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数控车床上加工梯形螺纹
内容摘要：在数控车床上加工梯形螺纹是一个全新的课题，本文通过对梯形螺纹加工的工艺分析和加工方法的研讨，探索出 一套可以在数控车床上加工出合格梯形螺纹的方法
在普通车床的生产实习过程中，加工梯形螺纹课题是最基本的实习课题，但在数控车床实习过程中，常常由于加工工艺方面的原因，却很少进行梯形螺纹的加工练习，甚至有人提出在数控车床上不能加工梯形螺纹，显然这种提法是错误的。其实，只要工艺分析合理，使用的加工指令得当，完全可以在数控车床上加工出合格的梯形螺纹。
一、梯形螺纹加工的工艺分析
1.梯形螺纹的尺寸计算
梯形螺纹的代号 梯形螺纹的代号用字母“Tr”及公称直径×螺距表示，单位均为mm。左旋螺纹需在尺寸规格之后加注“LH”，右旋则不用标注。例如Tr36×6,Tr44×8LH等。
国标规定，公制梯形螺纹的牙型角为30°。梯形螺纹的牙型如图（1），各基本尺寸计算公式如表1-1。

图1 梯形螺纹的牙型

2.梯形螺纹在数控车床上的加工方法
直进法 螺纹车刀X向间歇进给至牙深处（如图2a）。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。
斜进法 螺纹车刀沿牙型角方向斜向间歇进给至牙深处（如图2b）。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。
交错切削法 螺纹车刀沿牙型角方向交错间隙进给至牙深（如图2c）。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。
切槽刀粗切槽法 该方法先用切槽刀粗切出螺纹槽（（如图2d），再用梯形螺纹车刀加工螺纹两侧面。这种方法的编程与加工在数控车床上较难实现。

表1-1 梯形螺纹各部分名称、代号及计算公式
名称
代号
计算公式
牙项间隙
ac
P
1.5～5
6～12
14～44
ac
0.25
0.5
1
大径
d、D4
d=公称直径，D4=d+ac
中径
d2、D2
d2=d-0.5P, D2=d2
小径
d3、D1
d3=d-2h3, D1=d-p
牙高
h3、H4
h3=0.5p+ac,H4=h3
牙顶宽
f、f′
f=f′=0.366p
牙槽底宽
W、W′
W=W′=0.366p-0.536ac
图2 梯形螺纹的几种切削方法
3.梯形螺纹测量
梯形螺纹的测量分综合测量、三针测量、和单针测量三种。综合测量用螺纹规测量，中径的三针测量与单针测量如图3所示，计算如下：

图3 梯形螺纹中径的测量
M=d2+4.864dD-1.866P (dD表示测量用量针的直径，P表示螺距。)
A=（M+d0）/2 （此处d0表示工件实际测量外径）
二、梯形螺纹编程实例
例 如图4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
O0308；
G98 G40 G21；
G28 U0 W0；
T0202；
M03 S400；
G00 X37.0 Z3.0；
G76 P020530 Q50 R-0.08； (设定精加工两次，精加工余量为0.16mm，倒角量等于0.5倍螺距,牙型角为30°，最小切深为0.05mm。)
G76 X28.75 Z-40.0 P3500 Q600 F6.0；（设定螺纹高为3.5mm，第一刀切深为0.6mm。）
G00 X150.0；
M05；
M30；
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，如图2b所示。在FANUC-0i系统中，有时还可采用如图2c所示交错螺纹切削方式，G76编程如下所示：
G76 X28.75 Z-40.0 K3500 D600 F6.0 A30.0 P2；
K：螺纹牙型高度。
D：第一次进给的背吃刀量。
A牙型角度。
P2：采用交错螺纹切削。
3.计算Z向刀具偏置值
在梯形螺纹的实际加工中，由于刀尖宽度并不等于槽底宽，因此通过一次G76循环切削无法正确控制螺纹中径等各项尺寸。为此可采用刀具Z向偏置后再次进行G76循环加工来解决以上问题，为了提高加工效率，最好只进行一次偏置加工，因此必须精确计算Z向的偏置量，Z向偏置量的计算方法如图5所示，计算如下：
设M实测- M理论=2AO1=δ，则AO1=δ/2
如图5所示，四边形O1O2CE为平行四边形，则ΔAO1O2≌ΔBCE，AO2=EB。ΔCEF为等腰三角形，则EF=2EB=2AO2。
AO2=AO1×tan(∠AO1O2)=tan15°×δ/2
Z向偏置量EF=2AO2=δ×tan15°=0.268δ
实际加工时，在一次循环结束后，用三针测量实测M值，计算出刀具Z向偏置量，然后在刀长补偿或磨耗存贮器中设置Z向刀偏量，再次用G76循环加工就能一次性精确控制中径等螺纹参数值。

