CN114012186B - 一种车削螺纹的进刀系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及车削螺纹的技术领域，解决了现有技术中车削螺纹产生拉丝造成安全隐患以及生产效率低下的问题，并具体公开一种车削螺纹的进刀系统及方法，通过螺纹刀多刀切削主轴上的同一螺纹；且螺纹刀每两刀的切削厚度比在0.8‑1.2之间，螺纹刀每两刀的切削宽度比在0.7‑1.3之间，螺纹刀每两刀的切削面积比在0.8‑1.2之间，在每刀切削面积保持在相近范围内的时候，每刀的切削厚度与切削宽度也会保持在适当的范围内，则每刀产生的铁屑都能保证厚度与宽度在合适范围之内，切削面积相近，铁屑就会容易产生应力集中，同时产生的铁屑之间会相互挤压，会达到屈服极限，铁屑便会自动崩断，避免拉丝情况产生，可以降低安全风险、提高生产效率。

Description

一种车削螺纹的进刀系统及方法

技术领域

本发明涉及车削螺纹工艺的技术领域，特指一种车削螺纹的进刀系统及方法。

背景技术

机械行业螺纹联接机构应用是很广泛，比如塑机行业的拉杆与调模丝母配合。拉杆又是长螺纹零件。其材质主要为40Cr、42CrMo等合金钢。在车削长螺纹过程中，产生的铁屑是连续带状的、不会断开，并且温度高、锋利。铁屑会随着主轴的旋转而缠绕，而且会把铁屑甩出机床外。如不及时处理，轻则影响机床正常加工，损坏机床、刀具和工件，重则会对机床旁边的人员造成伤害。

为了尽可能避免上述事故的发生，车削时就需要操作工时刻在机床旁边，做好安全防护措施，随时将切削产生的铁屑拉出机床外，也就是俗称的“拉丝作业”。目前国内都是沿用这种人为干预的危险模式。

发明内容

本发明考虑了前述问题而做出，发明的目的是提供一种车削螺纹的进刀系统及方法，可以避免产生拉丝的情况发生，其产生的铁屑能自动断裂。

为实现上述目的，本发明提供一种车削螺纹的进刀系统，包括切削主轴的螺纹刀、安装所述主轴的安装台、驱动所述主轴转动的驱动件以及控制所述螺纹刀的控制系统，所述主轴上的螺纹设有牙型余量，所述牙型余量设有中心轴线，所述螺纹刀至少通过两刀切削主轴上的同一螺纹，所述螺纹刀的相邻两刀沿中心轴线左右交替进刀以切削所述主轴；

所述螺纹刀任意两刀对主轴的切削宽度在0.7-1.3之间，所述螺纹刀任意两刀对主轴的切削厚度比在0.8-1.2之间，所述螺纹刀任意两刀对主轴的切削面积比在0.8-1.2之间；

其中，所述螺纹刀第一刀与所述螺纹刀第二刀对主轴的切削宽度以及切削厚度相等。

一种车削螺纹的进刀方法，应用于上述的一种车削螺纹的进刀系统，包括步骤：

S1：选取每刀的最佳切削面积；

S2：通过每刀的最佳切削面积S₁计算螺纹刀数x，x≥2；

S3：通过螺纹刀x刀切削主轴上的同一螺纹；其中，螺纹刀任意两刀切削出的铁屑厚度比在0.8-1.2之间，螺纹刀任意两刀切削出的铁屑宽度比在0.7-1.3之间，螺纹刀任意两刀切削出的铁屑面积比在0.8-1.2之间，所述螺纹刀任意两刀切削出的铁屑厚度与宽度比在0.3-0.6之间。

据上所述的一种车削螺纹的进刀方法，步骤S1之前还包括步骤：

S0：测量并计算出总切削面积。

据上一种车削螺纹的进刀方法，步骤S2中，

其中，S为总切削面积；S₁为每刀的最佳切削面积。

据上所述一种车削螺纹的进刀方法，其特征在于，当所述螺纹设为正三角螺纹时，所述步骤S0包括步骤：

S01：测量正三角螺纹的螺距和高度；

S02：计算总切削面积，其计算公式为：

其中S为正三角螺纹的总切削面积，P为正三角螺纹的螺距，H为三角螺纹的高度。

据上所述一种车削螺纹的进刀方法，当所述螺纹设为正三角螺纹时，

所述

据上所述一种车削螺纹的进刀方法，所述S1的范围在0.85-1.1mm²之间。

据上所述一种车削螺纹的进刀方法，当x＝5时，所述螺纹刀切削主轴上同一螺纹的步骤包括：

第一刀沿中心轴线向左偏移第一预设距离进刀，其进刀深度为第一预设值；

第二刀沿中心轴线向右偏移第一预设距离进刀，其进刀深度为第一预设值；

第三刀沿中心轴线向左偏移第二预设距离进刀，其进刀深度为第二预设值；

第四刀沿中心轴线向右偏移第三预设距离进刀，其进刀深度为第三预设值；

第五刀沿主轴螺纹牙型底部的对称轴线进刀；

其中，第一刀、第二刀、第三刀、第四刀以及第五刀任意两刀切削厚度的比在0.8-1.2之间、切削面积的比在0.8-1.2之间。

本发明具有以下有益效果：根据牙型的类型，如三角螺纹、梯形螺纹、管螺纹等内外螺纹根据螺距的大小、刀数的分配，实现随着吃刀的深入，每一刀的铁屑厚度与宽度始终控制在和一定的范围内，则每一刀的切削面积也较为相近，以保证每刀的切削应力相同，容易产生塑性变形，且由于铁屑之间的相互挤压，会造成其达到屈服极限，而实现铁屑的连续断裂。

