变螺距螺纹的数控车削加研究

李鹏飞 李明芳 李娜 王伦 文国军

摘 要：变螺距螺纹在饮料灌装机械、 塑料机械、 饲料机械上有广泛的应用，本文以应用广泛的变螺距螺纹为实例，阐述了此类异性零件的车削加工工艺，为生产中解决此类零件的加工提供参考依据。

关键词：变螺距螺纹；车削加工工艺；机械制造

1 引言

随着机械制造业技术的快速发展，许多异形零件得到了广泛的使用，例如变螺距螺纹在塑料、食品、轻纺、汽车工业和橡胶使用的挤出机械上都大量使用，生产中经常会遇到此类异形零件的加工 ， 如何精密地加工此类零件，在实际生产中存在较大的技术难度。笔者经过多年的实践探索，总结以变螺距螺纹异性零件车削加工的工艺及编程方法，可解决加工中的技术难点，下面就介绍下该异形零件的加工工艺和方法。

2 变螺距螺纹的车削加工工艺及加工方法

2.1 普通车床车削变螺距螺纹

1. 自定心卡盘 2. 心轴 3. 齿轮机构 4. 凸轮轴 5. 尾座 6. 凸轮 7. 从动杆 8. 弹簧 9. 刀夹 10. 工件 11. 小滑板

（1）加工原理。在普通车床上加工图 1 零件 ， 主要是解决变螺距问题，普通车床的现有功能是工件旋转一周，车刀进给一个螺距的位移，为了达到图纸要求 ， 在车床完成主轴旋转一周，车刀进给一个螺距的位移的同时，还需按工件要求利用凸轮机构传给刀架一个附加的进给运动，使车刀在工件上形成所需的不等距螺纹。根据以上分析 ， 设计图 2 所示的工装和图 3 所示的凸轮 ， 拆除小滑板丝杠 ， 把工件旋转通过交换齿轮传给凸轮 ， 并且按照一定的传速比 ， 通过凸轮的半径变化推动小滑板，从而使车刀加工出不同的变螺距。

（2）加工工艺分析。如图 1 所示，该零件是等槽宽变牙厚变螺距矩形螺纹，槽宽是 5mm， 牙厚依次递增 1mm， 第一个螺距是 8mm，在工件螺纹长度 100mm 上应有 9 个螺距，分别是 8，9，10，11，12，13，14，15，16，如果车刀在工件右端面 7mm 处开始进刀，则

一共加工 10 个螺距。通过交换齿轮机构使工件和凸轮的传速比为 1：20，凸轮每转过18°，半径增大1mm，从而给车刀一个附加的进给运动，达到图纸的加工要求。

（3）加工方法和车削过程。

1）调整车床进给箱进给手柄位置，使工件获得 7mm 的螺距，拆除小滑板丝杠。

2） 刃磨矩形螺纹车刀，刀头宽度为 5mm， 使用对刀板装好车刀，使车刀进给方向后角等于车刀工作后角加上最大螺纹升角。

3） 车刀停在工件右端面 7mm 处，把床鞍刻度调整为零，让凸轮A 处和从动杆 7 接触，合上开合螺母，开始加工，凸轮逆时针旋转，转过第一个 18°等半径旋转，螺距不变化，以后每转过 18°半径增大 1mm， 从而获得相应的螺距，工件旋转十周凸轮旋转 180°，退出车刀，工件反转，凸轮也反转，通过弹簧 8 使小滑板复位，当车刀回到零位时，开始第二次进刀，通过中滑板控制螺纹的切削深度，循环往复，直至达到图纸加工要求。

2.2 数控车床车削变螺距螺纹

2.2.1 加工工艺分析

图 1 零件右端是等槽宽变螺距螺纹，FANUC OTD 6136 数控车床提供了车削变螺距螺纹的功能指令 G34、G35，通过 R 参数变量运算，可直接编程车削变螺距螺纹。

车削变螺距螺纹指令格式为：G34 X…Z…I（ / K）…F…；螺距增加的螺纹。 G35 X…Z…I（/K）…F…；螺距减小的螺纹。其中“X…Z…”表示螺纹切削终点的绝对坐标值，“I（ / K）…”表示 X 轴 （ 或 Z 轴 ）的起始螺距，取其中较大者，另一个较小的螺距尺寸不用给出；“F…”

表示螺距变化量。

因变螺距螺纹的第一个螺距是 8mm， 螺距变化量 1mm， 故刀具起点距离右端面应等于 7mm，将工件坐标系原点始终设定在工件裝夹后右端面中心上。

2.2.2 加工方法及程序

（1） 先用 G71 指令加工左端外形，掉头装夹，用 G90 指令加工右端外形至尺寸。

（2） 刃磨车刀，刀头宽度等于 5mm， 由于变螺距螺纹的螺纹升角随着螺距增加而增大，所以刀具在进给方向后角等于工作后角加上最大螺纹升角，使用对刀板把车刀装好。

（3） 加工程序如下 ：

O0001 程序名

N10 G21G97G99G40； 程序初始化

N20 M03S100T0101； 主轴正转，转速 100r/min，选用 1 号螺纹车刀

N30 G00X40Z7； 快速定位至起刀点

N40 M98 P500011； 第一次调用子程序 50 次，加工变螺距螺纹

N50 G00 X100Z10M05； 返回刀具换刀点，主轴停止

N60 M30； 程序结束

子程序 0011

N10 G01 U-0.2； 每刀背吃刀量 0.2

N20 G34 Z-107K7F1； 变螺距切削，每转螺距增加 1mm

N30 G00 U12； X 向退刀，退出牙槽

N40 Z7； Z 向退刀，回到加工起点

N50 U-12； X 向进刀，进到加工起点

N60 M99； 子程序结束

3 结束语

通过以上对变螺距螺纹异形零件的车削加工分析 ， 要善于设计辅助夹具和工装 ， 完成一些异形零件的加工 ， 尽量扩大车床使用范围 ， 解决生产加工中的难题。同时通过两种方法加工的比较 ， 使我们知道有些零件用数控车床加工，不仅不需工装夹具，而且提高效率，保证精度。实践证明：该程序不仅适用于 FANUC OTD 6136 数控车床，比该系统更高级的系统同样适用；该编程方法还能用于不同类型（普通螺纹、梯形螺纹、矩形螺纹或蜗杆等 ）、不同增量的变螺距螺纹零件的加工，有效地缩短加工时间，提高加工效率，降低成本，为生产中解决此类零件的加工提供参考依据。切实解决了企业加工中的技术难题， 降低了零件的生产成本， 提高了产品的加工效率和质量， 提高了企业竞争力。

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