图5 Z向刀具偏置值的计算
三、结论
通过以上的实例分析我们可以得出结论，要想在数控机床上方便地加工出梯形螺纹，关键是做好如下几点：
1.合理选择梯形螺纹的加工指令，通常选G76指令。
2.准确设定G76指令的参数值，这些值通常通过对梯形螺纹的分析计算获得。
3.根据初步测量得出的中径值，精确计算出Z向刀具偏置值，从而准确控制梯形螺纹的中径值。

车螺纹简介
将工件表面车削成螺纹的方法称为车螺纹。螺纹按牙型分有三角螺纹、梯形螺纹、方牙螺纹等（图1）。其中普通公制三角螺纹应用最广。

图1 螺纹的种类
1. 普通三角螺纹的基本牙型
普通三角螺纹的基本牙型如图2所示，各基本尺寸的名称如下：

图2 普通三角螺纹基本牙型
D—内螺纹大径（公称直径）；
d—外螺纹大径（公称直径）；
D2 —内螺纹中径；
d2—外螺纹中径；
D1 —内螺纹小径；
d1—外螺纹小径；
P—螺距；
H—原始三角形高度。
决定螺纹的基本要素有三个：
牙型角α 螺纹轴向剖面内螺纹两侧面的夹角。公制螺纹α=60o，英制螺纹α=55o。
螺距P 它是沿轴线方向上相邻两牙间对应点的距离。
螺纹中径D2(d2) 它是平螺纹理论高度H的一个假想圆柱体的直径。在中径处的螺纹牙厚和槽宽相等。只有内外螺纹中径都一致时，两者才能很好地配合。
2. 车削外螺纹的方法与步骤
（1）准备工作
1）安装螺纹车刀时，车刀的刀尖角等于螺纹牙型角α=60o，其前角γo=0o才能保证工件螺纹的牙型角，否则牙型角将产生误差。只有粗加工时或螺纹精度要求不高时，其前角可取 γo=5o～20o。安装螺纹车刀时刀尖对准工件中心，并用样板对刀，以保证刀尖角的角平分线与工件的轴线相垂直，车出的牙型角才不会偏斜。如图3所示。

图3 螺纹车刀几何角度与用样板对刀
2）按螺纹规格车螺纹外圆，并按所需长度刻出螺纹长度终止线。先将螺纹外径车至尺寸，然后用刀尖在工件上的螺纹终止处刻一条微可见线，以它作为车螺纹的退刀标记。
3）根据工件的螺距P，查机床上的标牌，然后调整进给箱上手柄位置及配换挂轮箱齿轮的齿数以获得所需要的工件螺距。
4）确定主轴转速。初学者应将车床主轴转速调到最低速。
（2）车螺纹的方法和步骤
1）确定车螺纹切削深度的起始位置，将中滑板刻度调到零位，开车，使刀尖轻微接触工件表面，然后迅速将中滑板刻度调至零位，以便于进刀记数。
2）试切第一条螺旋线并检查螺距。将床鞍摇至离工件端面8~10牙处，横向进刀0.05左右。开车，合上开合螺母，在工件表面车出一条螺旋线，至螺纹终止线处退出车刀，开反车把车刀退到工件右端；停车，用钢尺检查螺距是否正确。如图4a所示。
3）用刻度盘调整背吃刀量，开车切削，如图4d。螺纹的总背吃刀量ap与螺距的关系按经验公式ap≈0.65P，次的背吃刀量约0.1左右。
4）车刀将至终点时，应做好退刀停车准备，先快速退出车刀，然后开反车退出刀架。如图4e。
5）再次横向进刀，继续切削至车出正确的牙型如图4f。

