数控车削加工技术项目十 螺纹车削工艺及编程

10螺纹车削工艺及编程教学目标〖知识目标〗1.熟悉螺纹的种类、特点与应用2.运用G32代码编程车削螺纹3.运用G92代码编程车削螺纹4.运用G76代码编程车削螺纹5.熟悉车床类型与组成6.螺纹车刀类型与安装方法7.三角形、梯形、内螺纹车削加工方法10螺纹车削工艺及编程〖能力目标〗1.能熟练操作车床并加工螺纹零件2.合理选择车刀类型并能够正确安装3.掌握三角形、梯形、内螺纹车削加工工艺4.能够正确制定螺纹零件加工工艺过程〖素质目标〗1.培养学生的知识应用能力、学习能力和动手能力2.培养学生团队协作能力、成员协调能力和决策能力3.具备良好的沟通能力及评价自我和他人的能力4.强烈的责任感和良好的工作习惯10.1螺纹车削加工概述及加工工艺1.螺纹的分类10.1.1螺纹车削加工基础螺纹分类螺纹种类外形及牙形图牙型符号螺纹种类外形及牙型图牙型符号连接螺纹粗牙普通螺纹

M非螺纹密封的管螺纹

G细牙普通螺纹用螺纹密封的管螺纹

RcRpR传动螺纹梯形螺纹

Tr锯齿螺纹

B10.1螺纹车削加工概述及加工工艺2.螺纹的工艺结构（1）倒角。为了防止端部螺纹碰伤手以及在装配中便于对中，在内、外螺纹的端部一般都有倒角10.1.1螺纹车削加工基础10.1螺纹车削加工概述及加工工艺(2)螺尾和退刀槽在加工螺纹时，由于车刀的退出或丝锥的本身结构，都造成螺纹最后几个牙不完整，这一段不完整的螺纹称为螺尾10.1.1螺纹车削加工基础10.1螺纹车削加工概述及加工工艺车削螺纹时，为了便于退刀，并避免产生螺尾，可在螺纹的终止处预先车出一个小槽，称为退刀槽10.1.1螺纹车削加工基础10.1螺纹车削加工概述及加工工艺1.螺纹车削进刀方式的选择螺纹车削的进刀方式是由切削机床、工件材料、刀片槽形及所加工螺纹的螺距来确定的，通常有以下几种进刀方式（1）径向进刀。径向进刀是最常用的切削方式。车刀左右两侧同时切削，所受轴向分力有所抵消。两侧面均匀磨损，能保证螺纹牙型清晰，但存在排屑不畅，散热不好，集中受力等问题。这种进刀方式适用于切削1.5mm以下的螺距的螺纹。（2）单侧面进刀。刀具以和径向成27°-30°角的方向进刀切削。切削从刀刃上卷开，形成条状屑，散热较好。其缺点是另一刃因不切削而发生摩擦，这会导致积削瘤10.1.2螺纹车削加工工艺的选择10.1螺纹车削加工概述及加工工艺的产生、表面粗糙度值高和工件硬化。（3）双侧面同时进刀。刀具以和径向成27°-30°角的方向进刀切削。刀刃两面切削，形成卷屑瘤，排屑流畅，散热好，螺纹表面粗糙度值较低。一般来说，一般来说，此种进刀方式是车削不锈钢、合金钢和碳素钢的最好方法，约90%的车螺纹材料皆用此法，它通常可调用固定循环，编程方便。2.螺纹加工方式的选择螺纹有右旋和左旋之分。顺时针旋转时旋入的螺纹称为右旋螺纹；逆时针旋转时旋入得螺纹称为左旋螺纹，如图所示。工程上常用右旋螺纹.10.1.2螺纹车削加工工艺的选择10.1螺纹车削加工概述及加工工艺10.1.2螺纹车削加工工艺的选择10.1螺纹车削加工概述及加工工艺3.车削螺纹用量的选择（1）主轴转速在数控车床上加工螺纹，主轴转速受数控系统、螺尾导程、刀具、零件尺寸和材料等多种因素影响。不同的数控系统，有不同的推荐主轴转速范围，操作者在仔细查阅说明书后，可根据实际情况选用，大多数经济型数控车床车削螺纹时，推荐主轴转速为n≤1200/p-k式中：P---零件的螺距，mm；K---保险系数，一般取80；N---主轴转速，r/min10.1.2螺纹车削加工工艺的选择10.1螺纹车削加工概述及加工工艺例如加工M30X2普通外螺纹时，主轴转速n≤1200/p-k=（1200/2-80）r/min=520r/min，根据零件材料、刀具等因素取n=400-500r/min，学生实习时一般取n=400r/min.若是加工内螺纹，可以再小一些。（2）背吃刀量的选用及分配加工螺纹时，单边切削深度等于螺纹实际牙型高度时，一般取h=0.65P。车削时应遵循后一刀的背吃刀量不能超过前一刀的背吃刀量的原则，即递减的背吃刀量分配方式，否则会因切削面积的增加、切削力过大而损坏刀具。但为了提高螺纹表面的粗糙度，用硬质合金螺纹车刀时，最后一刀的背吃刀量不能小于0.1mm。10.1.2螺纹车削加工工艺的选择10.1螺纹车削加工概述及加工工艺（3）进给量f单线螺纹的进给量等于螺距，即f=p多线螺纹的进给量等于导程，即f=L在数控车床上加工双线螺纹时，进给量为一个导程，常用的方法是车削第一条螺纹后，轴向移动一个螺距（用G01指令），再加工第二条螺纹。