数控车床加工螺纹工件的工艺分析

陈富洛 邓自清

摘 要：数控车床加工螺纹件必须将图纸技术要点、G92指令特点、装夹方式、加工步骤等分析清楚，遵循加工工艺的规律，才能设计出高水平的螺纹加工工艺方案，缩短加工时间，获得高质量的螺纹件。

关键词：任务；G92指令；径向尺寸；沟槽；螺纹

中图分类号：TG54文献标识码：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2018.03.010

螺纹工件在数控车床上加工，要满足尺寸、形位精度和表面粗糙度要求，需要做好这几个方面的工作：需读懂三角螺纹的零件图；正确设计螺纹工件的加工工艺过程；准确进行基点、节点和相关参数的计算；用螺纹加工指令G92（FANUC系统）编写程序；准备夹具、刀具、量具、辅具及仿真模拟调试；按加工工艺顺序装夹工件和刀具以及对刀调试；对螺纹零件加工质量进行检测评价，给出加工误差处理办法。其操作步骤分为六步。第1步：任务描述；第2步：知识链接；第3步：任务策划；第4步：任务实施；第5步：检测评价；第6步：总结反馈。

1 任务描述

车削加工出如图1所示的螺纹零件，毛坯尺寸为40×1400 mm，材料为45#，为热轧圆钢，加工数量为40件。典型的带外螺纹轴类零件，由端面、半球面、外圆、台阶、倒角、沟槽和螺纹等结构要素构成。车削时，除了保证图样上标注的尺寸精度和表面粗糙度等要求外，还应达到一定的形状公差和跳动公差要求。图样分析如下：（1）径向尺寸38.+0.01-0.02 mm外圆，径向尺寸36.0-0.02 mm，径向尺寸26 mm，径向尺寸24.-0.024-0.060 mm。（2）主要加工部位为外螺纹尺寸M24×2-6g。（3）外沟槽为20 mm，槽宽5 mm。（4）半球的半径为R10。（5）轴向尺寸都是未注尺寸公差。（6）表面粗糙度均为Ra3.2 μm，倒角分别为C1和C2。

2 知识链接

（1）加工工艺原则：外圆→沟槽→外螺纹。

（2）数控车床加工径向尺寸单调变化的轴类工件粗车所用指令G71，精车所用指令G70。这两个指令配合使用，主要是参数设置、精加工路径基点计算、精加工余量确定、背吃刀量和进给量的确定等。对于该工件来说很简单，也就无需赘述。

（3）沟槽加工用3 mm宽的切槽刀利用G01指令两进两退即可完成槽的加工。

（4）该工件主要是螺纹加工，需要用G92指令。G92指令有4个方面必须掌握的知识点：①格式。G92X（U）_Z（W）_F_；前两位参数是螺纹终点坐标，F参数是导程（单头螺纹也是螺距）。②螺纹加工前工件直径加工到24-0.2=23.8 mm；每句路径走4段，第1段、第4段刀尖不能碰工件且是G00的速度；第2段是切螺纹的加工，切入距离和切出距离要大于2～3 mm，结束点刀尖要悬空落入对刀槽；第3段是G01速度退出螺纹加工。③连续使用G92时只需书写X坐标即可，其他可以省略。④背吃刀量按规律递减。例如外螺纹螺距是2 mm时，总切深h=1.3P=1.3×2=2.6 mm。背吃刀量依次為0.9 mm、0.6 mm、0.6 mm、0.4 mm、0.1 mm。

3 任务策划

（1）制定加工方案。毛坯长度1400 mm，正好可以加工两个件；先加工一个件，然后调头用铜皮包裹38.+0.01-0.02 mm外圆已加工面，找正后再加工另一个件，倒角后截断，这样加工40个件只需下20根坯料。

（2）工艺装备准备。选用FANUC0i系统CK6140×1000型数控车床，三爪卡盘，卡盘扳手，压刀扳手，铜棒，铜皮（0.2 mm×10 mm×100 mm）；0.02 mm/（0～150）mm游标卡尺，25～50 mm千分尺，M24×2-6g外螺纹环规（T规、Z规）一套、表面粗糙度比较仪、百分表，磁力表座架；90°外圆车刀（或93°外圆车刀）、宽度3 mm的切槽截断刀、60°外螺纹车刀。

（3）编写加工程序（这里只给出螺纹加工程序，其他程序略）：N10 O0003；N20 T0303；N30 M03 S600；N40 G00 X30 Z2；N50 G92 X23.1 Z-28.5 F2；N60 X22.5；N70 X21.9；N80 X21.5；N90 X21.4；N100 X21.4；N110 G00 X100 Z100；N120 M05 ；N130 M30；程序结束。

4 任务实施

（1）毛坯装夹和刀具装夹。三爪自定心卡盘右边毛坯伸出约70 mm；分别在1号位、2号位、3号位装夹外圆车刀、切槽刀、螺纹刀；依次将三把刀对刀。

（2）将外圆程序、切槽程序和车削螺纹程序分别输入数控车床并存储；对程序进行模拟。

（3）按循环启动键运行程序（第一次运行要单段模式）。

5 检测评价

用游标卡尺、千分尺、环规、表面粗糙度比较仪等分别测量记录所有径向尺寸、轴向尺寸、螺纹和表面粗糙度。

6 总结反馈

找出加工中存在的问题加以分析，提出改进措施。总结加工中成功之处为以后的加工积累经验。

综上所述，螺纹工件加工遵循的原则：先外圆柱面再沟槽，最后加工螺纹；明确螺纹加工循环指令G92的格式和注意事项；工件的装夹找正、车刀的安装和对刀要准确快捷；检测、总结和反馈也是提高加工效率的必须步骤。