异型螺纹牙型轮廓精度的保证

杨世聪　刘伟　宋翔宇

摘要：近年来，随着工业的迅速发展，一些异型螺纹的需求量不断的上升，并对其质量要求较高，特别是牙型轮廓精度的要求。文章通过分析异型螺纹在加工中牙型轮廓的补正原理，并编写数控宏程序，有效地保证了其牙型轮廓精度和尺寸精度。

关键词：牙型轮廓；异型螺纹；螺距；刀位点；拟合法；数控宏程序 文献标识码：A

中图分类号：TG519 文章编号：1009-2374（2016）28-0071-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.28.036

由于异形螺纹牙型轮廓要素组成较复杂，不适合选择成型刀具。而在采取偏刀加工时往往受到刀尖圆角的影响，加工时刀具与牙型轮廓的接触点不断发生变化，加工出的牙型轮廓与设计轮廓误差较大，不能满足产品的设计和使用要求。本文详细分析了这种误差的因数及利用数控宏程序补正误差的原理，有效地保证了此类零件的加工要求。

1 案例分析

假设零件螺距为P=8mm，大径为∮300-0.12，小径为∮24。加工后的牙型需与样板透光检测，间隙不能超过0.08mm，在加工此零件时，需使用数控车床的螺纹车削功能。

1.1 加工方案的确定

1.1.1 使用与牙型形状相同的成型刀加工，螺距通过机床的螺纹加工功能保证，牙型通过刀具保证。这种加工方法编程简单，但在切削时刀具与工件的接触面积大，切削力大，刀具易磨损，且制造困难，加工尺寸不易保证。

1.1.2 选择刀尖角35°的右偏刀，刀尖圆弧半径为0.4mm。零件的螺距通过机床螺纹加工功能保证，通过拟合法加工出螺纹牙型。

2 牙型的輪廓形状的补正

2.1 刀具补正几何分析及建立数学模型

2.1.1 PART1（R2.18）补正分析及数学建模。假设O点为轮廓圆弧R2.18的圆心，点C为刀尖圆角半径的圆心，可以分析出刀位点J到刀具与零件轮廓接触点Q的距离为：△Z=EQ+CD，△X=DJ-CE（△Z表示Z向距离，△X表示X向的距离）。通过几何证明可以得出：∵∠ECQ=∠AOQ，∴EQ/CQ=AQ/OQ，∴EQ=AQ*CQ/OQ，由于OQ为零件轮廓圆弧R1.5的半径值，AQ是接触点到圆心在Z向的距离，是可知条件，CD为刀尖圆角半径值，所以就能计算出△Z。推导出CE=SQRT[CQ*CQ-EQ*EQ]，也就能计算出△X。

2.1.2 PART2（LINE）补正分析及数学建模。假设O点为刀尖圆角半径的圆心，可以分析出刀位点J到刀具与零件轮廓接触点Q的距离为：△Z=JA+CQ，△X=DJ-OC（△Z表示Z向距离，△X表示X向的距离）。通过几何证明可以得出：CQ=SIN[∠QOC]×OQ（OQ为刀尖半径），而∠QOC与∠EBQ相等，EBQ为零件直线轮廓相对Z轴的斜角，为定值：50°，所以就能计算出△Z。同理推导出OC=COS[∠QOC]×OQ，也就能计算出△X。

2.2 根据以上分析编写数控加工程序

3 结语

通过加工后样板检测，补正后的牙型轮廓能很好地与样板符合，透光均匀，间隙小于设计要求0.08mm，这样就满足了此异形螺纹的牙型轮廓的要求，在其他类似的异形螺纹加工中也可以参照本文中的加工原理进行程序的编写，如果刀尖圆弧和进给间距的合理选择，可以加工出表面质量和尺寸形状都符合设计要求的零件，省去数控磨削的工序，且刀具为通用刀具，不需要重新设计制造专用刀具，从而降低了生产成本，提高了加工效率。

参考文献

[1] 李云龙，曹岩.MASTERCAM9.1数控加工实例精解[M].北京：机械工业出版社，2004.

[2] 王卫兵.MASTERCAM数控加工实例教程[M].北京：清华大学出版社，2006.

作者简介：杨世聪（1985-），男，四川雅安人，四川工程职业技术学院加工中心技师，助理工程师，研究方向：数控技术应用；刘伟（1982-），男，四川工程职业技术学院镗工技师，助理工程师；宋翔宇（1978-），男，四川工程职业技术学院加工中心技师，实验师。

（责任编辑：蒋建华）