图4 螺纹切削方法与步骤
3. 螺纹车削注意事项
1)注意和消除拖板的“空行程”
2）避免“乱扣”。当第一条螺旋线车好以后，第二次进刀后车削，刀尖不在原来的螺旋线(螺旋桩)中，而是偏左或偏右，甚至车在牙顶中间，将螺纹车乱这个现象就叫做“乱扣”预防乱扣的方法是采用倒顺(正反)车法车削。在角左右切削法车削螺纹时小拖板移动距离不要过大，若车削途中刀具损坏需重新换刀或者无意提起开合螺母时，应注意及时对刀。
3)对刀：对刀前首先要安装好螺纹车刀，然后按下开合螺母，开正车(注意应该是空走刀)停车，移动中、小拖板使刀尖准确落入原来的螺旋糟中(注意不能移动大拖板)，同时根据所在螺旋槽中的位置重新做中拖板进刀的记号，再将车刀退出，·开倒车，将车退至螺纹头部，再进刀......,。对刀时一定要注意是正车对刀。
4)借刀：借刀就是螺纹车削定深度后，将小拖板向前或向后移动一点距离再进行车削，借刀时注意小拖板移动距离不能过大，以免将牙槽车宽造成“乱扣”，
5）使用两顶针装夹方法车螺纹时，工件卸下后再重新车削时，应该先对刀，后车削以免“乱扣”
6)安全注意事项：
(1)车螺纹前先检查好所有手柄是否处于车螺纹位置，防止盲目开车。
(2)车螺纹寸要思想集中，动作迅速，反应灵敏；'
(3)用高速钢车刀车螺纹时，车头转速不能太快，以免刀具磨损；
(4)要防止车刀或者是刀架、拖板与卡盘、床尾相撞；
(5)旋螺母时，应将车刀退离工件，防止车刀将手划破，不要开车旋紧或者退出螺母；
（6）旋转的螺纹不能用手去摸或用棉纱去擦。
4. 车外螺纹的质量分析

图5
4．操作方法
螺纹中径是靠控制多次进刀的总切深量来保证的。车螺纹时每次切深量要小，而总切深量可根据计算的螺纹工作牙高（工作牙高=0.54×工件的螺距，单位为毫米），由中滑板刻度盘大致控制，并借助于螺纹量规来测量。

 4．操作方法
螺纹中径是靠控制多次进刀的总切深量来保证的。车螺纹时每次切深量要小，而总切深量可根据计算的螺纹工作牙高（工作牙高=0.54×工件的螺距，单位为毫米），由中滑板刻度盘大致控制，并借助于螺纹量规来测量。         
车三角螺纹有三种方法，即直进法、左右切削法和斜向切削法。
（1）直进法   用中滑板进刀，两刀刃和刀尖同时切削。此法操作方便，车出的牙型清晰，牙形误差小，但车刀受力大，散热差，排屑难，刀尖易磨损。适用于加工螺距小于2mm的螺纹，以及高精度螺纹的精车。
（2）左右切削法   左右削法的特点是使车刀只有一个刀刃参加切削，在每次切深进刀的同时，用小刀架向左、向右移动一小段距离。这样重复切削数次，车至最后1～2刀时，仍采用直进法，以保证牙形正确，牙根清晰。此法适用于加工螺距较大的螺纹。
（3）斜向切削法    将小刀架扳转一角度，使车刀沿平行于所车螺纹右侧方向进刀，使得车刀两刀刃中，基本上只有一个刀刃切削。此法切削受力小，散热和排屑条件较好，切削用量可大些，生产率较高。但不易车出清晰的牙形，牙形误差较大。一般适用于较大螺距螺纹的粗车。

