螺纹车削常见问题及解决方法
螺纹是机械工程中常见的几何特征之一, 应用广泛。螺纹的加工工艺较多, 如基于塑性变形的滚丝与搓丝, 基于切削加工的车削、铣削、攻螺纹与套螺纹、螺纹磨削、螺纹研磨等。其中, 螺纹车削是单件或小批量生产常用的加工方法之一。作为数控车床, 螺纹车削加工是其基本功能之一。
1螺纹车削加工特点
螺纹数控加工不同于轮廓加工，其特点表现为：螺纹加工属于成形加工，同时参加的切削刃较长，易出现啃刀与扎刀现象，一般均需多刀切削完成；为保证导程(或螺距) 准确，必须要有合适的切入与切出长度； 螺纹加工的牙型及牙型角基本由刀具形状保证，因此，刀具的形状与正确安装直接影响螺纹牙型的质量；螺纹加工时的进给量与主轴转速必须保持严格的传动比， 即F = Ph(mm/ r)，因此，加工时禁止使用恒线速度控制；螺纹切削加工的切削速度一般不高，以不出现积屑瘤或刀具塑性损坏为原则。
2螺纹车削加工方式
螺纹存在右旋与左旋之分, 其加工方式与主轴转向、刀具位置与进给方向有关。以外螺纹为例, 其加工方式如图1所示。内螺纹的加工方式由读者自行分析。
图1 外螺纹加工方式
a)、d) 右旋螺纹 b)、c) 左旋螺纹
图1a 所示为常见的右旋螺纹加工方式, 主轴正转、前置正装或后置反装刀具、从右至左进给。若进给方向反向, 则为左旋螺纹加工, 如图1b 所示。
图1c 所示为左旋螺纹加工, 主轴反转、前置反装或后置正装刀具、从右至左进给。
若进给方向反向, 则为右旋螺纹加工, 如图1d 所示。
螺纹车削进刀方式
(1) 进刀方式 螺纹加工必须多刀切削, 其进刀方式有以下几种, 如图2所示。
图2 进刀方式
a) 径向进刀 b) 侧向进刀 c) 改进式侧向进刀 d) 左右侧交替进刀
1) 径向进刀(图2a) 是基础的进给方式, 编程简单, 左、右切削刃后刀面磨损均匀, 牙型与刀头的吻合度高; 但切屑控制困难, 可能产生振动, 刀尖处负荷大且温度高。适合于小螺距(导程) 螺纹的加工以及螺纹的精加工。
2) 侧向进刀(图2b) 属较为基础的进刀方式, 有专用的复合固定循环指令编程,可降低切削力, 切屑排出控制方便; 但由于纯单侧刃切削, 左、右切削刃磨损不均匀, 右侧后刀面磨损大。适合于稍大螺距(导程) 螺纹的粗加工。
3) 改进式侧向进刀(图2c) 由于进刀方向的略微变化, 使得右侧切削刃也参与一定程度的切削, 一定程度上抑制了右侧后刀面的磨损, 减小了切削热, 改善了侧向进刀的不足。
4) 左右侧交替进刀(图2d) 的特点是左、右切削刃磨损均匀, 能延长刀具寿命,切削排出控制方便; 不足之处是编程稍显复杂。适用于大牙型、大螺距螺纹的加工, 甚至可用于梯形螺纹的加工, 在编程能力许可的情况下推荐使用。
另外, 在加工梯形螺纹时还经常采用一种分层切削式进刀方式。
(2) 进刀深度(又称切削深度) 螺纹加工多次切削的进刀深度选取方式有两种———恒切削面积与恒切削深度进刀, 如图3 所示。
图3 进刀深度控制
a) 恒切削面积 b) 恒切削深度
1) 恒切削面积进刀, 每次进刀的切削面积相等, 即Ai=常数。该方法是数控车螺纹时最常用的方法, 且通常加工效率最高; 每次走刀的切削力均匀, 有利于提高刀具寿命。
2) 恒切削深度进刀, 其每一刀的切削深度相等, 即api = 常数。该方式切屑厚度不变, 可优化切屑形状。不足之处是走刀次数较多, 仅作为一种补充方案。
4螺纹加工常见问题及解决办法
螺纹加工常见问题及解决方法见表1。
表1 螺纹加工常见问题及解决方法
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