10.1.2螺纹车削加工工艺的选择10.2单行程螺纹切削指令-G321.代码功能执行G32代码可以采用直线加工等螺距的圆柱螺纹、圆锥螺纹、端面螺纹和连续的多段螺纹。2.G32代码的循环轨迹G32代码刀具的运动轨迹是从起点到终点的一条直线。从起点到终点的位移量（X轴按半径值）较大的坐标轴称为长轴，另一个坐标轴成为短轴，运动过程中主轴每转一圈长轴移动一个螺距，短轴与长轴作直线插补，刀具切削工件时，在工件表面形成一条等螺距的螺旋切槽，实现等螺距螺纹的加工10.1.2螺纹车削加工工艺的选择10.2单行程螺纹切削指令-G322.G32代码格式（1）代码格式G32X（U）__Z（W）__F（I）__；F：公制螺纹螺距，（0.001～500mm）为主轴转一圈长轴的移动量，F指令值执行后保持有效，直至再次执行给定螺纹螺距的F指令字。I：每英寸螺纹的牙数（0.06～25400牙/英寸），为长轴方向1英寸（25.4mm）长度上螺纹的牙数，也可理解为长轴移动1英寸（25.4mm）时主轴旋转的圈数。I指令值执行后不保持，每次加工英制螺纹都必须输入I指令字。10.2单行程螺纹切削指令-G32（2）、代码说明G32为模态G指令起点和终点的X坐标值相同（不输入X或U）时，进行直螺纹切削；起点和终点的Z坐标值相同（不输入Z或W）时，进行端面螺纹切削；起点和终点X、Z坐标值都不相同时，进行锥螺纹切削。10.2单行程螺纹切削指令-G324、编程实例螺纹螺距：4mm。δ1=3mm，δ2=3mm，总切深1mm（单边），分两次切入。10.2单行程螺纹切削指令-G32G00X29Z3；（第一次切入0.5mm）G32X51W-76F4.0；（锥螺纹第一次切削）G00X55；（刀具退出）Z3；（Z向回起点）X28；（第二次再进刀0.5mm）G32X50W-76F4.0（锥螺纹第二次切削）G00X55；（刀具退出）Z3；（Z向回起点）10.2单行程螺纹切削指令-G325、编程注意事项（1）由于在螺纹切削的开始及结束部分X轴、Z轴有加减速过程，此时的螺距误差较大，因此，需要在实际螺纹起点前留出一个引入长度δ1、在实际螺纹终点后留出一个引出长度（通常称为退刀槽）δ2（2）G32的起点、终点和螺纹螺距确定的条件下，螺纹切削时X轴、Z轴的移动速度由主轴转速决定，与切削进给速度倍率无关。螺纹切削时主轴倍率控制有效，主轴转速发生变化时，由于X轴、Z轴加减速的原因会使螺距误差增大，因此，螺纹切削时不要进行主轴转速调整，更不要停止主轴（主轴停止将导致刀具和工件损坏）。10.2单行程螺纹切削指令-G32（3）在螺纹切削时执行进给保持操作后，系统显示“暂停”、螺纹切削不停止，直到当前程序段后的第一个非螺纹切削程序段执行完才停止运动、程序运行暂停。（4）单程序段运行在螺纹切削时无效，在执行完当前程序段后的第一个非螺纹切削程序段后程序运行暂停。（5）系统复位、急停或驱动报警时，螺纹切削立即停止。10.3单一固定循环车削螺纹—G921.代码功能螺纹切削循环G92代码，单一固定循环，车削等距螺纹的直螺纹和锥螺纹。2.G92代码的循环轨迹（1）从进刀点（循环起点）开始，径向（X轴）快速移动到螺纹起始点。（2）从螺纹起始点进行“螺纹插补”，直至螺纹终点（3）径向（X）轴以快速移动速度退刀，至X轴绝对坐标与起点相同处。（4）轴向（Z轴）快速移动返回到循环起点，循环结束。10.3单一固定循环车削螺纹—G9210.3单一固定循环车削螺纹—G923.G92代码的格式（1）代码的格式G92X（U）_Z（W）_F_（直螺纹切削循环）G92X（U）_Z（W）_R_F_(锥螺纹切削循环）直螺纹切削循环，常用格式：G92X（U）_Z（W）_F_；（第一次车削）X（U）_；（第二次车削）X（U）_；（第三次车削）……（第N次车削循环）10.3单一固定循环车削螺纹—G92（2）代码说明G92为模态G代码。X：切削终点X轴绝对坐标值。U：切削终点与起点X轴绝对坐标值的差值。Z：切削终点Z轴的绝对坐标值。W：切削终点与起点Z轴绝对坐标的差值。R：切削起点与终点X轴绝对坐标的差值（半径值），当R与U的符号不一致时，要求|R|≤|U/2|。F：螺纹导程，取值范围0.001～500㎜，F指令执行后保持，可省略输入；10.3单一固定循环车削螺纹—G924.编程实例（1）如下图所示，运用直螺纹切削循环指令编程。10.3单一固定循环车削螺纹—G92程序语句M03S300T0101G00X35Z3G92X29.2Z-21F1.5