多头螺纹
多头螺纹，就不会是紧固用。有可能是直线传动用的螺纹或者是蜗杆之类的东西。
1、螺纹类型，普通三角螺纹还是梯形螺纹或者方螺纹和锯齿螺纹。
2、螺纹外径。
3、数出螺纹头数。
4、量出螺距。方便的话，可将一张纸覆盖在样品上拓下螺纹，展平后用尺量出。量螺距时注意螺纹有否可能为英制，或者为模数和径节。几年前在另一论坛曾有给出外径和螺距都精确到毫米百分数的测量数据，其实只是模数螺纹的例子
5、螺纹底径是测量不准的，但也应有个大概数据。
6、综合上述数据，作出判断。除非肯定为非标螺纹，则外径、导程或模数和径节应该向整数或标准系列靠拢。

蜗轮蜗杆传动配合的蜗杆，甚至少齿数的螺旋齿轮，给人的直观感觉也就是一段螺纹。由于与圆周配合，这些“螺纹”的螺距就和圆周率挂上钩，不会是整数值。对于蜗轮蜗杆和齿轮传动，公制为模数制。如果量出的螺距可以是3.14的整数或分数倍，有可能是模数螺纹。英制则为径节制。量出螺距与3.14的倍数可以和25.4挨上，那就有可能是径节螺纹。
多头螺纹因为导程长,旋合快的特点被广泛应用于机械加工和制造,主要用在机械传动上,在他的设计上和一般的螺纹设计没有区别,螺纹的的数据和标准的单头螺纹是一样的!
唯一要注意的的在螺纹的测量上,因为导程长,所以在加工的时候螺纹升角较大,所以在测量的时候要注意算上斜置误差,这个在螺纹测量的手册上有具体的规定和算法.

