CN108672841B - 一种利用槽刀车削牙底螺纹的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用槽刀车削牙底螺纹的方法，步骤如下：(1)固定工件：将工件装夹在床上；(2)选择刀具：选择刀宽尺寸小于牙底宽度的槽刀；(3)编写程序：用公式Zi＝Xj×tga/2计算生成牙型角所需的Z轴每刀偏移量，其中Z为数控车床的Z轴，i为Z轴的移动量，X为数控车床的X轴，j为X轴的移动量，tga代表a角的正切值；(4)对刀具：调整好刀具和工件的相对距离；(5)粗加工：利用分层法进行粗加工；(6)精加工：用左右插补进刀法进行精加工。本发明通过利用槽刀来实现对于牙底螺纹的加工，在提高加工精度的基础上提高了工作效率，节省了加工成本，可广泛应用于数控车床加工技术领域。
Description
技术领域
本发明涉及数控车床加工技术领域，具体是指一种利用槽刀车削牙底螺纹的方法。
背景技术
目前，工业领域中关于数控加工主要采用以下三种加工方式：一是挤压加工法，该方法只适合大批量小模数蜗杆和小螺距螺纹零件的加工，设备贵，挤压轮价格高，一副价格动辄上万元左右；二是在数控车床上，用成型刀具进行车削，此种加工方法的生产效率低，质量差，对操作者的技术水平要求较高，在加工过程中容易出现啃刀扎刀现象；三是用旋风铣进行加工，这也是目前最有效率的加工方法，且能够避免扎刀啃刀现象的出现，但是，相关设每台售价一千万人民币左右，单一个铣削头的售价，都在三五十万元，成本较高，且对于40度公制蜗杆、29度英制蜗杆、30度内外梯形螺纹、锯齿型螺纹和各式异形螺纹零件的加工需要不同的刀具来完成，且加工用刀具的数量不等。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种利用槽刀车削牙底螺纹的方法，加工步骤如下：
(1)固定工件：将待加工的工件以合适的方向并利用相关夹具装夹在数控车床的主轴上；
(2)选择刀具：选择刀宽尺寸小于牙底宽度的槽刀，并调整刀具的副后角，避免槽刀与螺纹两侧面发生干涉；
(3)编写程序：利用角度分头法进行分头，用公式Zi＝Xj×tga/2计算生成牙型角所需的Z轴每刀偏移量，其中Z为数控车床的Z轴，i为Z轴的移动量，X为数控车床的X轴，j为X轴的移动量，tga代表a角的正切值，两个牙型半角在Z轴方向各留0.2～0.4mm的精加工余量；
(4)对刀具：调整好刀具和工件的相对距离，并进行相关设备的调试，使其处于正常的预备工作状态；
(5)粗加工：利用分层法进行粗加工，且每层分两刀或三刀，即一个螺旋槽车削完后接着车削另一个螺旋槽，牙型角用X轴和Z轴的插补值来控制，在加工时按照图纸要求输入相应的牙型角即可，包括公制蜗杆的40°牙型角，英制蜗杆的29°牙型角，丝杠和内外梯形螺纹的30°牙型角，锯齿形螺纹的3°和30°牙型角；加工对象包括单头和多头公制蜗杆、单头和多头英制蜗杆、单头和多头丝杠、单头和多头内梯形螺纹、单头和多头锯齿形螺纹以及特定的牙型角螺纹；
(6)精加工：用左右插补进刀法进行精加工，即先用X轴和Z轴的插补进刀法车削一个牙型半角，再车削另一边的牙型半角，且在需要的情况下加写压顶倒角或倒圆的程序指令。
优选地，所述步骤(1)中的夹具选择两顶尖加鸡心夹头的方式来夹持工件。
优选地，所述步骤(2)中的槽刀主切削刃宽度，不能大于螺纹牙底宽度减去0.2mm，所述槽刀的有效工作长度，应大于等于单边牙深加0.5mm。
优选地，所述步骤(2)中的槽刀在加工模数为1.5以内的蜗杆或螺距在4mm以内的梯形螺纹时，其宽度等于牙底宽度。
优选地，所述步骤(5)中在粗加工时，先将多头螺纹中外螺纹的小径或内螺纹的大径加工到最终尺寸，只给两边牙型的Z轴方向各留0.2～0.5mm的加工余量，而后采用分层方式进行车削，每层最少加工三刀，且第一刀车削牙型的中间部分，另外两刀按两边的牙型角走刀；若三刀不能将宽度方向上的材料加工完，就增加一刀，按每层四刀进行走刀。
优选地，所述步骤(6)中在精加工时，按照分层法进行车削，每层固定车削两刀，其中一刀车削左边的牙型半角，另一刀车削右边的牙型半角，直到与粗加工时外螺纹小径或内螺纹大径持平为止。