X28.6

X28.2

X28.04G00X100Z50M05M3010.3单一固定循环车削螺纹—G92（2）如下图所示，运用锥螺纹切削循环指令编程。10.3单一固定循环车削螺纹—G92程序语句M03S300T0101G00X52Z2G92X49.6Z-48R-5F2

X48.7Z-48R-5

X48.1Z-48R-5

X47.5Z-48R-5

X47.1Z-48R-5

X47Z-48R-5G00X100Z50M05M3010.4螺纹切削复合循环指令—G761.代码功能螺纹复合循环指令可以实现一个G功能代码完成螺纹段的全部加工任务，由系统根据程序指定的车削次数自动分配每次的切削深度（背吃刀量）来进行加工。它的进刀方法有利于改善刀具的的切削条件，在编程中优先考虑应用该指令。该螺纹切削循环的工艺性比较合理，编程效率较高。2.G76代码车削螺纹的循环轨迹其切削循环轨迹如图所示，10.4螺纹切削复合循环指令—G76刀具以A点为切削循环起点，以G00方式沿X方向进给到牙顶X坐标处，再以螺纹切削方式到Z向终点，形成收尾后到达D点，然后快速返回到A点，准备下一个循环，依此类推，直至循环结束，加工出完整的螺纹。10.4螺纹切削复合循环指令—G763.G76指令格式（1）代码格式G76P(m)(r)(a)___Q(△dmin)____R(d)____G76X（U）___Z（W）___R（i）___P（K）___Q(△d)___F（L）___（2）代码说明P(m)：精加工次数（00～99），为模态值,在螺纹精车时，每次进给的切削量等于精车的切削量。P（r）：螺纹Z向退尾长度（00～99）单位：0.1×L，L为螺纹螺距，为模态值，螺纹退尾功能可实现无退尾槽的螺纹加工。10.4螺纹切削复合循环指令—G76P（a）：刀尖角度（二位数字），为模态值；在80、60、55、30、29和0六个角度中选一个，用2位数指定，本指定是状态指定，在另一个指定前不会改变。Q（△dmin）：螺纹粗车时的最小切削深度（粗车的最后一刀深度），半径值，单位：μm当最后一次切削深度比△dmin值还小时，则以△dmin作为本次粗车的切削量。设置△dmin是为了避免由于螺纹粗车切削量递减造成粗车切削用量过小、粗车次数过多。R（d）：精加工余量（半径值）；X：切削终点X轴绝对坐标值。10.4螺纹切削复合循环指令—G76U：切削终点与起点X轴绝对坐标值的差值。Z：切削终点Z轴的绝对坐标值。W：切削终点与起点Z轴绝对坐标的差值。R（i）：螺纹切削起点与终点的半径差。当i为0时，为直螺纹切削；未输入R（i）时，系统按R（i）=0（直螺纹）处理。P（k）：螺纹高度，该值由X轴方向上的半径值指定（0.65P）；Q(△d)：第一次切削深度（半径值）；F（L）：螺纹导程。10.4螺纹切削复合循环指令—G764.编程实例用G76指令加工螺纹程序，如下图所示为零件轴上的一段直螺纹，螺纹高度为2mm,螺距为4mm，螺纹尾端倒角值为1.0L，刀尖角为60°，第一次车削深度0.8mm，最小车削深度0.1mm。10.4螺纹切削复合循环指令—G76程序语句…N13M03S300N14T0101N15G00X62Z2N16G76P040460Q100R0.05N17G76X50Z-50P200Q80F4N18G00X100N19Z100N20M3010.5内螺纹切削工艺与编程内螺纹是在圆柱（圆锥）的内表面形成的螺纹，如图所示。10.5内螺纹切削工艺与编程1.内螺纹加工尺寸分析内螺纹的底孔直径D1计及内螺纹实际大径D计的确定。