中国修复重建外科杂志
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关于数控车床修复螺纹的方法探讨

在数控车床上加工螺纹大大减轻了工人的工作难度及劳动强度,并且随着刀具技术的发展,刀具的耐用度也得到大大提高,但大螺距螺纹的加工依然有较大困难,螺纹不合格就可能导致整个工件的报废,这样无形中就增加了生产或实习成本。下面我根据教学中的教学经验,结合螺纹加工时容易出现的问题,对数控车床修复螺纹的方法进行探讨。

1 螺纹车削原理

螺纹加工时主运动与进给运动要保持一个特定的关系,即主轴转一周,刀具准确地移动一个导程。普通车床加工螺纹时,进给运动的动力来自主轴电机,通过挂轮将动力传到进给箱,带动丝杠转动,丝杠带动大滑板移动,从而实现刀具的轴向进给。它们是通过纯机械传动实现的,如果加工螺纹过程中出现打刀、停电等现象,甚至将工件拆下再装上,也可以很轻松地实现再次加工。数控车床主运动和进给运动通过不同的电机驱动,要保证主运动和进给运动保持特定的运动关系,数控系统需要检测主轴转速及转角,并据此确定刀具移动速度和切削转角起点。在一次装夹中可多次切削,但工件卸下或者刀具拆下后再装上,转角起点不再统一,直接加工会导致乱牙。在数控车床上加工三角螺纹一般有直进法和斜进法。螺距较小时可采用直进法,螺距较大一般采用斜进法,避免切削阻力过大,引起“扎刀”现象。

2 在数控车床上修复螺纹的方法

在数控车床上加工螺纹,如果切削用量选择不当、对刀错误、程序错误及机床超程等因素,有可能引起打刀、机床报警等中断螺纹加工,在实际生产中有时会遇到某个零件材料较贵,若带有锥螺纹且长度方向有余量,是可以将其修复的。用数控车床加工螺纹时,如果加工尺寸偏大(外螺纹),可以修改磨耗后再加工,直至尺寸合格。但如果将工件拆下,或者刀具卸下后,要想再次在数控车床上对其进行加工是比较困难的,一方面是再次装夹会产生径向跳动(人工找正会浪费时间且对工人的技术水平要求较高);另一方面是再次装夹后要对刀,直接加工会引起乱扣等更严重的问题。下面介绍自己在不采用任何辅助设备,用数控车床对螺纹进行修复的过程。

2.1 安装工件并找正 将工件用原来加工螺纹时采用的定位面装夹在车床上,并用百分表找正径向跳动,若有中心孔,则用活络顶尖顶住。

2.2 安装刀具 将车刀装在刀架上,采用样板对正。因车刀不可能安装在与之前完全重合的位置,所以刀具在两个方向上的位置可不必考虑,只需刀具中心高合适,轴线垂直于工件轴线即可。

2.3 输入程序 输入螺纹加工程序,要更改以下方面:第一、程序中冷却液不开,并将主轴转速设得很低(一般为车床所能达到的最低转速),以便于调整刀具时观察;第二、采用直进法编程(G92),不可采用斜进法加工,否则不易确定刀尖与螺纹牙底的位置;第三、只编写一个螺纹切削循环。

2.4 对刀 将刀具移至如右图所示位置,假设图示螺纹为M301.5,则X 向应按?27.5(比牙底直径?28.05 略小)输入到刀具偏置表(即按螺纹底径输入),这样程序可按图纸尺寸编写,但在下一步调整刀具时刀具不会接触到工件。至于Z 向可按编程坐标系原点输入(例如工件坐标系原点设在工件右端面)。

2.5 调整刀具 第一步、前面的准备工作做好后,现在可按循环启动按钮。这时观察车刀刀尖对准螺纹牙底的情况,一般会有以下几种(具体如下表):

所观察到的现象 图示 调整方法 调整后图示刀尖对准牙顶images/BZ_219_1446_979_1600_1156.png在Z 向磨耗中加0.75mm(导程的一半)images/BZ_219_2039_979_2184_1156.png刀尖对着牙底右侧images/BZ_219_1443_1176_1605_1353.png在Z 向磨耗中减一个数值后再运行,直至大约对准牙底images/BZ_219_2040_1176_2183_1353.png刀尖对着牙底左侧images/BZ_219_1448_1373_1600_1550.png在Z 向磨耗中加一个数值后再运行,直至大约对准牙底images/BZ_219_2039_1373_2184_1550.png刀尖对准牙底images/BZ_219_1452_1570_1597_1747.png最理想状态,Z 向磨耗不做修改 无需调整

第二步、上一步骤在Z 向调整后,因刀尖距离牙底较远,观察不够准确。在X 向磨耗中减去一个数值,然后重复第一步的过程,如果还有误差再重复第二步,直至刀具对准牙底。在这一环节中,其实质就是找准螺纹的起刀位置对应的主轴转角,转角没有办法调整,只有改变螺纹Z 向的起刀位置来实现本次加工与前次加工主轴转角的重合,所以这需要多次循环进行才能调整好,并且为了观察方便X向和Z向要同时调整,使刀具与工件达到最近距离,这时观察才够准确。