采用以上加工方法后，本发明具有如下优点：(1)生产效率高：加工一个模数2.5的四头蜗杆，用成型刀在数控车床上加工，单是程序运行时间，最少在120min以上，用旋风铣进行加工，一个螺旋槽需要15min左右，四个螺旋槽就需60min，本发明的加工方法只需20min就能完成一个零件的加工；(2)加工质量好：本发明在加工过程中，让待加工工件在整个加工过程中，一直处于单刃切削的状态之下，切削阻力小，可以在两顶尖装夹的情况下实现加工，牙型角精准，尺寸精确，螺距误差小，表面光洁，可以用程序实现压顶倒角或倒圆，对某些普通蜗杆或丝杠来说，可以省去螺纹磨削工序；(3)生产成本低：省去旋风铣削、蜗杆刀片和梯形螺纹刀片，本发明利用槽刀就能加工绝大部分的多头螺纹类零件，且加工效率比现有方式高一倍以上；(4)应用广泛：本发明可以实现对于螺纹零件、蜗杆、内外梯形螺纹和锯齿形螺纹的车削加工。
具体实施方式
下面对本发明做进一步的详细说明。
实施例一：一种利用槽刀车削牙底螺纹的方法，加工步骤如下：
(1)固定工件：将待加工的工件以合适的定位方向并利用相关夹具装夹在数控车床的主轴上；
(2)选择刀具：选择刀宽尺寸小于牙底宽度的槽刀，并调整刀具的副后角，避免槽刀与螺纹两侧面发生干涉；
(3)编写程序：利用角度分头法进行分头，用公式Zi＝Xj×tga/2计算生成牙型角所需的Z轴每刀偏移量，其中Z为数控车床的Z轴，i为Z轴的移动量，X为数控车床的X轴，j为X轴的移动量，tga代表a角的正切值，两个牙型半角在Z轴方向各留0.2～0.4mm的精加工余量；
(4)对刀具：调整好刀具和工件的相对距离，并进行相关设备的调试，使其处于正常的预备工作状态；
(5)粗加工：利用分层法进行粗加工，且每层分两刀或三刀，即一个螺旋槽车削完后接着车削另一个螺旋槽，牙型角用X轴和Z轴的插补值来控制，在加工时按照图纸要求输入相应的牙型角即可，包括公制蜗杆的40°牙型角，英制蜗杆的29°牙型角，丝杠和内外梯形螺纹的30°牙型角，锯齿形螺纹的3°和30°牙型角；加工对象包括单头和多头公制蜗杆、单头和多头英制蜗杆、单头和多头丝杠、单头和多头内梯形螺纹、单头和多头锯齿形螺纹以及特定的牙型角螺纹；
(6)精加工：用左右插补进刀法进行精加工，即先用X轴和Z轴的插补进刀法车削一个牙型半角，再车削另一边的牙型半角，且在需要的情况下加写压顶倒角或倒圆的程序指令。
在利用槽刀进行加工时，角度分头法的加工程序如下：在程序中设定#J＝360/n x1000，其中n为螺纹头数，将第一个头角度指令设置为0，第二个头设置为Q#J，第三个头为Q[#J x 2]，第四个头为Q[#J x 3]，第n个头为Q[#J x(n-1)]，因此，当加工7头螺纹时，#8＝360/7x 1000，第一个头为0，第二个头为Q#8，第三个头为Q[#8x 2]，依次类推，最后一个头为Q[#8x 6]。因此，在实际加工时，对于现今存在的头数为奇数的螺纹也能实现槽刀加工。
作为本发明的优选方案，步骤(1)中的夹具选择两顶尖加鸡心夹头的方式来夹持工件；步骤(2)中的槽刀主切削刃宽度，不能大于螺纹牙底宽度减去0.2mm，所述槽刀的有效工作长度，应大于等于单边牙深加0.5mm；步骤(5)中在粗加工时，先将多头螺纹中外螺纹的小径或内螺纹的大径加工到最终尺寸，只给两边牙型的Z轴方向各留0.2～0.5mm的加工余量，而后采用分层方式进行车削，每层最少加工三刀，且第一刀车削牙型的中间部分，另外两刀按两边的牙型角走刀；若三刀不能将宽度方向上的材料加工完，就增加一刀，按每层四刀进行走刀；步骤(6)中在精加工时，按照分层法进行车削，每层固定车削两刀，其中一刀车削左边的牙型半角，另一刀车削右边的牙型半角，直到与粗加工时外螺纹小径或内螺纹大径持平为止。
在编制螺纹车削宏程序时，把相关工艺参数，例如大径、小径、导程、牙型角、刀宽、车削长度等，用赋值#和计算公式进行设置，以实现螺纹的柔性加工；在加工公制蜗杆时，将牙型角赋值#，假设定为#13，只需将#13＝后面的角度值改写成40，再更改相关的参数赋值#＝多少，就可以进行公制蜗杆的车削了；同理，车削梯形螺纹时，#13＝30；车削英制蜗杆时，#13＝29；车削锯齿形螺纹时，须将加工程序进行分解，或另外编制一种模板程序，一边的牙型角用#15＝3度进行赋值，另一边用#16＝30度进行赋值。