车削内螺纹时，需计算实际车削时的内螺纹的底孔直径D1计及内螺纹实际大径D计，车削M24×1.5内螺纹，零件材料为45＃钢，试计算实际车削时内螺纹的底孔直径和D1计，以及内螺纹实际大径D计。（1）由于车削时车刀的挤压作用，内孔直径要缩小，所以车削时螺纹的底孔直径应大于螺纹小径。计算公式如下：D1计=D-1.0826P式中：D——内螺纹的公称直径，㎜；P——是内螺纹的螺距，㎜。一般实际切削时的内螺纹底孔直径：10.5内螺纹切削工艺与编程钢和塑性材料取D1计=D-P铸铁和脆性材料D1计=D-（1.05～1.1）P（1）内螺纹实际牙型高度同外螺纹，h1实=0.6495P，取h1实=0.65P，内螺纹实际大径D计=D，内螺纹小径D1=D-1.3P。在本例中实际车削时的内螺纹的底孔直径取D1计=D-P=24-1.5=22.5㎜，螺纹实际牙型高度h1实=0.65P=0.65×1.5=0.975㎜.内螺纹实际大径D计=D=24㎜，内螺纹小径D1=D-1.3P=24-1.3×1.5=22.05㎜.10.5内螺纹切削工艺与编程式中：D——内螺纹的公称直径，㎜；P——是内螺纹的螺距，㎜。一般实际切削时的内螺纹底孔直径：钢和塑性材料取D1计=D-P铸铁和脆性材料D1计=D-（1.05～1.1）P（1）内螺纹实际牙型高度同外螺纹，h1实=0.6495P，取h1实=0.65P，内螺纹实际大径D计=D，内螺纹小径D1=D-1.3P。在本例中实际车削时的内螺纹的底孔直径取D1计=D-P=24-1.5=22.5㎜，螺纹实际牙型高度h1实=0.65P=0.65×1.5=0.975㎜.内螺纹实际大径D计=D=24㎜，内螺纹小径D1=D-1.3P=24-1.3×1.5=22.05㎜.10.5内螺纹切削工艺与编程2.螺纹起点与螺纹终点轴向尺寸的确定如图所示，由于车削螺纹起始需要一个加速过程，结束前有一个减速过程，因此车螺纹时，两端必须设置足够的升速进刀段δ1和减速退刀段δ2。δ1和δ2的数值与螺纹的螺距和螺纹精度有关。10.5内螺纹切削工艺与编程10.5内螺纹切削工艺与编程实际成产中，一般δ1值取2～5㎜，大螺距和高精度的螺纹取大值，δ2值不得大于退刀槽宽度，一般为退刀槽宽度的一半左右，取1～3㎜，若螺纹收尾没有退刀槽时，收尾处的形状与数控系统有关，一般按45°退刀收尾。加工本例中M24X1.5普通内螺纹时，根据螺距和螺纹精度δ1=3㎜，δ2=5㎜。3.切削用量的选用在数控车床上加工螺纹，主轴转速受数控系统、螺尾导程、刀具、零件尺寸和材料等多种因素影响。不同的数控系统，有不同的推荐主轴转速范围，操作者在仔细查阅说明书后，可根据实际情况选用，大多数经济型数控车床车削螺纹时，推荐主轴转速为n≤1200/p-k10.5内螺纹切削工艺与编程式中：P---零件的螺距，mm；K---保险系数，一般取80；N---主轴转速，r/min例如加工M24X1.5普通内螺纹时，主轴转速n≤1200/p-k=（1200/1.5-80）r/min=720r/min，根据零件材料、刀具等因素取n=500-700r/min，学生实习时一般取n=500r/min.考虑到内螺纹的因素，可以再小一些。4.背吃刀量的选用及分配加工螺纹时，单边切削深度等于螺纹实际牙型高度时，一般取h=0.65P。车削时应遵循后一刀的背吃刀量不能超过前一刀的背吃刀量的原则，即递减的背吃刀量分配方式，否则会因切削面积的增加、切削力过大而损坏刀具。但为了提高螺纹表面的粗糙度，用硬质合金螺纹车刀时，10.5内螺纹切削工艺与编程最后一刀的背吃刀量不能小于0.1mm。常用螺纹加工走到次数与分层切削余量可查表。5.进给量f单线螺纹的进给量等于螺距，即f=p多线螺纹的进给量等于导程，即f=L6.编程实例