“深切法”修正螺纹误差实例
在车削螺纹时，有时造成螺纹加工不合格。在这些废品中，有一类可通过重新车削进行修复。这种通过切除材料减小实体的方法而能使之变为合格的螺纹，可称之为可修复的“假废品”螺纹，这类螺纹中又有一部分往往可以用“深切法”加以修正。
所谓“深切法”就是将可修复的“假废品”螺纹中径合理地改变一些，进而化“假废品”螺纹为合格产品，这里所说的合理改变对外螺纹指的是合理的减小，对内螺
纹指的则是合理的增大。其理论根据是内、外螺纹互换性合格的条件，即：
对外螺纹：
d2作用≤d2max且d2单一≥d2min
对内螺纹：
D2作用≥D2min且D2单一≤D2max
式中：d2作用为外螺纹的作用中径；d2max为外螺纹的中径的最大极限尺寸；d2单一为外螺纹的单一中径；d2min为外螺纹的中径的最小极限尺寸；D2作用为内螺纹的作用中径；D2min为内螺纹的中径的最小极限尺寸；D2单一为内螺纹的单一中径；D2max为内螺纹的中径的最大极限尺寸。
哪些“假废品”螺纹可用“深切法”修正，可通过下述公式进行分析。
对于外螺纹，其公式是指条件：d2作用>d2max，且d2作用-d2max2单一-d2min，其中：d2作用>d2max这一条件是
用来说明外螺纹是废品，d2作用-d2max2单一-d2min这一条件是用来说明该种废品外螺纹是可用“深切法”来完全修正其误差，并使之成为合格品。对于内螺纹，其公式是指条件：D2作用2min且D2min-D2作用≤D2max-D2单一，其中，对该公式中两条件的解释同理于外螺纹公式的解释。
用“深切法”修正螺纹时，虽然可使某些可修复的螺纹通过切除材料而转化为合格品，但是这种方法如果应用不好往往会使本来可以修复的“假废品”螺纹变成了不可修复的真废品。所谓不可修复的真废品是指对于外螺纹满足d2单一2min 条件的螺纹，对于内螺纹
则是指满足D2单一>D2max条件的螺纹。因此用“深切法”来切除材料时，应切记切除量必须适度，切除量小了，达不到完全纠正误差的目的，切除量过大，则会使“假废品”变成真废品。下面以实例来说明“深切法”如何做到适度的切除量。
一、应用实例
实测外螺纹的单一中径为d2单一=18.230mm，并已知螺纹中径的极限尺寸：螺纹中径的最大极限尺寸d2max=18.334mm，螺纹中径最小极限尺寸d2min=18.164mm。又计算出该螺纹的螺距累积误差的中径当量fp=86.6µm，螺纹牙型半角误差的中径当量fa/2=35.6µm，试判别其合格性，若属于“废品应鉴别属性，对该废品能否提出实用简捷的纠正措施(并要求螺纹仍具有互换性)。首先对螺纹合格性进行判断： 由螺纹的极限尺寸判断原则，对外螺纹其互换性合格的条件为：
作用中径：
d2作用≤d2max且d2单一≥d2min
d2作用=d2单一+(fp+fa/2)=18.230+0.0866+0.0356=18.3522mm
由于d2作用=18.3522>d2max=18.334mm，故该外螺纹为“废品”。
d2作用-d2max=18.3522-18.334=0.0182mm
d2单一-d2min=18.230-18.164=0.066mm
由于d2作用-d2max2单一-d2min，故该“废品”为可用“深切法”来修正的螺纹。即该螺纹的作用中径超出了螺纹中径的最大极限尺寸，使该螺纹成为不合格品，但其属于是因为实体材料太多而造成的“废品”，加之满足条件d2作用-d2max2单一-d2min 。因此，可用“深切法”来修正其误差。
二、改正措施
改正措施之一，采用纠正fp、fa/2 (!.!的方法，但这种方法较麻烦，有时不可能，下面针对本实例的情况可采用一种简捷实用的修正误差的方法，即以下的措施之二。
改正措施之二，即“深切法”：
作用中径减小量
Dd2作用=d2作用-d2min=18.3522-18.334=0.0182
即：螺纹单一中径车小量为Dd2单一=0.0182mm
车后的螺纹单一中径为：
d'2单一=d2单一-Dd2单一=18.230-0.0182=18.2118
d'2单一=18.2118>d2min=18.164
结论
将原来超差的“ 假废品”螺纹的d2单一(18.230)车小0.0182mm，即可得到合格产品。
讨论
d2单一最大减小量，将“假废品”螺纹的单一中径车小的最大量Dmax：
Dmax-d2单一=18.230-18.164=0.066mm
单一，使之重新变为合格产品。应注意的是，本例螺纹单一中径d2单一减小量的变化范围为0.0182～0.066mm，只有在这个范围内才是将“假废品”用“深切法”进行修正误差，减小螺纹单一中径的合理范围。另外还应注意的是，在实际修正操作时，螺纹车刀径向切进的减小量应是1/2(0.0182～0.066)mm范围。
这种简捷实用的“深切法”不仅可以用于本例这类普通螺纹“假废品”之误差修正，也可以用于其它类型螺纹的“假废品”同种性质的误差修正，此处就不再赘述。