实施例二：在加工模数为1.5以内的蜗杆或螺距在4mm以内的梯形螺纹时，使用的槽刀宽度等于牙底宽度，其他步骤与实施例一相同。
综上所述，采用以上加工方法后，本发明具有如下优点：(1)生产效率高：加工一个模数2.5的四头蜗杆，用成型刀在数控车床上加工，单是程序运行时间，最少在120min以上，用旋风铣进行加工，一个螺旋槽需要15min左右，四个螺旋槽就需60min，本发明的加工方法只需20min就能完成一个零件的加工；(2)加工质量好：本发明在加工过程中，让待加工工件在整个加工过程中，一直处于单刃切削的状态之下，切削阻力小，可以在两顶尖装夹的情况下实现加工，牙型角精准，尺寸精确，螺距误差小，表面光洁，可以用程序实现压顶倒角或倒圆，对某些普通蜗杆或丝杠来说，可以省去螺纹磨削工序；(3)生产成本低：省去旋风铣削、蜗杆刀片和梯形螺纹刀片，本发明利用槽刀就能加工绝大部分的多头螺纹类零件，且加工效率比现有方式高一倍以上；(4)应用广泛：本发明可以实现对于螺纹零件、蜗杆、内外梯形螺纹和锯齿形螺纹的车削加工。
Claims (6)
1.一种利用槽刀车削牙底螺纹的方法，其特征在于，加工步骤如下：
(1)固定工件：将待加工的工件以合适的定位方向并利用相关夹具装夹在数控车床的主轴上；
(2)选择刀具：选择刀宽尺寸小于牙底宽度的槽刀，并调整刀具的副后角，避免槽刀与螺纹两侧面发生干涉；当导程较大时，需要考虑螺旋升角这一因素；
(3)编写程序：利用角度分头法进行分头，用公式Zi＝Xj×tga/2计算生成牙型角所需的Z轴每刀偏移量，其中Z为数控车床的Z轴，i为Z轴的移动量，X为数控车床的X轴，j为X轴的移动量，tga代表a角的正切值，两个牙型半角在Z轴方向各留0.2～0.4mm的精加工余量；
(4)对刀具：调整好刀具和工件的相对距离，并进行相关设备的调试，使其处于正常的预备工作状态；
(5)粗加工：利用分层法进行粗加工，且每层分两刀或三刀，即一个螺旋槽车削完后接着车削另一个螺旋槽，牙型角用X轴和Z轴的插补值来控制，在加工时按照图纸要求输入相应的牙型角即可，包括公制蜗杆的40°牙型角，英制蜗杆的29°牙型角，丝杠和内外梯形螺纹的30°牙型角，锯齿形螺纹的3°和30°牙型角；加工对象包括单头和多头公制蜗杆、单头和多头英制蜗杆、单头和多头丝杠、单头和多头内梯形螺纹、单头和多头锯齿形螺纹以及特定的牙型角螺纹；
(6)精加工：用左右插补进刀法进行精加工，即先用X轴和Z轴的插补进刀法车削一个牙型半角，再车削另一边的牙型半角，且在需要的情况下加写压顶倒角或倒圆的程序指令。
2.根据权利要求1所述的一种利用槽刀车削牙底螺纹的方法，其特征在于，所述步骤(1)中的夹具选择两顶尖加鸡心夹头的方式来夹持工件。
3.根据权利要求1所述的一种利用槽刀车削牙底螺纹的方法，其特征在于，所述步骤(2)中的槽刀主切削刃宽度，不能大于螺纹牙底宽度减去0.2mm，所述槽刀的有效工作长度，应大于等于单边牙深加0.5mm。
4.根据权利要求1所述的一种利用槽刀车削牙底螺纹的方法，其特征在于，所述步骤(2)中的槽刀在加工模数为1.5以内的蜗杆或螺距在4mm以内的梯形螺纹时，其宽度等于牙底宽度。
5.根据权利要求1所述的一种利用槽刀车削牙底螺纹的方法，其特征在于，所述步骤(5)中在粗加工时，先将多头螺纹中外螺纹的小径或内螺纹的大径加工到最终尺寸，只给两边牙型的Z轴方向各留0.2～0.5mm的加工余量，而后采用分层方式进行车削，每层最少加工三刀，且第一刀车削牙型的中间部分，另外两刀按两边的牙型角走刀；若三刀不能将宽度方向上的材料加工完，就增加一刀，按每层四刀进行走刀。
6.根据权利要求1所述的一种利用槽刀车削牙底螺纹的方法，其特征在于，所述步骤(6)中在精加工时，按照分层法进行车削，每层固定车削两刀，其中一刀车削左边的牙型半角，另一刀车削右边的牙型半角，直到与粗加工时外螺纹小径或内螺纹大径持平为止。
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