目前,国内外对于螺纹不完全齿的去除一般采用螺纹入口处倒角、手工去除、铣床或其他专用装置去除的方式。其中,入口处倒角的方式只是通过增大倒角尺寸或倒角角度的方法增大不完全齿的厚度,不能完全解决不完全齿,手工去除效率及加工精度较低,铣床去除的方式需要更换机床,增加了工序,降低了生产效率。针对车削螺纹去除的实际问题,这里介绍了一种在数控机床上车削螺纹完成后利用标准切槽刀具快速去除螺纹不完全齿的方法。
一、思路
利用车削方式加工螺纹时,必须保证工件与刀具间的运动关系,即主轴每转一圈(工件转一圈),刀具均匀地移动一个螺距(或导程)。不完全齿的形成就是由于进刀和退刀时刀轨和工件端面相交形成的,如果想要完全去除不完全齿,必需使刀具沿着螺纹的螺旋线进入与螺纹的螺旋线完全同步运动,去除掉螺纹不完全齿后再按照抛物线的方式进行退刀。为了实现该功能,利用通用切槽刀具以螺纹加工的方式切削掉螺纹不完全齿。
使用数控机床在工件的表面或内孔上车削加工螺纹,螺纹不完全齿位于车削螺纹加工时的进刀和退刀位置处。
二、方法
为了有效去除螺纹的不完全齿,我们必须先确定要去除的螺纹是位于螺纹的入口处还是出口处,并根据螺纹的齿形截面,将数控机床的刀具更换为相应尺寸的直刃切槽刀具。
其次,根据确定的螺纹去除位置确定直刃切槽刀的进刀点位于车削螺纹加工时的始点还是终点处。如果要去除螺纹起点处的不完全齿,切槽刀具的进刀点应位于螺纹的起点处,机床主轴转动方向与车削螺纹时转动方向相同,切槽刀具的走刀方向与螺纹车削时相同。要去除螺纹终点处的不完全齿,切槽刀具的进刀点应位于螺纹的终点处,机床主轴转动方向与车削螺纹的转动方向相反,切槽刀具的切削方向也要做相应的调整,走刀方向与车削螺纹时相反。切削时,直刃切槽刀对应螺纹轨迹运动,径向切削深度逐渐减小,直至螺纹不完全齿去除完毕。
在整个去除螺纹不完全齿过程中必须使去除螺纹不完全齿的直刃切槽刀沿着螺纹的轨迹进入,并进行切削作业:且切削作业时,直刃切槽刀的运动轨迹在工件表面上的投影与螺纹的螺旋线完全重合。当去除掉螺纹不完全齿后,直刃切槽刀继续以螺纹线轨迹运动,并同时沿螺纹轴向和径向同时退刀,如此去除掉螺纹的不完全齿。
三、注意事项
(1)切槽刀具的选择:如果所加工螺纹的螺距值为P,则与选择的槽刀切削部分宽度S之间的关系为S≥P,鉴于标准切槽刀具普遍有刀尖圆角,所以选择的槽刀宽度S最好要大于螺纹的螺矩值P,但也不宜过大,防止由于切削过程中接触刃长过长导致切削振动。其次在选择切槽刀时应注意排出的切屑不要卷向螺纹齿面,以保护螺纹表面
(2)切削参数的选择:在去除不完全齿的过程中,要求切槽刀具的每转进给距离与螺纹的螺距P相同,刀具刃口会承受较大的轴向力,所以保护刀具最好的方法是使用与螺纹加工时相同的参数,即在整个过程中采用多刀路切削的方法,并随着切削次数逐渐减小切削深度
(3)数控程序的设定:由于进行螺纹车削过程中螺纹的起始角度总是车削主轴C轴的零点,所以控制螺纹车刀和切槽刀的对刀点即可改变车削过程中的进刀位置,最简单的对刀方法是将螺纹车刀与切槽刀在同一位置对刀,然后在刀具参数表中将刀具补偿值向进刀方向的反向偏置半个螺距的位置,具体如图所示。这样可以保证切槽刀具的z向进刀位置和螺纹车刀相差半个螺距,使切槽刀与螺纹车削刀具的刀尖位置重合,在车削过程中切槽刀具的参考点沿螺纹小径的螺旋线运动,去除掉螺纹的不完全齿。
由于数控机床在螺纹收尾方式的设置上有两种形式,即退刀时沿X单方向和退刀各沿X、Z两个方向同时退刀,如果机床现有退刀方式的设置为X、Z两个方向同时退刀,程序的编制与普通螺纹车削编制的方法相同,切削螺纹的终点由去除螺纹的扣数确定,一般需要去除1/3~1/2个螺距。当数控机床的收尾方式为X方向单向退刀时,必须编制锥度螺纹,使刀具退刀时沿螺旋线方向继续运动。
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