尖从起始点A开始按1、2、3、4顺序循环，2（F）、3（F）表示F代码指令的工进速度，1（R）、4（R）的虚线表示刀具快速移动。
R为锥面的长度当去掉格式中的R时，即为切削不带锥度的端面循环。
图4.3车带有锥度的端面循环4.1.3 实训内容数控车削加工大螺距梯形螺纹加工，完成该零件图4.4的加工实训，实体图4.5。
在数车上加工大螺距梯形螺纹
【摘要】梯形螺纹的牙型高度深，精度要求高，牙两侧表面粗糙度值较小，是较难加工的螺纹，文中介绍了在数控车床上利用宏程序粗加工大螺距梯形螺纹的方法，利用低转速精加工梯形螺纹的方法，给出了具体加工程序及其说明，提供的加工程序具有很好的实用价值。
【关键词】数控车削；梯形螺纹；大螺距；宏程序
梯形螺纹作为传动螺纹，主要用于准确传递运动和动力，他用中径配合，定心准确，被广泛地用在各种机床上。
梯形螺纹较之三角螺纹，其螺距和牙型都大，而且精度高，牙型两侧面表面粗糙度值较小，导致加工梯形螺纹时，吃刀深、走刀快、切削余量大、切削抗力大，相对来说，梯形螺纹的车削难度较大，特别是容易产生扎刀和折刀现象。
在数控加工中，宏程序可以解决这样的问题。
宏程序是程序编制的高级形式，程序编制的质量与编程人员的素质息息相关，因为宏程序中应用了大量的编程技巧，如数学关系的表达、加工刀具的选择、走到方式的取舍等。
掌握宏程序可以解决复杂工件加工，避免烦琐的数学计算。
一、梯形螺纹的加工尺寸
梯形螺纹基本要素及计算公式
名称及代号计算公式
牙型角αα=30°
螺距P P
牙顶间隙ac P 1.5～5 6～12 14～44
ac 0.25 0.5 1
大径d 公称直径
中径d2 d2=d-0.5P
小径d3 d3=d-2h3
牙顶高h3 h3=0.5P+ac
牙顶宽? ?=0.366P
牙根槽宽W W=0.366P-0.536ac
螺纹升角ψtanψ=np/πd2
二、梯形螺纹的加工方法
梯形螺纹精度要求不高时，可采用一把高速钢螺纹车刀分粗、精车车削。
当梯形螺纹精度要求较高时，可采用粗、精两把车刀进行车削。
选用高速钢右旋梯形螺纹粗车刀。
为了高效去除大部分切削余量，将刀头磨成圆弧型，以增加刀头强度，并将刀头部分的应力分散。
为了使车刀两条侧切削刃锋利且受力、受热均衡，将前刀面磨成左高右低、前高后低。
普通车床加工梯形螺纹的方法有多种，直进法、左右切削法、斜进法，车阶梯槽法等，这些加工方法对于加工螺距较小（P6）的零件，其切削效率较低，难以满足更高的要求。
根据上述分析，数控车床车削梯形螺纹采用“分层法”车削最为合适。
在车削梯形螺纹时，“分层法”是把牙槽分成若干层，转化成若干个较浅的梯形槽来进行切削，从而降低了切削厚度，避免了折刀情况的发生。
每一层的切削都沿梯形槽的左侧先斜进后，再向右的车削方法，由于向右切削时槽深不变，不会形成三面刃切削，切削力较小，切削平稳，因此切削较为轻快，不会产生振动和“扎刀”现象，其刀具运行轨迹也很清晰，如图1所示。
在切削每一层时，Z轴向右偏移是通过改变起刀点的位置实现的。
三、梯形螺纹的加工实例
1、零件图
该例中由于工件不长，采用三爪卡盘装夹，不用顶尖直接加工梯形螺纹即可。
车削方法采用“分层法”加工。
为了便于左右切削并留有精车余量，两侧切削刃之间的夹角应小于牙型角30°，取29°左右。
刀头宽度应小于牙槽底宽W（W= 1.928），刀头宽度取2W/3≈1.3mm，这里取1.5mm。
2、梯形螺纹的粗加工
①编程分析
用宏程序编程时变量的设置是核心内容，一是要变量尽可能少，避免影响数控系统计算速度，二是要便于构成循环。
本例中有4个变量，#1为螺纹大径值，#2为螺纹槽左端的起刀值，#3为螺纹槽右端的终点值，#4为每层螺纹刀的移动值。
本例中编程关键技术是要利用宏程序实现分层切削。
利用G92螺纹加工循环指令功能，每层向右移刀由变量#4实现。
分层切削的深度通过#1变量，加工
一层后，通过#1=#1-1.0实现进刀，而在每层中螺纹的X坐标不变，始终为#4=#4+1.0。
②参考程序与注释
O1234
G97 G99 M3 S400 给定转速
T0101 F0.2 选择刀具
G0 X50 Z10.0 选择螺纹进刀点
#1=42.0 给定螺纹大径值
#2=5.0 给定螺纹槽左端的起点值
#3=7.0 给定螺纹槽终点值
N5 #1=#1-1. 给定螺纹吃刀深度ap=1.0/2
#2=#2+0.5*TAN[15] 计算每层螺纹槽左端起点值
#3=#3-0.5*TAN[15] 计算每层螺纹槽右端终点值
#4=#2 改变每层移动的变量为#2
WHILE[#4LE#3] DO1 判断每层加工的槽宽是否到边
G0 Z#3 定位到左端的起刀点
G92 X#1 Z-32. F6.0 加工螺纹槽
#4=#4+1.0 设定每层螺纹车刀的移动量1mm（特大螺距加工尤为重要）
END1 构成循环
G0 Z#3 定位到螺纹槽的右端
G92 X#1 Z-32.O F6.0 车削每层螺纹右侧的最后一刀。