螺纹特形轴数控车削工艺设计及编程举例
图2-22所示螺纹特形轴，毛坯为φ58㎜×100㎜棒材，材料为45钢。数控车削前毛坯已粗车端面、钻好中心孔。

1．根据零件图样要求、毛坯情况确定工艺方案及加工路线
1）对细长轴类零件，轴心线为工艺基准，用三爪自定心卡盘夹持φ58㎜外圆一头，使工件伸出卡盘175㎜，用顶尖顶持另一头，一次装夹完成粗精加工（注：切断时将顶尖退出）。
2） 工步顺序
① 粗车外圆。基本采用阶梯切削路线，粗车φ56㎜、SφS50㎜、φ36㎜、M30㎜各外圆段以及锥长为10㎜的圆锥段，留1㎜的余量。
② 自右向左精车各外圆面：螺纹段右倒角→切削螺纹段外圆φ30㎜→车锥长10㎜的圆锥→车φ36㎜圆柱段→车φ56㎜圆柱段。
③ 车5㎜×φ26㎜螺纹退刀槽，倒螺纹段左倒角，车锥长10㎜的圆锥以及车5㎜×φ34㎜的槽。
④ 车螺纹。
⑤ 自右向左粗车R15㎜、R25㎜、Sφ50㎜、R15㎜各圆弧面及30°的圆锥面。
⑥ 自右向左精车R15㎜、R25㎜、Sφ50㎜、R15㎜各圆弧面及30°的圆锥面。
⑦ 切断。
2．选择机床设备
　　根据零件图样要求，选用经济型数控车床即可达到要求。故选用CK0630型数控卧式车床。
3．选择刀具
　　根据加工要求，选用三把刀具，T01为粗加工刀，选90°外圆车刀，T03为切槽刀，刀宽为3㎜，T05为螺纹刀。
　　同时把三把刀在自动换刀刀架上安装好，且都对好刀，把它们的刀偏值输入相应的刀具参数中。
4．确定切削用量
　　切削用量的具体数值应根据该机床性能、相关的手册并结合实际经验确定，详见加工程序。
5．确定工件坐标系、对刀点和换刀点
　　确定以工件左端面与轴心线的交点O为工件原点，建立XOZ工件坐标系。
　　采用手动试切对刀方法（操作与上面数控车床的对刀方法相同）把点O作为对刀点。换刀点设置在工件坐标系下X70、Z30处。
6．编写程序（该程序用于CK0630车床）
　　按该机床规定的指令代码和程序段格式，把加工零件的全部工艺过程编写成程序清单。该工件的加工程序如下：
N0010 G59 X0 Z195
N0020 G90
N0030 G92 X70 Z30
N0040 M03 S450