如图所示M40×2内螺纹编程。根据标准可知，其螺距为2.309mm（即25.4/11），牙深为1.299mm10.5内螺纹切削工艺与编程其它尺寸如图。用五次吃刀，每次吃刀量(直径值)分别为0.9mm、0.6mm

、0.6mm

、0.4mm、0.1mm，螺纹刀刀尖角为60°。10.5内螺纹切削工艺与编程程序清单10.5内螺纹切削工艺与编程10.6典型螺纹车削工艺分析、编程及仿真实践任务导入10.6典型螺纹车削工艺分析、编程及仿真实践一、设计过程1.所用设备、刀具、量具（1）设备。根据零件图样要求，选用经济型数控车床即可，故选用CK6136型数控卧式车床。（2）刀具。<1>90°外圆车刀<2>35°外圆车刀<3>20㎜麻花钻<4>内孔镗刀<5>切槽刀10.6典型螺纹车削工艺分析、编程及仿真实践<6>60°外螺纹车刀<7>60°内螺纹车刀（3）夹具。对于这类零件以轴心线为工艺基准，用三爪自定心卡盘夹持ø40外圆，使工件伸出卡盘100㎜，一次装夹完成粗、精加工。（4）量具。<1>游标卡尺：0～125㎜<2>外径千分尺：0～25㎜,25～50㎜。<3>螺纹环规。10.6典型螺纹车削工艺分析、编程及仿真实践5.毛坯材料。工件毛坯材料：采用ø40的棒料，长140㎜，材料为45＃钢。6.加工工序（1）工步。①夹左端车右端面，粗精车ø38×75、ø32×66、ø30×56②切槽。切ø26×8螺纹退刀槽，用有刀尖倒出M30×1.5螺纹左端C2倒角③用螺纹车刀车削M30×1.5螺纹④掉头装夹ø32外圆，车右端面到总长，粗车ø32×32外圆⑤用ø20㎜麻花钻钻ø20底孔10.6典型螺纹车削工艺分析、编程及仿真实践⑥用镗刀镗ø22内孔切削用量在粗加工阶段，取主轴转速600r/min、进给量80mm/min；精加工阶段取主轴转速100