附图说明

图1是本发明的方法流程示意图。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但发明并不限于这些实施例。

如图1所示，一种车削螺纹的进刀系统，包括切削主轴的螺纹刀、安装所述主轴的安装台、驱动所述主轴转动的驱动件以及控制所述螺纹刀的控制系统，所述主轴上的螺纹设有牙型余量，所述牙型余量设有中心轴线，所述螺纹刀至少通过两刀切削主轴上的同一螺纹，在主轴上还设有切削起点和切削终点，螺纹刀每一刀都是从切削起点进刀，一直切削到切削终点才会停止切削，并进行退刀，重新运动到主轴的切削起点处，重新进行进刀切削，往复多刀切削出合适螺距的螺纹，在本申请中，所述螺纹刀的相邻两刀沿中心轴线左右交替进刀以切削所述主轴，所述螺纹刀任意两刀对主轴的切削宽度在0.7-1.3之间，所述螺纹刀任意两刀对主轴的切削厚度比在0.8-1.2之间，所述螺纹刀任意两刀对主轴的切削面积比在0.8-1.2之间；其中，所述螺纹刀第一刀与所述螺纹刀第二刀对主轴的切削宽度以及切削厚度相等，即将牙型余量分为了数个厚度相近的实心模板，粗车或者半精车时在厚度层就会产生应力集中，保证每一刀的切削应力，使得铁屑容易发生塑性变形，且产生的铁屑之间会相互挤压，就会造成铁屑的自动断裂，因此不会产生拉丝的情况。

相对于现有技术中的进刀来说，其铁屑会自动断裂，大大的降低了危险事故发生的概率，有效保障生产安全，同时不需要人工处理，降低劳动成本，极大的提高生产效率。

一种车削螺纹的进刀方法，上述的一种车削螺纹的进刀系统，包括步骤：

S1：选取每刀的最佳切削面积；其最佳切削面积可以根据刀具切削参数推荐值、切削力的大小以及多次实验得出，将每刀的最佳切削面积命名为S₁，S₁的范围在0.85-1.1mm²之间，这个区间为螺纹刀每刀切削截面面积的优选值，位于这个区间时，其较为容易发生应力集中，及铁屑容易断裂。

S2：通过每刀的最佳切削面积S₁计算螺纹刀数x，x≥2，即最少通过两刀切削主轴的同一螺纹。

S3：通过螺纹刀x刀切削主轴上的同一螺纹；其中，螺纹刀任意两刀切削出的铁屑厚度比在0.8-1.2之间，螺纹刀任意两刀切削出的铁屑宽度比在0.7-1.3之间，螺纹刀任意两刀切削出的铁屑面积比在0.8-1.2之间，所述螺纹刀任意两刀切削出的铁屑厚度与宽度比在0.3-0.6之间；在本申请中，螺纹刀多刀的切削厚度与宽度保持在一个较小的范围内，其切削面积也保证在一个相近的范围内，则切削产生的铁屑厚度、宽度以及切削面积都较为相近，则可以保证每一刀的切削应力，使得铁屑容易发生塑性变形，且产生的铁屑之间会相互挤压，就会造成铁屑的自动断裂，因此不会产生拉丝的情况。

步骤S1之前还包括步骤：

S0：测量并计算出总切削面积，即总共需要切削的面积。

步骤S2中，

将总切削面积除以每刀的最佳切削面积，就能得到切削刀数，在本实施例中，以S为5mm²、S₁为1mm²为例，

则当总切削面积为5mm²、每刀的最佳切削面积为1mm²时，其刀数为5刀，即5刀可以将该螺纹切削好。。

其中，S为总切削面积；S₁为每刀的最佳切削面积。

当所述螺纹设为正三角螺纹时，步骤S0包括步骤：

S01：测量正三角螺纹的螺距和高度；

S02：计算总切削面积，其计算公式为：

其中，

其中S为正三角螺纹的总切削面积，P为正三角螺纹的螺距，H为三角螺纹的高度。

当所述螺纹设为正三角螺纹时，

所述

通过验算，当螺纹为正三角螺纹时，总切削面积S接近0.3P²。

当x＝5时，所述螺纹刀切削主轴上同一螺纹的步骤包括：

第一刀沿中心轴线向左偏移第一预设距离进刀，其进刀深度为第一预设值；

第二刀沿中心轴线向右偏移第一预设距离进刀，其进刀深度为第一预设值；

第三刀沿中心轴线向左偏移第二预设距离进刀，其进刀深度为第二预设值；

第四刀沿中心轴线向右偏移第三预设距离进刀，其进刀深度为第三预设值；

第五刀沿主轴螺纹牙型底部的对称轴线进刀；

其中，第一刀与第二刀的偏移预设距离以及进刀深度完全一致。

其中，第一刀、第二刀、第三刀、第四刀以及第五刀任意两刀切削厚度的比在0.8-1.2之间、切削面积的比在0.8-1.2之间，即五刀将牙型余量分割成五个厚度相近的实心模块，在这个厚度下，铁屑更为容易发生应力集中，容易变形。