N0050 M06 T01
N0060 G00 X57 Z1
N0070 G01 X57 Z-170 F80
N0080 G00 X58 Z1
N0090 G00 X51 Z1
N0100 G01 X51 Z-113 F80
N0110 G00 X52 Z1
N0120 G91
N0130 G81 P3
N0140 G00 X-5 Z0
N0150 G01 X0 Z-63 F80
N0160 G00 X0 Z63
N0170 G80
N0180 G81 P2
N0190 G00 X-3 Z0
N0200 G01 X0 Z-25 F80
N0210 G00 X0 Z25
N0220 G80
N0230 G90
N0240 G00 X31 Z-25
N0250 G01 X37 Z-35 F80
N0260 G00 X37 Z1
N0270 G00 X23 Z-72.5
N0280 G00 X26 Z1
N0290 G01 X30 Z-2 F60
N0300 G01 X30 Z-25 F60
N0310 G01 X36 Z-35 F60
N0320 G01 X36 Z-63 F60
N0330 G00 X56 Z-63
N0340 G01 X56 Z-170 F60
N0350 G28
N0360 G29
N0370 M06 T03
N0380 M03 S400
N0390 G00 X31 Z-25
N0400 G01 X26 Z-25 F40
N0410 G00 X31 Z-23
N0420 G01 X26 Z-23 F40
N0430 G00 X30 Z-21
N0440 G01 X26 Z-23 F40
N0450 G00 X36 Z-35
N0460 G01 X26 Z-25 F40
N0470 G00 X57 Z-113
N0480 G01 X34.5 Z-113 F40
N0490 G00 X57 Z-111
N0500 G01 X34.5 Z-111 F40
N0510 G28
N0520 G29
N0530 M06 T05
N0540 G00 X30 Z2
N0550 G91
N0560 G33 D30 I27.8 X0.1 P3 Q0
N0570 G01 X0 Z1.5
N0580 G33 D30 I27.8 X0.1 P3 Q0
N0590 G90
N0600 G00 X38 Z-45
N0610 G03 X32 Z-54 I60 K-54 F40
N0620 G02 X42 Z-69 I80 K-54 F40
N0630 G03 X42 Z-99 I0 K-84 F40
N0640 G03 X36 Z-108 I64 K-108 F40
N0650 G00 X48 Z-113
N0660 G01 X56 Z-135.4 F60
N0670 G00 X56 Z-113
N0680 G00 X40 Z-113
N0690 G01 X56 Z-135.4 F60
N0700 G00 X50 Z-113
N0710 G00 X36 Z-113
N0720 G01 X56 Z-108 F60
N0730 G00 X36 Z-45
N0740 G00 X36 Z-45
N0750 M03 S800
N0760 G03 X30 Z-54 I60 K-54 F40
N0770 G03 X40 Z-69 I80 K-54 F40

N0780 G02 X40 Z-99 I0 K-84 F40
N0790 G03 X34 Z-108 I64 K-108 F40
N0800 G01 X34 Z-113 F40
N0810 G01 X56 Z-135.4 F40
N0820 G28
N0830 G29
N0840 M06 T03
N0850 M03 S400
N0860 G00 X57 Z-168
N0870 G01 X0 Z-168 F40
N0880 G28
N0890 G29
N0900 M05

螺纹数控铣削加工及其编程
0 引言
传统的螺纹加工方法主要是:：外螺纹采用螺纹车刀车削，工作时需多次走刀才能切出螺纹轮廓，生产效率低；内螺纹采用丝锥攻丝，工作时必须先把螺纹底孔加工好，然后换刀进行加工，辅助时间长。随着数控技术的发展，数控铣削螺纹的加工方式逐渐地取代了传统的螺纹加工方法。与传统的螺纹加工方法相比，螺纹铣削加工的效率和加工精度都有所提高。特别是对于一些有特殊结构要求的螺纹，如没有过渡扣或退刀槽结构的螺纹，采用螺纹铣削的方法更表现出它的优势。因此，对于大批量生产的螺纹，数控铣削螺纹是一种有较大推广价值的新工艺。
1 螺纹铣刀及其工艺特点
加工螺纹的铣刀类型有多种各种螺纹铣刀的加工工艺特点也不同。
盘形螺纹铣刀 盘形螺纹铣刀如图1(a)所示，工作时，铣刀轴线和工件轴线倾斜一个工件螺纹中径导程角入，工件旋转一周，工件和铣刀相对在轴向移动一个螺距。通常一次走刀即能切出所需螺纹，工作简图如图1(b)所示。为了提高铣削平稳性，齿数应取多齿，且做成错齿形式，以改善两侧刃的切削条件。盘形螺纹铣刀主要用于铣削螺距较大、长度较长的螺纹，如单头或双头梯形螺纹和蜗杆等。

(a)
(b)
图1 盘形螺纹铣刀及其工作示意图

图2 梳形螺纹铣刀及其工作示意图

(a)

(b)