在本实施例中，从进刀坐标来看，以上文中提到三角螺纹的五刀为例，假设牙型余量中心线为Z方向对称轴线，牙顶到牙底(大径到底径)垂直方向为X方向。每刀刀尖位置对应编程的X、Z坐标，其中第一刀的Z坐标是牙型中心轴线向左偏移特定数值切下去，第二刀的Z坐标是牙型中心轴线向右偏移特定数值切下去，第一刀与第二刀Z坐标的偏移数值相同，第一刀与第二刀的X坐标相同，即切削深度一致，然后第三刀、第四刀同样交替进刀下切，其切削深度及面积保持相近。第五刀最后一刀X、Z坐标在牙型底部对称轴线上。X值为牙型总高度，Z值为对称轴线。

本发明提供一种车削螺纹的进刀系统及方法，通过总切削面积和每刀最佳切削面积的比值得出螺纹刀数，则在每刀切削面积保持在相近范围内的时候，每刀的切削厚度与切削宽度也会保持在适当的范围内，则每刀产生的铁屑都能保证厚度与宽度在合适范围之内，切削面积相近，铁屑就会容易产生应力集中，同时产生的铁屑之间会相互挤压，会达到屈服极限，铁屑便会自动崩断，避免拉丝情况产生，可以降低安全风险、提高生产效率。

以上结合附图对本发明的技术方案进行了详细的阐述，所描述的实施例用于帮助理解本发明的思想。本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”、“一”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种车削螺纹的进刀系统，包括切削主轴的螺纹刀、安装所述主轴的安装台、驱动所述主轴转动的驱动件以及控制所述螺纹刀的控制系统，所述主轴上的螺纹设有牙型余量，所述牙型余量设有中心轴线，其特征在于，所述螺纹刀至少通过两刀切削主轴上的同一螺纹，所述螺纹刀的相邻两刀沿中心轴线左右交替进刀以切削所述主轴；

所述螺纹刀任意两刀对主轴的切削宽度比在0.7-1.3之间，所述螺纹刀任意两刀对主轴的切削厚度比在0.8-1.2之间，所述螺纹刀任意两刀对主轴的切削面积比在0.8-1.2之间；

其中，所述螺纹刀第一刀与所述螺纹刀第二刀对主轴的切削宽度以及切削厚度相等；

一种应用于车削螺纹的进刀系统的进刀方法，包括步骤：

S0：测量并计算出总切削面积S；

S1：选取每刀的最佳切削面积

，所述

的范围在0.85-1.1

之间；

S2：通过每刀的最佳切削面积

计算螺纹刀数x，

，

；

S3：通过螺纹刀x刀切削主轴上的同一螺纹；其中，螺纹刀任意两刀切削出的铁屑厚度比在0.8-1.2之间，螺纹刀任意两刀切削出的铁屑宽度比在0.7-1.3之间，螺纹刀任意两刀切削出的铁屑面积比在0.8-1.2之间，所述螺纹刀任意两刀切削出的铁屑厚度与宽度比在0.3-0.6之间。

2.据权利要求1所述一种车削螺纹的进刀系统，其特征在于，当所述螺纹设为正三角螺纹时，所述步骤S0包括步骤：

S01：测量正三角螺纹的螺距和高度；

S02：计算总切削面积，其计算公式为：

；

其中S为正三角螺纹的总切削面积，P为正三角螺纹的螺距，H为三角螺纹的高度。

3.据权利要求2所述一种车削螺纹的进刀系统，其特征在于，当所述螺纹设为正三角螺纹时，H=

=

；所述S=

。

4.据权利要求1所述一种车削螺纹的进刀系统，其特征在于，当x=5时，所述螺纹刀切削主轴上同一螺纹的步骤包括：

第一刀沿中心轴线向左偏移第一预设距离进刀，其进刀深度为第一预设值；

第二刀沿中心轴线向右偏移第一预设距离进刀，其进刀深度为第一预设值；

第三刀沿中心轴线向左偏移第二预设距离进刀，其进刀深度为第二预设值；

第四刀沿中心轴线向右偏移第三预设距离进刀，其进刀深度为第三预设值；

第五刀沿主轴螺纹牙型底部的对称轴线进刀；

其中，第一刀、第二刀、第三刀、第四刀以及第五刀任意两刀切削厚度的比在0.8-1.2之间、切削面积的比在0.8-1.2之间。

Images