图3 螺纹钻铣刀及其螺纹铣削加工示意图

图4 螺纹铣刀轨迹
梳形螺纹铣刀
梳形螺纹铣刀可以看作是若干个盘形螺纹铣刀的组合，如图2所示。加工时，铣刀和工件轴线平行，且铣刀和工件沿螺纹全长接触。因此，切削时工件旋转一周，工件和铣刀相对轴向移动一个螺距，即能切出所需螺纹。
梳形螺纹铣刀主要用于加工长度短而螺距小的三角形内、外圆柱螺纹和圆锥螺纹。
复合螺纹铣刀
为了提高生产效率，能在不换刀的情况下一次性切出螺纹，可采用如图3(a)所示的复合螺纹铣刀—螺纹钻铣刀。螺纹钻铣刀的切削刃表面上看有些像丝锥，实际上与丝锥不同，刀具上无螺旋升程，加工中的螺旋靠机床运动实现。
用螺纹钻铣刀铣削螺纹时的工作示意图如图3(b)所示，其步骤为：第1步，螺纹钻铣刀快速运行至工件安全平面；第2步，螺纹钻铣刀钻孔至孔深尺寸；第3步，螺纹钻铣刀提升至螺纹深度尺寸；第4步，螺纹钻铣刀以圆弧切人螺纹起始点；第5步，螺纹钻铣刀绕螺纹轴线作X、Y方向的插补运动，同时作平行于轴线的+Z方向运动，即每绕螺纹轴线运行360°，沿+Z方向就上升一个螺距，刀具三轴联动运动轨迹为一螺旋线；第6步，螺纹钻铣刀以圆弧从起始点退刀；第7步，螺纹钻铣刀快速退至工件安全平面，准备加工下一孔。螺纹钻铣刀铣削螺纹的运动轨迹如图4所示。
2 螺纹铣削编程
现以M20×1.5右旋内螺纹铣削加工实例说明螺纹加工的编程方法。
工件材料：铸铁；螺纹底孔直径：Di18.38mm；螺纹直径：Do=20mm；螺纹长度：L=25mm;螺距：P=1.5mm；刀具：硬质合金螺纹钻铣刀；铣刀直径D2=10mm；铣削方式：顺铣；切削速度50m/min；铣削进给量：0.1mm/齿。 参数计算
主轴转速为：n=(1000v)/(D2p)=(1000×50)/(10x3.14)=1592(r/min)
铣刀齿数z=1，每齿进给量f=0.1mm，铣刀切削刃处进给速度为:
v1=fzn=0.1×1×1592=159.2(mm/min)
铣刀中心进给速度为：v2=v1(D0-D2)/D0=159.2×(20-10)/20=79.6(mm/min)
设安全距离CL=0.5mm，切入圆弧半径为:
Re= (Ri-CL)2+R02 = (9.19-0.5)2+102 =8.78

Re=
(Ri-CL)2+R02
=
(9.19-0.5)2+102
=8.78

2R0
2×10
2R0 2×10
切入圆弧角度为：b=180°-arcsin[(Ri-CL)/Re)=180°-arcsin[(9.19-0.5)/8.78]=180°-84.12°=95.88°
切入圆弧时的Z轴位移为：Za=Pa/360°=1.5×90°/360°=0.375(mm)
切入圆弧起点坐标为：
{ X=0
Y=-Ri+CL=-9.19+0.5=-8.68
Z=-(L-Za)=-(25+0.375)=-25.375
{
X=0
Y=-Ri+CL=-9.19+0.5=-8.68
Z=-(L-Za)=-(25+0.375)=-25.375

螺纹铣削程序(FUNUC系统)
%
N10 G90 G00 G57 X0. Y0.
N20 G43 H10 Z0. M3 S1592
N30 G91 G00 X0. Y0. Z-25.375
N40 G41 D60 X0. Y-8.68 Z0.
N50 G03 X10. Y8.68 Z0.375 R8.78 F79.6
N60 G03 X0. Y0. Z1.5 I-10. J0.
N70 G03 X-10. Y8.68 Z0.375 R8.78
N80 G00 G40 X0. Y-8.68 Z0.
N90 G49 G57 G00 Z200. M5
N100 M30